耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统性能研究

为解决液化空气储能系统(LAES)压缩热利用不完全的问题,构建了耦合有机朗肯循环的液化空气储能系统(ORC-LAES)。对ORC-LAES系统建立热力学性能计算模型,在设计参数下分析压缩机出口压力、膨胀机入口压力、加压水初温、加压水流量比及膨胀机级数对ORC-LAES系统性能的影响。结果表明,当压缩机出口压力由6 MPa上升到16 MPa、加压水初温从293 K上升到323 K时,系统的循环效率、火用效率和液化率均下降;当膨胀机入口压力由8 MPa上升到18 MPa时,系统循环效率和火用效率均增加;当加压水流量比由0.51上升到0.96时,系统循环效率和火用效率先增加再减少,流量比为0.71时,系统的循环效率和火用效率达到最大;在压缩热利用上耦合有机朗肯循环要优于增加膨胀机级数;ORC-LAES系统与LAES系统相比,循环效率提高4.8%,火用效率提升5.1%。     

中温地热能驱动的跨临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的火用分析

建立中温地热能驱动跨临界有机朗肯−蒸气压缩制冷系统的火用分析热力学模型,采用R143a作为系统循环工质,探讨膨胀机入口压力、地热流体进口温度、冷凝温度、蒸发温度对火用效率的影响规律,分析系统各个部件的火用损失。计算结果表明：合理的膨胀机入口压力应该小于1.8倍临界压力;存在最佳的地热流体进口温度使得系统的火用效率最大;降低冷凝温度和提高蒸发温度都可以提高?效率,但需要增加换热器等效换热面积作为代价;冷凝器、发生器、膨胀机、节流阀、压缩机、蒸发器、工质泵的火用损失依次降低;随着地热流体进口温度升高,冷凝器及发生器的火用损失所占的比例增大,其它部件的火用损失对应的比例则降低。本文可以为跨临界有机朗肯−蒸气压缩制冷系统的设计提供依据。     

采用不同工质的压缩气体储能系统热力性能对比分析

通过完善高、中、低温压缩气体储能系统结构,分别使用空气和CO₂ 2种工质进行仿真模拟,对使用不同工质的系统循环效率、储能密度和?进行分析和对比。结果表明：使用空气工质的高、中温系统循环效率更高,低温系统反之;使用空气工质的系统?效率更高;使用CO₂工质的系统储能密度更高,系统输入?、输出?和?损失更低。     

往复式活塞压缩机中间喷液制冷系统的火用分析

通过对往复式活塞压缩机进行改造,在单级活塞压缩系统的基础上搭建了一种中间喷液冷却的准两级压缩系统并在蒸发温度为-20℃的工况下进行实验测量,根据实验数据对单级活塞压缩系统和新型中间喷液冷却活塞压缩系统的COP、火用损失和火用效率进行计算。结果表明:加入中间喷液冷却系统后,系统的COP由1.27提升至1.36,单位制冷量由155.1 kJ/kg提升至176.7 kJ/kg;单级活塞压缩系统火用损失较大的部分是压缩机和膨胀阀,分别占压缩机输入火用的16.2%和14.8%,加入中间喷液冷却系统后压缩机部分的火用损失明显降低,仅占压缩机输入火用的3.6%,冷凝器及膨胀阀的火用损比也有所下降。     

10MW全回热压缩空气储能系统分析

基于全回热压缩空气储能系统的概念,搭建10MW全回热压缩空气储能系统。分析压缩机和膨胀机的级数对全回热压缩空气储能系统电回转效率的影响,同时采用分析法研究全回热压缩空气储能系统的热经济性。得出2级～4级全回热压缩空气储能系统,其电回转效率为70.2%～75.3%;随着压缩机和膨胀机的级数增加,电回转效率降低;压缩机、膨胀机、回热换热器、地下含水层的损失系数分别为:30.9%～35.3%、23.3%～24.5%、37.4%～41.5%和3.9%～4.0%。     

带压缩空气储能的冷热电联产系统的

对一种带压缩空气储能的冷热电联产系统进行了热力学(火用)分析,得到了各主要部件和整个系统的(火用)损失及(火用)效率的变化规律.分析结果表明空气透平绝热效率的提高对系统(火用)效率的贡献大于压缩机效率同样提高的功效;在其它参数确定时,存在最佳压比,可使系统的(火用)效率在该条件下达极值;高温换热器是新型冷热电联产系统中产生(火用)损失的主要部件,而循环水量的大小是影响高温换热器(火用)效率的主要因素.     

不同工质条件下污水源冷热水机组的性能分析

介绍污水源冷热水机组的工作原理及污水的特性,推导出了污水源冷热水机组在制冷和热泵工况下的各个设备的（火用）损失、整个机组的（火用）效率以及一次能源利用率的计算公式。分析比较不同工质条件下机组在夏季制冷和冬季制热工况时,整个机组的（火用）效率、机组COP值、一次能源利用率等,得出R407C是污水源热泵理想工质的结论。     

应用热力学分析方法与AHP_熵值法对ORC的工质比较及优化

选取4种有机工质R245fa、R123、R600和R141b做为循环工质,采用火用分析方法在烟气入口温度为150℃、出口温度为75℃的条件下,在蒸发温度为80-140℃范围内对4种有机工质的亚临界有机朗肯循环进行分析,发现系统各设备的火用效率、系统总的火用效率、热效率、净输出功随蒸发温度的升高而升高,火用损失随蒸发温度的升高而降低。当蒸发温度达到140℃时,系统各设备的火用效率、系统总的火用效率、热效率、净输出功均达到最大值,而火用损失达到最小值。因此,4种有机工质蒸发温度在80-140℃范围内的最佳蒸发温度都为140℃,且4种工质中R141b的有机朗肯循环系统各设备的火用效率、系统总的火用效率、热效率、净输出功最大,火用损失最少,所以R141b为该系统的最适合工质,R123、R600和R245fa依次次之。以系统总火用损失、热效率、火用效率和净输出功为评价指标,采用层次分析法(The Analytic Hierarchy Process,AHP),通过熵值法确定权重因子,得到R600和R245fa的综合评价指标ξ,发现R600比R245fa更优。     

基于实验数据的复叠式高温热泵系统先进

为了研究复叠式高温热泵系统各部件火用损分布特性及其产生的原因以指明系统优化方向,通过搭建实验台,实现了90 ℃的大温差升温(30~120 ℃)。基于实验数据,分别采用常规火用分析和先进〖HT5”,7〗火用分析（advanced exergy analysis）方法对复叠式热泵系统进行分析。结果显示：高温压缩机和低温压缩机的火用损失最大,系统的内源火用损失占总火用损失的93.73%,可避免火用损失占总火用损失的70.79%,表明火用损失主要来自于部件本身,且部件的改进潜力很大;高温压缩机、低温压缩机和高温冷凝器的内源可避免火用损失最大,在系统优化时应当优先考虑这些部件,可减少系统51.04%的火用损失。     

带压缩空气储能的冷热电联产系统的(火用)分析

对一种带压缩空气储能的冷热电联产系统进行了热力学[火用]分析，得到了各主要部件和整个系统的[火用]损失及[火用]效率的变化规律。分析结果表明：空气透平绝热效率的提高对系统[火用]效率的贡献大于压缩机效率同样提高的功效；在其它参数确定时，存在最佳压比，可使系统的[火用]效率在该条件下达极值；高温换热器是新型冷热电联产系统中产生[火用]损失的主要部件，而循环水量的大小是影响高温换热器[火用]效率的主要因素。     

热功复合驱动热泵循环的敏感性分析

经热压缩再机械压缩后,对热功复合驱动热泵循环的性能进行了模拟及计算分析。在相同的能量输入前提下,比较了压缩式热泵与吸收式热泵并联循环与热功复合驱动热泵循环。在基本工况下热功复合热泵的性能系数、火用效率与热驱动系数分别提高了10.15%、12.24%和16.59%。以制热温度、制热量、性能系数、热驱动系数和火用效率等作为评价指标,将压气机压比ε、溴化锂稀溶液的浓度X对热功复合驱动热泵循环性能的影响进行了敏感性分析。研究表明:综合考虑热压缩与机械压缩的能耗分配、能源利用率等因素,将压比ε取1.3,溴化锂溶液的浓度X取0.622为宜。     

结合ORC和VCR的中温余热回收系统性能分析

为了利用丰富的中低温余热进行制冷,本文提出了一种结合ORC(有机朗肯循环)和VCR(蒸汽压缩制冷循环)的制冷系统,并对新系统进行了热力学分析和火用损失分析。此外,对比分析了Cyclohexane、D4、n-octane及R141b四种工质的热力学性能与ORC蒸发温度、制冷剂蒸发温度及透平效率等参数对系统制冷性能的影响。结果表明:以Cyclohexane为ORC工质时,系统总制冷COP(性能系数)最高为1.262;ORC蒸发温度对制冷工质与有机工质的质量流量比有显著的影响;制冷剂蒸发温度对系统的制冷COP有显著的影响;制冷剂冷凝温度对系统制冷COP的影响比ORC冷凝温度大;ORC蒸发器、VCR冷凝器以及ORC冷凝器的火用损失占系统总火用损失的57.28%。     

基于热经济学结构理论的燃气-蒸汽联合循环负熵分析

采用热经济学结构理论建立SGT5-4000F型燃气—蒸汽联合循环的生产结构图,根据"燃料—成本"概念阐述系统各个组件之间的生产关系。从机理上分析设备在三个典型工况下的负熵消耗及火用损产生的原因,采用比负熵、比火用损、火用损率等热经济学指标对系统进行评价。研究表明:燃烧室和余热锅炉在运行中存在较大的不可逆因素,使负熵消耗量较大,分别占系统全部负熵消耗的42. 37%和41. 81%,而余热锅炉和凝结水泵的火用损率较大;提升天然气的预热温度可以减少燃烧室的负熵消耗,提升系统整体的循环效率。     

有压气体做功能力热力学分析

针对工质选择对热力循环系统效率有着重要影响等卡诺定理不能做出合理解释的问题,将工质吸热后的热力学能火用进一步划分为等熵膨胀火用与等压换热火用,指出可被动力设备直接利用的火用只有工质的等熵膨胀火用。理论推导表明:在等熵膨胀过程中,压缩气体的膨胀功并不能全部转化为有用功(火用),气体膨胀功转化为有用功的效率取决于气体工质的内部压强和气体所处外部环境的压强。气体的内部压强越大、外部环境压强越小,气体膨胀功转化为有用功(火用)的效率越高。     

两级填充床式压缩空气储能系统充放电行为研究

基于两级填充床式压缩空气储能系统运行原理,建立了压缩机、透平、填充床蓄热器及储气洞穴的非稳态分析模型,对两级填充床式压缩空气储能系统充放电行为进行了模拟,分析了系统在给定充电功率下的整体热力学性能和各部件的运行特性。结果表明：相比于完整充放电循环,在给定的充电功率下系统的充放电效率仅为54.33%,下降了约8.07%;受到储能功率的影响,压缩机的效率变化范围较大,仅有77.13%的电能转化为压缩空气的内能,而高/低压透平因为进口处空气温度逐渐降低而偏离设计工况导致效率下降;压缩机和透平的火用损之和占总火用损的81.51%。     

地热源双级喷射有机闪蒸循环热力分析及优化

为有效利用有机闪蒸循环（OFC）闪蒸后的饱和液态工质，提高中低温热源的回收效率，构建地热水驱动的双级喷射有机闪蒸循环（DEOFC）系统，探究关键参数对系统的影响，并对系统进行多目标优化。结果表明：DEOFC闪蒸压力和高压膨胀机出口压力最优时，热源温度升高，系统净输出功、热效率、效率增大；当温度升至工质的特征温度时，趋势发生变化。多目标优化时，R601a表现出最佳性能。与单级喷射有机闪蒸循环（SEOFC）相比，DEOFC净输出功和效率均存在较大优势。     

用等效热降法分析连续排污扩容器排污回收利用对供热机组经济性的影响

本文从汽轮机回热抽汽点选择方法之一的等效热降法,分析小型供热机组锅炉连续排污不仅带来工质损失,而且还有热量损失。因此电厂一般是通过连续排污扩容器系统予以回收利用,来提高电厂热经济性。     

中低温热源的动力回收

综述了中低温(100℃～400℃)热源在等压变温热功转换中最有效地进行动力回收。论述了如何采用低沸点工质;如何获得循环的最佳蒸发温度和最佳凝结温度;如何提高透平效率和整个装置的(火用)效率。介绍了采用非共沸混合工质获取更大装置(火用)效率的Kalina循环。     

闭式布雷顿循环热泵储电系统的(火用)分析

该文针对一种基于闭式布雷顿循环的热泵储电系统，分析主要设备的(火用)损失与(火用)效率。对于压缩机和透平，发电系统中的压缩机由于工作温度区间跨越了环境温度，具有最高的(火用)损失；对于换热器，工作在环境温度附近的低温换热器(火用)效率最低（不考虑水冷换热器），而(火用)损失最大的为水冷换热器。计算得到本系统的(火用)效率为59.27%。提高压缩机和透平的效率可提升系统(火用)效率，且发电系统中的设备效率对系统(火用)效率的影响更显著；此外，降低冷却水的温度或有效利用冷却水的热量均可以提高系统的(火用)效率。     

新型复叠有机朗肯循环太阳能热发电系统的性能分析

提出一种基于两级蓄热罐和复叠有机朗肯循环的太阳能热发电系统。该系统根据太阳辐照度的变化可在额定模式和放热模式间切换，以保证发电的稳定性和持续性。采用联苯-联苯醚同时作为集热、蓄热及顶部有机朗肯循环（ORC）的工质，苯作为底部ORC工质。对系统进行热力学优化，结果表明最大热功转化效率为38.54%，甚至比采用合成油集热、双罐熔融盐蓄热的常规热发电系统效率还高，表明所提出系统具有较好的应用前景。