CO2-[emim][Tf2N]喷射-吸收冷热电联供循环火用效率分析

针对传统吸收式冷热电联供循环存在制冷量和制冷效率低等缺陷,提出了一种新型低品位热驱动CO_2-[emim][Tf_2N]喷射-吸收冷热电联供循环。通过构建新型喷射-吸收冷热电联供循环理论模型及理论模拟计算,分析新循环的关键性参数对其性能的影响。结果表明:提高循环冷却水进口温度及冷冻水进口温度均可有效提高循环性能,冷却水进口温度在32～38℃范围内变化时,系统性能系数(COP)由0.148升至0.255,η_(thm)由43%升至53%,η_(exg)由44.3%升至46.3%;冷冻水进口温度在13～18℃范围内变化时,COP、η_(thm)和η_(exg)均呈上升趋势。提高膨胀机进口温度有利于η_(thm)、η_(exg)的提升,不利于COP的提升;膨胀机进口温度在180～210℃范围内变化时,η_(thm)由37%升至42%,η_(exg)由38.5%升至44.7%,COP由0.175降至0.13。在模拟工况下,传统吸收式冷热电联供循环中加入喷射器有利于提升循环性能,其随着冷冻水进口温度的升高而提升。     

燃气轮机和内燃机在天然气冷热电联供系统中的性能比较

天然气冷热电联供系统中驱动装置的选型对系统的运行性能至关重要.在这一背景下,分析比较了燃气轮机和内燃机在冷热电联供系统中的发电效率、热效率、一次能源利用率等性能指标以及对环境的影响,并以北京市某宾馆为例设计了天然气冷热电联供系统方案,在余电可上网出售的条件下,利用RETScreen软件分别比较了天然气价和电价对燃气轮机系统和内燃机系统运行利润的影响.     

中温地热能驱动的跨临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的性能分析

跨临界有机朗肯?蒸气压缩制冷系统可以使工质与地热流体更好地匹配,减小系统的不可逆性。本文建立该系统的热力学模型,利用EES软件编程,分别对以R143a、R218及R125为工质的系统进行性能分析。计算结果表明,相比R218及R125,以R143a为工质的系统的性能是最佳的。为了避免膨胀机内产生湿蒸气,对于一定的膨胀机进口温度,膨胀机入口存在一个极限压力,并且存在一个最优压力使得系统的性能最佳。地热流体温度的升高可以提高系统的制冷能力,但系统的性能系数则随之先增大后减小;随着地热流体干度的增加,地热流体释放的潜热会大大增加系统的制冷量,而系统的性能系数保持不变。冷凝温度及蒸发温度对系统性能有着重要影响,其中冷凝温度的影响更为明显。以R143a为工质的跨临界有机朗肯?蒸气压缩制冷系统的最佳性能优于以R245fa为工质的亚临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的最佳性能。     

低品位热能超临界有机朗肯循环发电特性分析

利用超临界有机朗肯循环(ORC)发电系统回收温度低于150℃的低品位热能,对超临界工况的3个关键问题:工质选择、加热过程和系统性能进行了分析.结果表明:对于适合超临界ORC发电系统的工质,临界温度相对较高的工质的系统循环热效率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较低,临界温度相对较低的工质的循环热效率较低,但能量利用率较高,膨胀机入口压力和冷凝压力较高;超临界加热器中较高的换热压力和较低的膨胀机入口温度能使热源与工质有更好的热匹配;在热源进口温度和最小换热温差的限制下,存在最佳膨胀机入口温度和膨胀机入口压力,使得系统循环热效率最高.     

Evaluation of energy saving of CCHP systems using an active energy storage regulation method

节能性是评价冷热电联供系统的重要指标之一.阐述了分布式冷热电联供系统中主动储能调控方法的原理.基于用户侧负荷特性和燃气轮机变工况运行规律的分析,采用相对节能率作为评价联供系统节能性的指标,以夏季冷电并供时的饭店类型建筑典型负荷为案例,探讨主动储能调控在分布式冷热电联供系统中的节能效果及影响因素.结果表明,与常规分产系统相比,无主动储能的相对节能率为11.8%,主动储能调控的联供系统相对节能率为21.6%.相对节能率的大小受到电压缩制冷系统性能系数和用户负荷冷电比的影响,电压缩制冷系统性能系数越高则联供系统相对节能率越低,用户负荷冷电比越高,联供系统相对节能率越高.     

楼宇冷热电联供系统节能性研究

以济南地区一幢六层住宅楼冷、热、电负荷计算为基础,对基于小型燃气内燃机和微型燃气轮机的楼宇冷热电联供系统进行节能性研究。对系统余热利用情况和一次能耗率PER值进行计算,并将计算结果与分供式能量系统进行了比较,得出楼宇冷热电联供系统的节能性。研究结果表明,系统余热利用情况和主要设备运行效率是影响楼宇冷热电联供系统节能性的主要因素,系统方案选择应兼顾考虑应用场合冷、热、电负荷需求比例情况。     

微型燃气轮机与冷热电联供系统

介绍了微型燃气轮机和溴化锂吸收式冷温水机组直接组成的冷热电联供系统,根据微型燃气轮机的回热器的特性,对系统进行了简要的分类,指出了其利用特点,论述了微型燃气轮机冷热电联供系统在能源利用中的优势。     

CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环热力学分析

建立了同时采用双级压缩和利用喷射器代替节流阀的CO2跨临界双级压缩/喷射制冷循环模型,在系统稳定运行的条件下,分析了高压压力、气体冷却器出口温度、蒸发温度和高、低压压缩机吸气过热度对循环性能的影响,并与CO2跨临界单级压缩/喷射制冷循环和双级压缩制冷循环进行了比较.结果表明:在给定条件下,双级压缩/喷射循环的性能系数明显优于其他两种循环;随着气体冷却器出口温度的升高和蒸发温度的降低,循环的性能系数分别降低了54.9%和43.2%,并且其下降速度大于双级循环的性能系数下降速度;高、低压压缩机吸气过热度升高均导致双级压缩/喷射循环性能系数降低.     

无油涡旋膨胀机性能实验研究

基于涡旋膨胀机实验台,研究压力、扭矩等因素对膨胀机输出性能的影响。结果显示,增加入口压力,膨胀机转速增加,出口温度降低;增加扭矩导致转速减小和入口压力升高;质量流量随扭矩增加单调递减。转速较低时,膨胀机运行不平稳,导致其机械效率随转速下降更明显。转速为1500～2500 r/min时,其输出功率和机械效率均较高。该膨胀机在入口压力为0.53 MPa,扭矩为6 Nm为9 Nm时,达到最大机械效率为93.6%。     

渐缩型混合室引射式低压加热器加热性能实验研究

提出了一种渐缩型混合室结构的引射式低压加热器,用实验方法研究该加热器低进汽压力下的加热性能,分析了加热器入口参数对引射系数、出口温度和加热效率的影响。结果表明:在一定蒸汽压力下入水压力越高,引射系数越小;进水温度20℃下加热器出口温升达到或超过60℃;加热效率达到90%;加热器对入口参数的变化有良好的适应性,基本消除运行中高压入水进入低压蒸汽管道的危险,该装置可望在热力发电厂低压加热系统中得到应用。     

Modeling and simulating the transcritical CO2 heat pump system

In this paper, a mathematical model for steady-state simulation of transcritical CO₂ water-to-water heat pump system with an expander has been developed. It is used to simulate the performance of transcritical CO₂ system with CO₂ expander prototype. Simulated results are compared with experimental data to verify the accuracy of the simulation model. The comparison results show the average deviation of about 15% for COP_c(cooling coefficient of performance) and COP_h(heating coefficient of performance), about 17% for cooling and heating capacity at experimental high pressure ranges. With this model, which has been validated in a limited high pressure range, the influence of water mass flow rate and water inlet temperature of both evaporator and gas cooler on the performance of transcritical CO₂ expander system is analyzed. The results show that decreasing inlet temperature and increasing mass flow rate of cooling water cannot only increase the system performance but also reduce the optimal heat rejection pressure, at which the maximum COP (coefficient of performance) can be obtained. For chilling water, increasing its inlet temperature and mass flow rate is favorable for increasing the system performance, while the optimal heat rejection pressure does not vary very much.     

小型燃气轮机CCHP系统变工况性能入口加热调控研究

提出了一种利用冷热电联产系统(CCHP)低温烟气与环境空气混和加热控制压气机入口温度,提升燃气轮机冷热电系统变工况性能的方法,并以1.9 MW小型燃气轮机OPRA16为例,建立了CCHP系统模型,分析了调控方法的效果、机理。结果表明,入口混和加热可以有效改善冷热电联产系统变工况下系统性能,并扩展系统节能运行范围。与传统燃料流量调控方法相比,新型调控手段下夏季制冷与冬季供热模式下系统节能率分别提升5.7%和21.6%。     

Numerical investigations on unsteady flow of a scroll expander for compressed air energy storage

本工作以适应用于微型压缩空气储能（micro-CAES）系统的涡旋膨胀机为研究对象,采用计算流体力学（CFD）的方法对涡旋膨胀机工作过程进行非定常数值模拟,得到膨胀机内部温度场、压力场和速度场的分布,研究了吸气温度对涡旋膨胀机性能的影响规律及工作腔流场分布特点,结果显示：膨胀机吸气温度的升高,能够增加单位质量流量的输出功;随着吸气温度的下降,动涡旋盘所受轴向气体力增大,径、切向气体力减小;膨胀机工作过程中工作腔内的温度分布并不是沿涡旋盘半径方向逐渐下降,两侧背压腔存在较大的机械能损耗,背压腔温度会高于上游排气腔。该研究结果为涡旋膨胀机排气结构的设计提供了理论依据。     

新型城市低温地热冷热电联产系统热力性能分析

为节约及合理利用能源,提高城市能量总能系统利用率,基于有机朗肯循环(ORC)和冷热电联产(CCHP),提出了一种新型的城市低温地热冷热电联产系统(以下简称ORC-CCHP系统)。根据热力学第一、第二定律,建立了热力学模型,编写计算机程序进行了系统的热力性能分析。结果表明:采用R245fa、LiBr溶液作为ORCCCHP系统循环工质时,选择窄点温差较小蒸发器可获得更高火用效率;增加太阳能集/蓄热系统,提高热流参数,减小换热温差,可进一步提升系统热力学性能;系统分别采用5种不同有机工质时,R236fa使系统的热力性能达到最佳,并在蒸发压力为0. 62 MPa、窄点温差为0 K时,ORC-CCHP系统获得最大净输出功为1 948 kW,系统火用效率为19. 28%,系统火用效率最高值为85. 78%。     

Thermodynamic analysis of a transcritical CO2 power cycle driven by solar energy with liquified natural gas as its heat sink

This paper proposes a transcritical CO₂ power cycle driven by solar energy while utilizing the cold heat rejection to an liquified natural gas (LNG) evaporation system. In order to ensure a continuous and stable operation for the system, a thermal storage system is introduced to store the collected solar energy and to provide stable power output when solar radiation is insufficient. A mathematical model is developed to simulate the solar-driven transcritical CO₂ power cycle under steady-state conditions, and a modified system efficiency is defined to better evaluate the cycle performance over a period of time. The thermodynamic analysis focuses on the effects of some key parameters, including the turbine inlet pressure, the turbine inlet temperature and the condensation temperature, on the system performance. Results indicate that the net power output mainly depends on the solar radiation over a day, yet the system is still capable of generating electricity long after sunset by virtue of the thermal storage tank. An optimum turbine inlet pressure exists under given conditions where the net power output and the system efficiency both reach maximum values. The net power output and the system efficiency are less sensitive to the change in the turbine inlet temperature, but the condensation temperature exerts a significant influence on the system performance. The surface area of heat exchangers increases with the rise in the turbine inlet temperature, while changes in the turbine inlet pressure have no significant impact on the heat exchanging area under the given conditions.     

微型燃气轮机冷热电联供系统的热力学分析

根据微燃机冷热电联供系统的工作流程,建立了以微燃机为中心的数学模型。通过改变微燃机回热度、温比、压比,分析了不同季节联供系统的系统效率、制冷或供热效率、微燃机发电效率、二次余热回收效率的变化;对影响联供系统一次能源节约率的因素进行了分析,找出了主要因素。对联供系统的火用效率和各部件的[火用]损失系数进行了计算,得出了系统节能的主要努力方向。     

燃气轮机冷热电联产系统及其热力分析

对采用燃气轮机简单循环和回热循环的冷热电联产系统进行研究,分析了温比、压比、回热器传热温差以及制冷系统性能等变量对系统热力学性能的影响。各变量一方面对节能率有较大的影响;另一方面影响系统的冷电比和热电比,从而改变了系统的适用范围。采用燃气轮机简单循环的系统相对节能率较低,但有较高的冷电比;采用回热循环的系统,具有更高的节能率;回热器传热温差的增大将导致系统节能率的降低,但增大了系统的冷电比。制冷系统性能的改善,将导致整体系统性能的改善,同时增大了系统的冷电比。图12参10     

The effect of elevated inlet air temperature and relative humidity on cogeneration system

The effect of elevated inlet air temperature and relative humidity on a gas turbine (GT) cogeneration system performance was investigated. The analysis was carried out on a GT of a capacity 171 MW at ISO condition, which is integrated with a dual pressure heat recovery steam generator (HRSG), the cogeneration system had been tested under Kuwait summer climate conditions. A computational model was developed and solved using engineering equation solver professional package to investigate the performance of a dual pressure GT‐HRSG system. The suggested HRSG is capable of producing high‐pressure superheated steam at 150 bar and 510°C to operate a power generation steam turbine cycle, and a medium pressure saturated steam at 15 bar to run a thermal vapor compression (TVC) desalination system. In this research, the influence of elevated inlet air temperature and relative humidity on the energy assessment of the suggested cogeneration system was thoroughly investigated. Results indicated that operating GT under elevated values of inlet air temperatures is characterized by low values of net power and thermal efficiency. At elevated inlet air temperatures, increasing relative humidity has a small positive impact on GT cycle net power and thermal efficiency. Integrating the GT with HRSG to generate steam for power generation and process heat tends to increase energy utilization factor of the system at elevated inlet air temperatures. Increasing inlet air temperature plays a negative impact on power to heat ratio (PHR), while relative humidity has no effect on PHR. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

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。