CO2为低温循环工质的复叠式制冷系统的分析比较

通过对NH3/CO2、R290/CO2和R404A/CO2三种复叠式制冷系统的COP、最优低温循环冷凝温度和最佳质量流量比等进行理论分析及性能比较,得出在一定的蒸发温度、冷凝温度和冷凝蒸发器传热温差下,三种复叠式制冷系统的COP都随着低温循环冷凝温度的升高呈现出先增大后减少的趋势,其中NH3/CO2复叠式制冷系统的COP最大;三种复叠式制冷系统的最佳低温循环冷凝温度和最佳质量流量比都随着蒸发温度的升高而升高,其中R404A/CO2复叠式制冷系统的最佳低温循环冷凝温度最高,NH3/CO2复叠式制冷系统的最佳质量流量比最大。     

以R508B与R23为低温工质的复叠循环理论模拟

在医用超低温场景下,研究了以R404A为高温级工质,分别以R508B与R23为低温级工质的复叠循环的理论循环性能。通过计算,模拟了高温级冷凝温度、高温级蒸发温度和冷凝蒸发器换热温差对系统COP的影响。得到结论,随着高温级冷凝温度的升高,复叠系统的COP逐渐下降;随着高温级制冷系统蒸发温度的升高,复叠系统的COP呈现出先上升后下降的变化趋势;而随着冷凝蒸发器换热温差的升高,复叠系统的COP出现逐渐下降的趋势。综合来看,应优先考虑R508B作为低温级制冷工质。     

O2/CO2和O2/N2氛围下煤粉富氧燃烧数值模拟

在目前煤炭依然作为能源主体的背景下，控制燃煤污染物排放有着重要意义。基于CFD数值模拟，建立伴流燃烧器模型，控制燃料、氧化剂入口流量恒定，设计了O₂/CO₂、O₂/N₂氧化剂氛围中O₂浓度在21%～40%内的多种工况，对煤粉燃烧特性及燃烧产生的污染物进行了研究。分析了不同工况下煤粉燃烧的温度分布、燃烧速率、碳烟、NO_x的生成情况。结果显示，在O₂/CO₂、O₂/N₂两种氧化剂氛围中，随着O₂浓度的上升，煤粉燃烧温度升高、燃烧速率增大，碳烟生成量均增加，同等O2浓度条件下，O₂/CO₂氛围的煤粉燃烧温度和燃烧速率均高于O₂/N₂氛围，碳烟生成量小于O₂/N₂氛围，且O₂/CO₂...     

工况对两相流引射器制冷循环系统性能的影响

引射器结构简单、无运动部件,在制冷系统中代替膨胀阀可提高系统的COP。以R134a为工质,实验研究了不同工况条件下两相流引射器制冷循环系统性能,分析了蒸发温度、冷凝温度对引射比、压力提升比、制冷量和系统COP的影响。研究发现:当冷凝温度为40℃时,随着蒸发温度的提高,引射比和压力提升比均下降,制冷量和系统COP均提高;当蒸发温度为-10℃时,随着冷凝温度的增加,引射比和压力提升比均增大,制冷量和系统COP均下降。     

温度与氧气浓度对NH3还原NO特性耦合影响研究

为揭示烟气温度和氧浓度对NH₃还原NO过程的影响，通过对3种典型氮氧化物机理模型的对比与验证，选取Glarborg1998机理模型对不同温度(800～1 600℃)及O₂浓度下NH₃还原NO反应进行化学反应动力学研究.结果发现：在一定O₂浓度条件下，NH₃还原NO过程仅在一定温度窗口内才能获得较高的脱硝效率，这主要是由于H能与O₂反应生成O、OH以促进NH₃分解生成NH₂，保证NH₂还原NO；温度过高会促进NH₂氧化，导致脱硝效率降低.高温条件下O₂浓度降低时，虽然抑制了OH基团的形成，但H与CO₂、H₂O反应生成OH的反应速率明显增大，促进了NH₂的生成及其对NO的还原；同时，O₂浓度降低也抑制了NH₂氧化生成NO的反应，使得高温还原性气...     

太阳能双喷射式制冷系统性能计算分析

建立了双喷射式制冷系统的物理模型和数学模型,计算了太阳能双喷射式制冷系统中气体喷射器和气-液喷射器的性能参数、系统性能参数随制冷剂和工况的变化。结果表明,在给定的发生温度、蒸发温度、冷凝温度范围内,气体喷射器的喷射系数和系统COP均随发生温度和蒸发温度的升高而增大,随冷凝温度的增大而减小。气-液喷射器的喷射系数则随发生温度的升高而减小,除水外,均随冷凝温度的升高而减小。     

超临界补气增焓高温CO2热泵热风机实验研究

针对工业上循环加热工况下,CO₂热泵气体冷却器出口温度过高、能效显著降低的问题,文章提出了带有超临界补气的高温CO₂热泵循环,并对系统进行了实验研究。主要分析了主路膨胀阀开度、压缩机频率、气体冷却器的风机频率对出风温度、性能系数COP等参数的影响。实验结果表明:出风温度随着主路膨胀阀开度的增大呈现降低趋势而COP呈升高趋势;降低气体冷却器的风机频率对出风温度的提升效果最为明显,风机频率每调低1%,出风温度最大提升5.07%。以得到最高出风温度为目标的实验数据表明,该系统在气体冷却器出口温度为75℃以上时,出风温度可达130℃以上,对应COP为1.40~1.50。     

基于低品位余热驱动的正逆耦合空调系统性能分析

针对低品位余热的利用,将有机朗肯系统与复叠式制冷系统耦合,建立了热力学模型;采用R141b作为朗肯循环系统制冷工质,分别采用R22/R23、R404A/R23、R290/R744、R717/R744四种工质对作为复叠式制冷系统高低温级循环的制冷工质;基于EES软件编写了循环性能计算程序,研究了低温级冷凝温度T_(10)、低温级蒸发温度T_e、蒸发冷凝传热温差ΔT对系统性能COPs以及高低温级质量流量比G的影响,并以COPs与G为评价指标选出最佳工质。结果表明系统的COPs会随着低温级冷凝温度的升高而先增大后减小,并存在一个最佳值;系统COPs随着低温级蒸发温度的升高而增大,随着蒸发冷凝传热温差的增大而减小;高低温级质量流量比随着低温级冷凝温度的增大而减小;R717/R744最适合作为有机朗肯-复叠制冷系统复叠制冷部分工质。     

三级复叠式制冷系统低温级制冷剂的应用分析

为研究三级复叠制冷系统中低温循环制冷剂替代的可行性方案,采用R1150/R170/R717、R50/R170/R717和R14/R170/R717三种工质组合,对三级复叠式制冷系统的高低温循环压缩机的排气温度、压缩机输入功率、COP、热力学完善度、系统的■效率、■损失以及系统中各个部件■损失所占比例随蒸发温度的变化进行热力学分析。研究结果表明:不同蒸发温度下均存在最佳中间循环冷凝温度,使COP值最大。蒸发温度由-100.0℃升高到-80.0℃时,R1150/R170/R717的■损失最小,COP、热力学完善度和■效率最大。R1150/R170/R717的COP由0.60增大到0.82。R1150/R170/R717的COP比R14/R170/R717的COP高3.47%～4.49%。主要的■损失部件是冷凝器,冷凝器的■损失所占比例随蒸发温度的升高而升高。推荐在三级复叠式制冷系统中采用R1150/R170/R717制冷剂组合方案,研究结果为三级复叠式制冷系统工质组的选择提供理论依据。     

高温还原性气氛条件氨还原NOx机理研究

在一维管式炉上进行高温下NH₃还原NO_x特性实验研究，并基于化学反应动力学模型对实验工况进行模拟计算，分析在近零氧工况下NH₃/NO_x反应过程中关键基元反应及主要活性基团变化规律，探究高温下氨还原NO_x反应机理。结果表明：在无氧或者氧气体积分数为0.1%工况时，反应温度窗口明显向高温偏移，NH₃/NO_x还原反应进行的拐点温度为1 100℃,反应过程中关键的基元反应为NH₂/NO_x还原反应，温度对这组基元反应的一阶敏感性系数决定了最佳反应温度窗口；OH与NH₂自由基是反应中重要的活性基团，其浓度的积累也影响反应温度窗口，无氧工况下最佳反应温度窗口为1 300～1 400℃;无氧工况下NH₂自由基主要由3条反应路径还原NO_x,NH与NNH自由基是最重要的中间产物，而HNO的存在会造成NO_x质量浓度增加。     

基于发动机性能试验的CO2排放模型分析

在“双碳”目标指引下，为确定汽车企业的碳排放水平，对单一发动机CO₂排放计算方法开展分析。基于发动机性能曲线，通过插值模拟法构建单一发动机CO₂排放模型，实现单一发动机CO₂排放的量化计算。以5台某国六重型柴油机为研究样本，采用5种插值模拟法，计算发动机在全球统一稳态循环(WHSC)工况与全球统一瞬态循环(WHTC)工况下的CO₂排放量。同时，根据稳态工况与瞬态工况的计算精度差异，分析不同插值模拟法对不同发动机工况的适应性。分析结果表明：在稳态工况下，最近邻插值法的计算偏差最大，不同插值模拟的瞬态工况偏差基本一致，相对偏差均在5%以内；5种插值模拟法都可以很好地应用于CO₂排放的量化计算。     

NH3/DME混合物着火特性试验与数值模拟研究

为了探究NH₃/DME混合物的着火特性，利用激波管测量了初始温度T=1 250～1 800 K、当量比Φ=0.5～2.0、DME掺混比X_DME=0～1.0、压力p=1 MPa条件下NH₃/DME混合物的着火延迟时间。基于测量的试验数据，更新了Issayev等人构建的NH₃/DME燃烧反应动力学模型的部分基元反应，更新后的模型表现出对NH₃/DME着火延迟时间的良好预测。在此基础上，进一步开展了NH₃/DME着火特性值模拟研究。结果表明：NH₃/DME高温着火延迟时间随二甲醚(DME)掺混比的增加呈指数降低；NH₃/DME的着火延迟时间随当量比的增加先降低后升高，且不同温度下达到最低着火延迟时间的当量比不同；中低温下NH₃/DME的着火延迟时间随初始温度的变化规律与高温下不同，呈现出明显的负温度系数(NTC)现象。     

NH3部分裂解对其均质及非预混自燃特性的影响研究

为促进氨氢可再生能源发展,文章基于高阶离散格式、详细动力学模型对NH₃及NH₃/H₂/N₂燃料的自燃过程进行了直接数值模拟研究,获得了NH₃部分裂解对均质、非预混条件下燃料着火延迟时间、关键反应路径、自燃火焰结构、火焰位移速度等动力学特性的作用机制。研究结果表明：NH₃预裂解可有效降低均质及非预混条件下的着火延迟时间,且在低温工况中尤为明显;在NH₃自燃过程中,NH₃+OH<=>H₂O+NH₂是NH₃消耗主导反应;在NH₃/H₂/N₂自燃过程中,H-O反应体系的增强使得NH₃+O<=>NH₂+OH成为额外的NH₃消耗路径,H+NH₃<=>H₂     

TFE/E181,TFE/NMP及NH_3/H_2O吸收式制冷系统性能研究

对以TFE(三氟乙醇)/E181(四甘醇二甲醚),TFE/NMP(氮甲基吡咯烷酮)和NH3/H2O为工质的吸收式制冷系统进行了评价,并基于系统的性能系数COP和循环倍率f分析了发生温度、蒸发温度、冷凝温度和吸收温度对系统性能的影响。研究结果表明:各项影响因素所造成的COP和f的变化趋势基本上一致。总体来说,在相同工况下,TFE/NMP系统的COP最大,TFE/E181次之,NH3/H2O最小,而循环倍率f正好相反,NH3/H2O系统最大,TFE/E181次之,TFE/NMP最小。     

新型扩散吸收式制冷中溶液再循环倍率对系统性能的影响

对新型太阳能驱动、带循环泵的NH_3/LiNO_3/He扩散吸收式制冷系统中溶液再循环倍率k值与系统性能系数COP的变化规律进行模拟与分析。结果表明,在不同的发生温度T_g、冷凝温度T_c、最大蒸发温度T_e及喷淋温度T_(24)下,系统COP随溶液再循环倍率k值的增大,普遍呈现先增后减的趋势,因此每一工况下均存在相应的COP和k值;但由于上述各工况和k值对喷淋溶液浓度x_(24)和吸收温度Ta的影响各具特点,导致各工况下的影响程度并不完全相同。在最大蒸发温度为0℃、冷凝温度和喷淋温度为30℃的典型工况下,当发生温度为80~100℃时,k值的最优值在2.5~3.0之间,对应的COP在0.401~0.458之间。机组实际运行时,可根据运行工况条件适当调节相应的k值以提高系统的性能。     

CO2单井增强地热系统取热性能研究

为提高闭式单井系统取热性能,提出一种CO₂单井增强地热系统（CO₂-SEGS）。建立井筒流动换热和储层热-流-固耦合的数学模型,考虑CO₂可压缩性以及井纵向压力传递特性,对比分析了水和CO₂在SEGS中的取热性能,研究系统取热性能与封隔间距、井筒保温的关系。结果表明：（1）额定循环流量下,井口生产温度从134.09℃降低至116.06℃;CO₂在采出过程中降压膨胀做功,产生明显的温降效应,中心管井口温度比底部低约57℃。（2）井筒不同位置处CO₂的密度、热容差异很大,当循环流量小于50 kg/s时,依靠浮升力作用,SEGS可实现自主循环运行,无需额外泵功。（3）当水和CO₂的流量分别为15 kg/s和40 kg/s时,两者年均取热速率近似相等,CO₂的采出温度比水低约40℃,而压力损耗远小于水。（4）SEGS取热性能与封隔间距以及中心管保温性能呈正相关。研究结果可为SEGS系统的开发提供参考。     

基于碳捕集系统半闭式S-CO2布雷顿循环性能分析

针对高温钙基碳捕集技术回收储存过程中未利用CO₂的超临界、流量大等特点的问题,采用半闭式超临界二氧化碳(S-CO₂)布雷顿循环系统取代传统CO₂回收系统,以降低由于碳捕集系统所造成的热量损失。利用Aspen Plus软件搭建耦合钙循环碳捕集的燃气轮机发电模型,在其CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统和跨临界二氧化碳(T-CO₂)布雷顿循环系统,使用精准度更高的REFPROR物性方法研究主压缩机出口压力、透平入口温度、透平入口压力及分流系数对循环系统净做功的影响。结果表明：CO₂回收系统中耦合S-CO₂布雷顿循环系统可以使全厂热效率提升1.7%,全厂■效率为26.98%;采用分流纯净烟气的方法作为S-CO₂布雷顿循环系统的热源,可使同一热源的热效率提升6.7%。     

基于Cu2O光阴极的光电催化CO2还原研究

光电催化CO₂还原制备碳氢燃料是缓解当前能源和环境危机的潜在策略。现阶段，光电极的构建依然是光电催化CO₂技术的关键点。由于Cu基催化剂具有低成本、高C2+选择性、高稳定性等适宜CO₂还原应用的特性，构建新型Cu基光电极仍是CO₂还原研究领域中研究热点。本文从P型Cu₂O光阴极入手，系统研究了电沉积工况与光电催化CO₂还原反应之间构效关系。研究结果表明，在恒温环境中，施加0.5 mA/cm²恒电流密度可获得结晶度良好的Cu₂O光阴极，并实现C2产物的合成。其中，乙醇的选择性可达5.3%。本文研究结果可为设计和制造具有高活性的光电催化CO₂还原光电阴极提供可行策略。     

集成小型堆和可再生能源的超临界CO2循环发电系统

  [目的]  小型模块化压水堆(小型堆)核电站由于温度参数低,其发电效率不到30%,为了提高小型堆的核能利用效率,可将小型堆与可再生能源组合,并以先进的超临界CO₂循环作为热能转换为电能的装置。  [方法]  基于简单回热模式的超临界CO₂循环,并在此基础上增加一次间冷和一次再热,将小型堆与太阳能、生物质能热源集成为新型混合发电系统,对其发电效率进行了分析。  [结果]  结果表明:对于高压透平入口温度390 ℃的系统,发电效率34.13%,对于高压透平入口温度550 ℃的系统,发电效率41.22%。此外,对系统的安全性分析表明:CO₂本身是具备核安全属性的工质,并且超临界CO₂循环还可以作为反应堆的非能动余热排出系统,确保在严重事故工况下,反应堆持续排出衰变热。  [结论]  集成小型堆和可再生能源的超临界CO₂循环发电系统具备良好的发电效率和核安全性。     

电动汽车CO2热泵空调系统优化及制冷性能分析

为提升电动汽车CO₂热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO₂系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(Tgo)、气体冷却器压力(Pg)、中间补气压力(Pm)、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷系数(EER)、制冷量(Qe)和压缩机排气温度(Tco)的影响及中间补气对回热器优化能力的提升。研究表明：存在最佳气体冷却器压力和最佳中间补气压力使得EER达到最大值,并得到两者与气体冷却器出口温度的关系式;气体冷却器出口温度上升会使系统性能下降,中间补气量和回热器过热度的增加能提升系统性能,EER提升了15.64%和6.07%,制冷量提升了27.88%和4.78%;回热器过热度的增加会导致压缩机排气温度上升,中间补气可降低压缩机排气温度,当限定压缩机排气温度时,中间补气可使回热器对EER和制冷量的优化能力分别提升了203%和173.87%;相对于基础跨临界CO₂系统,文章构建的优化系统在所研究工况内可使系统EER和制冷量分别提升18.38%和35.03%。