烟气余热驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统热力学分析

文章构建了复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并利用该模型对复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的热力学性能进行分析,得到了高温级循环质量流量、低温级循环质量流量、冷却水质量流量、高温级循环净输出功率、低温级循环净输出功率、冷却水泵功耗和系统净输出功率等随工质摩尔组分的变化规律。分析结果表明,高温级循环蒸发泡点温度和高温级蒸发器夹点位置会影响复叠式非共沸工质有机朗肯循环各项性能参数随工质摩尔组分的变化趋势,当高温级循环混合物中环戊烷的摩尔组分为0.8,低温级循环混合物中异丁烷摩尔的组分为0.1时,复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的净输出功率达到最大值,为92.79 kW,比复叠式纯工质有机朗肯循环系统提高了3.83%。     

烟气驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统㶲分析

通过构建复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并采用■分析方法,研究了系统■效率随工质摩尔组分的变化规律以及不同摩尔组分下,系统各部件■损失分布情况。研究结果表明:受蒸发器泡点温度与高温级蒸发器夹点位置影响,当高温级循环工质环戊烷摩尔分数为0.8,低温级循环工质异丁烷摩尔分数为0.1时,系统■效率取得最大值48.56%,比采用纯工质时相对提高了3.83%;且采用非共沸工质后,排烟损失、高温级蒸发器■损失、低温级冷凝器■损失均有显著降低。     

循环工质的泄漏对于中高温热泵性能的影响

对于长期工作的空调热泵系统来说，工质泄漏问题是不可回避的，这一问题对于使用混合工质的中高温热泵系统就更加重要。作者在小型中高温热泵试验系统上进行了工质泄漏的试验研究，并得到了泄漏量和中高温热泵系统循环参数之间的一些规律，这些规律将有助于根据系统运行参数确定补充工质的时间和数量。     

非共沸工质与纯工质在ORC系统中的特性比较研究

工质的特性是影响ORC(有机朗肯循环)系统性能的重要因素之一。建立了65~100℃低温地热水有机朗肯循环发电系统数学模型,将R245fa分别与R601a和R227ea以不同比例混合作为ORC系统的工质,比较了非共沸混合物和纯物质两类工质对ORC系统循环净功、热效率和火用效率的影响。研究结果表明:无论是纯工质还是非共沸工质,系统的循环净功、热效率和火用效率都随着热源温度的升高而增大。工质在相变过程中是否存在温度滑移,是影响ORC系统性能的重要因素之一。在65~100℃的热源条件下,综合考虑3个评价指标,当R245fa配比为0.1~0.7时,R245fa/R601a混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.012~2.48 k W、0.005%~1.15%和0.08%~10.7%;当R245fa配比为0.5~0.9时,R245fa/R227ea混合物的循环净功、热效率和火用效率分别提升0.049~4.25 k W、0.057%~1.75%和0.21%~16.1%。     

非共沸工质用于太阳能低温朗肯循环的理论研究

提出了以R245fa/R152a为组元的按不同质量比例组成的Ca、Cb和Cc这3种典型的非共沸混合工质,在设定工况下对其应用于太阳能低温朗肯循环的性能进行了理论研究.针对非共沸混合工质相变时存在温度滑移,在系统中引入了内部换热器(IHE).分析结果表明:使用混合工质可拓展太阳能低温朗肯循环工质选择范围;非共沸混合等熵工质在设定工况下的循环效率并非最高,但具有最小的膨胀比;非共沸混合工质应用于太阳能低温朗肯循环系统时,同时引入内部换热器和适当的过热度将使循环效率得到明显提高.     

一种新型高温热泵混合工质的循环性能

对一种ODP(臭氧破坏势)为零的新型环保非共沸混合工质M1,在冷凝温度范围为80~110°C、循环温升为45°C的高温热泵工况下,进行了循环性能的理论和实验研究。理论循环性能分析表明,M1的综合性能优于传统工质CFC114;实验结果表明,M1系统的制热量Q和循环性能系数COP随工况温度的升高而提高。实验中,M1的最高平均冷凝温度达到102.3°C,相应热输出温度为103.0°C,冷凝压力和排气温度分别为1.951 MPa和119.0°C,都在安全应用的限制范围内。     

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。     

非共沸混合工质压缩制冷循环的不可避免Yong损失

以非共沸混合工质替代CFC5是比较有效的替代方案。通过对给定节点温差下的蒸发器和冷凝器内的温度匹配分析，提出利用调节非共沸混合工质的配比来优化蒸发器和冷凝器内的温度匹配，并可计算出循环的实际不可避免炯损失，从而提出采用非共沸混合工质的蒸气压缩制冷循环的实际不可避免炯损失的计算方法，并提出利用最佳配比和实际不可避免的Yong损失的计算，对各种非共沸混合工质对进行筛选，以进一步减少循环可避免的炯损失，为优化蒸气压缩制冷循环，提高循环的性能奠定基础。     

自然工质复叠式制冷热泵系统的性能分析

介绍了以自然工质CO2为高温循环工质,R290为低温循环工质,同时制冷和供热的CO2/R290复叠式制冷热泵系统,通过对CO2/R290复叠式制冷热泵系统的性能分析,得到了气体冷却器的入口压力和出口温度,复叠式循环的蒸发温度,低温循环的冷凝温度对复叠式制冷热泵系统性能的影响,为今后的CO2/R290复叠式制冷热泵系统的优化设计和开发应用打下了一定的基础。     

Experimental research on geothermal heat pump system with non-azeotropic working fluids

The subject of the paper is how to solve the problem of heating in some areas and making the best of geothermal waste water through heat pump. Now the biggest barrier is to find proper working fluids, which can work in the condition of 80–100 °C as condensation temperature and 25–35 °C as evaporation temperature, and at the same time keep the highest pressure in the system under 2500 kPa. Experimental results show that new working fluids R123/R290 (50/50 by mass %) and R123/R290/R600a (40/50/10 by mass %) will meet the requirement of the new working condition. The coefficient of performance of the geothermal heat pump system using the working fluids is above 3.0 with condensation temperature above 80 °C and condensation pressures below 2500 kPa. In the end of the paper, some improvements are proposed for the purpose of better performance. In the paper, the thermodynamic properties of mixtures are calculated with REFPROP 6.1.     

用于高温热泵蒸汽系统的几种工质的循环性能

建立了高温热泵蒸汽系统的热力学模型。在蒸发温度为60℃,冷凝温度为120~140℃的工况下,进行经过初步筛选的4种高温热泵纯工质(R123,R141b,R245ca,R245fa)和传统高温热泵工质(R114)的循环性能对比研究。结果表明:R245fa的综合循环性能良好,单位容积制热量最高,其性能系数(COP)比R114平均高13.65%,压缩比与R114最接近;在符合干压缩要求的前提下,排气温度较低,而且环境友好,可作为高温热泵蒸汽系统的工质。     

Experimental investigation of moderately high temperature water source heat pump with non-azeotropic refrigerant mixtures

Experimental investigations were carried out on non-azeotropic refrigerant mixtures, named M1A (mass fraction of 20%R152a and 80%R245fa), M1B (mass fraction of 37% R152a and 63%R245fa) and M1C (mass fraction of 50%R152a and 50%R245fa), based on a water-to-water heat pump system in the condensing temperature range of 70–90 °C with a cycle temperature lift of 45 °C. Performance of R245fa was tested for comparison. Unfair factors in experimental comparative evaluation research with the same apparatus were identified and corrected. Experimental cycle performance of the mixtures were tested and compared with improved experimental assessment methodology. The results show that all of the mixtures deliver higher discharge temperature, higher heating capacity, higher COP and higher ε_h,c than R245fa. M1B presents the most excellent cycle performance and is recommended as working fluid for moderate/high temperature heat pump.     

Choice of vapour-compression heat pump working fluids

The paper presents a comparative thermodynamic analysis of seven candidate vapour-compression heat pump working fluids, namely R-11, R-12B1, R-21, R-113, R-114, R-142b and R-216. The basis for evaluation is the temperature-boost/pressure-penalty ratio and the heat of vaporization. Four of the above refrigerants are covered under the Montreal Protocol. It is observed that R-21 and R-216 are effective alternatives for low grade heat recovery and R-142b for comfort heating. The fluids are compared for ideal operating temperature limits of each refrigerant as well as a fixed range of 30 to 100°C.     

供热与集热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统实验研究

文章搭建了热管式太阳能PV/T热泵系统,设计了供热和集热两种运行模式,并选取了日均太阳辐射强度和室外温度基本接近的两个工作日,对两种运行模式下,该系统的各项性能进行了实验研究。分析结果表明,供热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为33.9%,日均电效率为12.2%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了25.7%,日均COPth、日均COPpv/t分别为2.52,3.26;集热模式下,热管式PV/T热泵系统日均热效率为25.3%,日均电效率为12.9%,比单一光伏发电系统的日均电效率提高了14.2%,日均COPth、日均COPpv/t分别为1.82,2.33。因此,供热模式下热管式太阳能PV/T热泵系统的绝大部分性能优于集热模式。     

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。     

Experimental study of photovoltaic solar assisted heat pump system

A novel photovoltaic solar assisted heat pump (PV-SAHP) system has been proposed in this study. Performance tests with a range of condenser supply water temperature were conducted on an experimental rig. The dynamic performance of this PV-SAHP system in a 4-day period with very similar weather conditions was analyzed and the influencing factors were identified. The results indicate that this PV-SAHP system has a superior coefficient of performance (COP) than the conventional heat pump system and at the same time, the photovoltaic efficiency is also higher. The COP of the heat pump was able to reach 10.4 and the average value was about 5.4. The average photovoltaic efficiency was around 13.4%. The highest overall coefficient of performance (COP_p/t), bringing into consideration both the photovoltaic and thermal efficiency, was about 16.1.     

空气源热泵烤烟房温度波动特性实验研究

针对空气能热泵烤烟房有效烘烤加热时间短,烘烤温度波动大等问题,进行空气能热泵烤烟房温度波动特性实验研究,分析影响空气能热泵烤烟房温度波动的有关因素。实验表明：有PLC通电自检比无PLC通电自检的温度波动最低值低1.7℃;热泵开机延时30s比热泵开机延时15s的温度波动最低值低0.9℃;无电辅热比有12kW电辅热的温度波动最低值低0.4℃;热泵烤烟房存在15～30s的热泵过渡时间,热泵过渡时间越小,热泵烤烟房温度波动越小;在无PLC通电自检,热泵开机延时0s,有12kW电辅热工况下,热泵烤烟房有效烘烤加热效率在58℃取得极小值;烤烟控制器控温范围只影响热泵烤烟房温度波动的振幅。     

地源热泵系统制冷剂充注的实验研究

地源热泵机组制冷剂充注量的多少对机组的能效比影响较大.在建立的地源热泵系统实验台上,对制冷剂R22不同充注量的热泵机组的运行情况进行了测试.从外部水循环侧和内部制冷剂侧对热泵机组运行性能进行测量计算;同时进行了地源热泵系统运行的热力学分析;指出了制冷剂充注量对地源热泵系统运行性能的影响;最终得出了地源热泵机组制冷剂最佳充注量.研究结果为地源热泵系统的高效运行及能源的充分利用提供了理论和应用依据.