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、〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损失和〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗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〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损失较大的部分是压缩机和膨胀阀，分别占压缩机输入〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗的16.2%和14.8%，加入中间喷液冷却系统后压缩机部分的〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损失明显降低，仅占压缩机输入〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗的3.6%，冷凝器及膨胀阀的〖HT5”，7”〗火〖KG-*3〗用〖HT5”〗损比也有所下降。     

低频率下电子膨胀阀调节对水源热泵系统参数的影响

压缩机低频运行可以减少电能消耗,但对系统性能也会产生一定的影响。以滚动转子式压缩机水源热泵系统为研究对象,通过改变电子膨胀阀开度,研究压缩机在低频运行时系统性能参数的变化特性。实验结果表明:压缩机在低频(25～35 Hz)运行时,电子膨胀阀对过热度或干度的调节区间为1%～9%,提高冷冻水进水温度,低频调控区间变为2%～18%,控制精度提高;制热量与COP在过热度1 K左右达到最大值,较于常规控制过热段(5～10 K)制热量提升10.3%～34.2%;COP提升11%～34.5%;在低频范围内,电子膨胀阀对质量流量的调节区间小于16%,对排气温度的调控区间小于18%;压缩机低频运行时,应避免其吸气口少量带液,此时系统性能骤降,恶化压缩机。     

二类热泵在利用余热供热中的热力分析

对单级二类吸收式热泵进行热力分析,建立了热泵系统各部分质量守恒、能量平衡和火用分析数学模型。根据火用平衡方程计算了各个部分的火用损失和热泵系统的火用效率。分析了溶液换热器稀溶液温差、热源温差、余热源温度和冷却水温度对火用损失、循环倍率和COP等的影响。对热泵系统进行了火用能质量评定,确定了火用能的薄弱环节。     

空气源热泵系统压缩机吸气带液问题的研究

以空气源热泵热水机组为实验研究对象,通过改变电子膨胀阀开度,研究压缩机吸气状态对系统性能的影响,研究结果表明:(1)在加热前期(水箱平均温度20~30℃),膨胀阀开度越大,系统COP(能效比)越大;在加热后期(水箱平均温度40~55℃),膨胀阀开度越大,系统COP越小;(2)压缩机吸气带液可以有效改善冷凝器的换热性能,提高总换热系数,但在加热后期,压缩机大量吸气带液时,制冷剂质量流量降低造成的影响更大,因此系统制热量先上升后下降;(3)以压缩机吸气过热度为控制对象调节电子膨胀阀,使压缩机处于少量吸气带液状态,可以有效提高系统COP。     

变工况下跨临界二氧化碳空气源热泵系统性能的实验研究

以跨临界二氧化碳空气源热泵系统为研究对象,研究了电子膨胀阀开度、压缩机频率对系统COP以及制热量的影响,并提出更高效的热泵运行方案。实验结果表明:在不同的阀开度下,系统COP均出现先上升后下降的趋势,随着加热过程进行,阀开度越大COP下降的幅度越大;压缩机频率的提升会使系统最大COP下降;系统在75 Hz下加热水箱温度至38 ℃后,将系统频率调节至85 Hz可以使系统在保持高COP运行的同时减少加热时长,加热速率提升约18%。     

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。     

严寒条件CO2跨临界循环热泵优化技术

以严寒条件CO₂跨临界循环热泵系统为研究对象,采用涡流管技术与二级压缩技术对其进行优化,采用工程方程求解器(EES)软件建立四个热力学模型(单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环),模拟分析了性能系数(COP)、排气温度等参数随气冷压力、蒸发温度、过热度、级间压力的变化规律。研究表明气冷压力变化对严寒条件下优化系统的性能影响最大,在设定的压力变化范围内(7 MPa～12 MPa),单级循环、单级涡流管循环、二级循环、二级涡流管循环的COP变化幅度分别为74.40%、60.46%、110.38%、90.94%;涡流管技术在低压缩比条件下优化效果更佳,一定条件下,单级涡流管循环较单级循环COP可提高11.2%;二级压缩技术在高压缩比条件下优化效果更好,在最优气冷压力条件下,二级循环相较单级循环COP可提高18.2%,同时二级压缩技术可降低压缩机排气温度,使压缩机保持较高的等熵效率,且存在最优级间压力使得COP达到最大值。结果表明,当总压缩比不大、级间压力处于较低水平或者需要获取更高的第一级压缩出口温度时,通过改变涡流管参数调节过热度效果更好,与二级压缩技术...     

基于MVR技术的单级双效蒸发浓缩系统性能分析

随着我国工业废水行业市场规模与平均处理成本的逐年上升,先进蒸发浓缩技术得到了广泛关注。本文在机械蒸汽压缩机升压能力不断提高的现状基础上,提出机械蒸汽再压缩（MVR）单级双效蒸发浓缩系统,研究物料浓度、蒸发温度、压比、换热温差等对系统热力性能的影响,并通过对比单级压缩机系统,获得单级双效MVR系统的性能分析曲线和节能优势。结果表明,单级双效MVR系统压缩机压比大于1.9时,系统能效系数（COP）可达25以上;在满足蒸汽温升的条件下,系统COP随压缩机压比、蒸发温度升高而降低,压比升高0.1,COP下降4.4%;第一效蒸发温度升高10℃,COP下降3.1%。     

分级压缩MVR系统分析

基于对分级压缩MVR蒸发系统的模拟过程,建立考虑溶液实际成分影响的分级压缩MVR蒸发系统的模型,并获取了分级压缩MVR蒸发系统的损失分布状态,以及系统运行参数如蒸汽压缩机的压缩比、一级排出液浓度等对系统效率的影响。结果表明,分级压缩MVR蒸发系统的效率约为7.93%,一级蒸汽压缩机及蒸发器是系统损失的主要环节,分别占系统总损失的26.7%和68.96%。     

不同型式CO_2跨临界循环模拟计算与性能研究

为提高CO_2跨临界循环的性能,提出膨胀机循环,回热器循环,双级压缩循环,双级压缩膨胀机循环,喷射器循环等几种型式,并建立数学模型,进行模拟计算和性能对比研究。结果表明,单级回热循环能够提高系统的COP,但会导致压缩机排气温度的升高。膨胀机代替节流阀是提高CO_2跨临界循环性能的有效途径,且在双级压缩中提升更为明显。双级压缩循环能使排气温度明显降低,可靠性较高,而单级喷射循环在性能系数和压缩机高压排气温度两方面均居中。     

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%。     

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。     

中温闭式热泵干燥消防水带系统的(火用)分析

通过(火用)分析的方法分析以R134a为制冷剂的中温闭式热泵干燥消防水带系统的性能，对比研究不同干燥温度下系统COP、单位能耗除湿量、(火用)损失以及(火用)效率的变化情况，确定系统最佳干燥工况。结果表明：随着干燥温度的提高，干燥时间逐渐变短，系统COP逐渐降低，总(火用)损失降低，(火用)效率随之增加。在干燥温度为65℃时系统总耗电量达到最小值，为3.01 kWh。此时单位能耗除湿量（SMER）达到最大，为0.537 kg/kWh。系统(火用)效率在干燥温度为60℃时达到最大，为44.2%，比干燥温度为40℃的最低(火用)效率提高87.3%。     

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。     

小龙潭电厂300MW机组热力系统(火用)分析

应用能量平衡和(火用)分析方法,对小龙潭火力发电厂300MW机组热力系统能量转换过程进行了定量计算,分析了各个单元的能量有效利用及损失情况,指出了损失的主要部位和原因.结果表明:热量损失主要发生在凝汽器单元,凝汽器散失到周围环境中的热量为411.28 MW,占输入热量的51.57%,锅炉单元散失的热量为52.96 MW,占输入热量的6.64%,汽轮机单元散失的热量为20.40 MW,占输入热量的2.56%;(火用)损主要发生在锅炉单元,锅炉、汽轮机和凝汽器单元的(火用)损分别占输入(火用)的67.78%、18.54%和13%;锅炉中燃料燃烧及大温差传热是整个系统不可逆的主要原因;不同工况下每个单元的(火用)损和(火用)效率会随着环境温度适度改变,但同一工况下机组总的(火用)效率不随环境温度变化.     

不完全湿压缩应用于转子式制冷系统的可行性研究

针对部分制冷工质排气温度较高的现象,将不完全湿压缩方法应用于转子式制冷系统,通过在不同频率下改变压缩机的吸气状态(过热至不完全湿压缩),研究了系统循环性能及核心部件的热力特性。实验结果表明:不完全湿压缩下存在一个最佳干度控制范围0x0.96,在该区间内制冷量提升5.1%～5.5%,制冷性能系数(Coefficient of Performance,COP)提升5.4%～5.8%,排气温度较过热段改善20%以上,系统性能得到了明显提升;当吸气干度范围在0x0.96时,压缩机的热力性能基本维持良好,相较于过热段的极大值处,容积效率降低仅1%～2%,电效率降低亦仅1%～2%;不完全湿压缩下,压缩机频率的变化对系统性能及压缩机热力性能影响均较大;将压缩机运行于最佳干度范围区间0x0.96的较低频或是额定频率附近将获得最优综合效率。     

低温地热ORC-AHT联合循环系统热力性能分析

为充分回收利用低温地热,利用第二类吸收式热泵升温原理,提出一种新型低温地热ORC-AHT联合循环发电热力系统。根据热力学第一、第二定律,建立热力学模型,编制计算程序并进行热力性能分析,结果表明:净输出功、热效率和火用效率随蒸发温度升高呈现先增加后减小的趋势,且随热源温度升高而增加。根据热力学模型设定条件,从T-Q图中可看出,与单级ORC系统相比,耦合系统可降低火用损失,提升联合系统热力性能。热源温度为373、383和393K时,耦合系统净输出功较单级ORC系统分别增加30.48%、21.9%和17.7%;热效率较单级ORC系统分别增加11.6%、7.25%和4.19%;火用效率较单级ORC系统分别增加45.45%、53.95%和60.05%。     

利用ORC-VCR回收压缩热的预冷式CAES系统性能分析

常规非绝热压缩空气储能（D-CAES）系统的储能过程通常采用四级以上的压缩机组以减少空气压缩功的消耗,导致产生大量的低品位压缩热直接排放到环境中,能源浪费严重。针对这一问题,本工作提出了一种采用有机朗肯循环-蒸汽压缩制冷（ORC-VCR）回收压缩热的预冷式CAES系统（ORC-VCR-CAES）,通过回收空气压缩阶段压缩机产生的压缩热来对压缩机入口空气进行预冷,可以进一步降低空气压缩功的消耗,提高系统的循环效率。对ORC-VCR-CAES耦合系统进行了热力学分析和经济性分析。结果表明,不同ORC-VCR循环工质对系统性能的影响较大,采用R152a作为循环工质的ORC-VCR-CAES系统综合性能最佳。其系统循环效率可达64.15%,比常规D-CAES系统提高了5.94%;在考虑外部废热能量输入时,ORC-VCR-CAES系统(火用)效率为51.90%,比常规D-CAES系统提高了4.81%。通过压缩热的回收有效减少了冷却器的(火用)损失,但压缩机组的(火用)损失仍然较大,是系统进一步优化的关键部件;经济性分析表明,当峰谷电价为1.26元和0.30元时,ORC-VCR-CAES系统的项目...     

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。     

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。