自然工质低温复叠式制冷循环的热力学分析与比较

介绍了用于低温环境下采用自然工质CO2、NH3和R2903的复叠式制冷循环，介绍和分析了CO2、R290和NH3的物性特征，并且进行了复叠式制冷循环的热力学理论分析，通过计算得出了不同蒸发温度下的最佳低温循环的冷凝温度和最流量比。通过CO2－NH3，CO2－R290和NH3－NH3复叠式循环的比较，可以看出CO2－NH3、CO2－R290的复叠式制冷循环在低温制冷条件下有明显优势。     

涡流管膨胀降压的R290制冷系统性能分析

对所设计的涡流管膨胀降压的R290制冷系统进行热力计算,并与常规节流降压R290制冷系统的性能比较,得出涡流管膨胀降压的R290制冷系统的性能系数,随着涡流管喷嘴效率的升高、蒸发温度升高和冷凝温度降低而增大。涡流管膨胀降压R290制冷系统的性能系数要明显大于常规制冷系统的性能系数,蒸发温度升高差值增大。涡流管膨胀降压R290制冷系统的性能系数提升随蒸发温度的升高、涡流管喷嘴效率的提高和冷凝温度的降低而相应增大。     

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。     

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%。     

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。     

太阳能海洋热能驱动的冷电联供循环热力分析

基于南海地区渔业冷库的实际需求,结合海洋温差能综合利用技术,提出一种利用太阳能辅热的吸收式双级引射增压OTEC动力-制冷混合循环。该混合循环以太阳集热器加热的表层温海水作为循环热源,同时以深层冷海水作为循环冷源,可兼顾渔业冷库制冷与发电。建立该动力-制冷混合循环模型,并对该循环进行热力学分析。结果表明:混合循环冷库温度可达到-30℃以下,混合循环有效效率为7.82%;与OTEC制冷动力复合循环相比,采用压缩制冷的混合循环制冷量可增加70.5%,制冷温度降低12℃;提高太阳集热器出口温度有助于提升混合循环热力性能,而过高的发生器压力则会降低混合循环热力性能。     

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.     

低温余热利用有机朗肯循环系统工质选择研究

针对有机朗肯循环系统工质的选择,本文研究工质过热度与理想有机朗肯循环热效率以及火用效率、热效率与膨胀机进口温度以及工质物性参数与系统热效率之间的一般规律。结果表明:对于低温余热,湿工质热效率随过热度提高而缓慢增加,等熵工质热效率随过热度提高而基本保持不变,干工质热效率随过热度提高而下降。随过热度增大,三种工质火用效率均明显下降。从系统效率角度,低温有机朗肯循环的工质不建议过热处理。膨胀机进口温度相同时,拥有较大临界温度、较小的液体定压比热以及较大的蒸发潜热的工质更适合用于低温有机朗肯循环系统。     

过冷度对蒸气压缩式制冷循环性能的影响分析

在蒸气压缩式制冷循环中,存在高压液体的过冷现象。过冷液体温度与其饱和温度之间的差值称为过冷度。液体过冷可明显提高一些制冷剂的单位质量制冷量和性能系数。本文运用热力学定律,对多种常用工质的蒸气压缩式制冷循环进行了理论分析,并计算了在不同的过冷度下,循环的制冷量、性能系数等参数与蒸发温度、冷凝器出口温度的关系,得出了不同工质在不同过冷度下的表现等规律和结论,为制冷设备循环方式和制冷工质的选择提供一些参考。     

渔船发动机废热驱动的两级复叠吸收制冷循环性能分析

针对传统吸收式制冷无法达到较低温度以及自复叠吸收制冷在制得较低温度时系统性能系数过小的缺点,提出发动机废热驱动的两级复叠式吸收制冷循环用于捕获海产品的速冻保鲜。首先采用SRK方程获得了该循环高、低温级工质对R134a/DMF和R23/DMF的热力学性质参数,进而对循环进行了建模分析。通过直接搜索法得到了在不同工况下的最优高温级发生温度。发现在当吸收温度为30℃,冷凝温度为35℃,制冷温度在-40℃以上时,循环最佳蒸发冷凝温度和高、低温级发生温度分别为-3℃、106℃和140℃,此时循环COPint 可达到0.143。但该循环性能受吸收、冷凝温度影响较大,因此不太适合在海水温度过高的海域使用。     

采用混合自然工质的自复叠制冷系统热力性质分析

对R744／R290、R744／R600a混合自然工质的热力性质进行分析比较,并将它们用于自复叠制冷循环,对系统的循环特性进行分析。经过计算,得出了两种混合工质制冷性质的不同点及环境温度、制冷温度、混合工质中R744浓度对系统性能的影响。为今后R744／R290、R744／R600a的实验研究和实际应用提供了理论依据,减少了实验的工作量。     

太阳能喷射制冷系统的热经济性能分析

基于热力学第一定律和热经济学理论对以R123、R134a、R717、R236fa和R600a为制冷剂的太阳能喷射制冷系统的蒸发温度、冷凝温度和发生温度进行热经济性能优化。提出一个系统总投资成本的目标优化模型。以热经济指数(单位制冷量所需的总费用)为系统热经济性能评价指标,计算并讨论在不同的质量流速条件下,不同制冷剂热经济指数的大小及其随工况的变化。研究结果表明:制冷剂R717的热经济指数最低,即其热经济性能最优,制冷剂的热经济指数均随制冷剂质量流速的增加而增加。对于不同的制冷剂,最优温度的变化范围不大,最优蒸发温度为8~10℃,最优冷凝温度为33~34℃。发生温度越低,系统的热经济性越好。     

基于卡琳娜循环的功冷联供系统热力学分析

在传统卡琳娜动力循环基础上,可以增加一个喷射制冷过程进一步利用工质的余压余热能,从而提出一种基于卡琳娜循环的新型功冷联供系统。运用数值求解方程式EES(engineering equation solver)编程计算,分析蒸发压力、和冷凝温度的改变对系统中引射系数及复合系统性能的影响,从热效率、?效率和折合效率3个评价指标对复合系统性能进行综合评价。通过数据分析得出:随着蒸发压力升高,蒸发器吸热量逐渐减小,存在一个最佳的蒸发压力使净输出功达到最大,约为2.6 MPa,但其和引射系数与制冷量及各评价指标成正相关关系;冷凝温度与系统蒸发器吸热量、净输出功、制冷量、引射系数和各评价指标均成负相关关系。结果表明在较高的蒸发压力和较低的冷凝温度下,各评价指标较优。     

低品位热驱动的混合工质喷射制冷循环研究

提出一种低品位热驱动的混合工质喷射制冷循环,将沸点相差较大的非共沸混合工质引入喷射制冷循环,采用两级分凝分离降低该新循环压比,实现在喷射制冷循环中获得较低的制冷温度和较高制冷效率。建立组成循环各部件热力学数学模型,在系统稳定运行的条件下,分析喷射器压比、冷凝温度和混合工质组分配比对新循环工作性能的影响。研究表明:采用混合工质R600/R290的喷射制冷循环可获得低于-20℃的制冷温度。     

低温过热有机朗肯循环工质筛选及参数优化

以低温烟气余热驱动的内回热有机朗肯(organic Rankine cycles,ORC)系统为例,分析系统净输出功、透平膨胀比、热效率、热回收率、损失、效率以及比净功等热力性能评价指标随蒸发温度和过热度的变化规律,确定系统最佳工质及最优蒸发温度和过热度。提出用预热系数、潜热系数、过热系数与内回热系数解释系统热效率随工质临界温度变化的原因。研究结果表明:随蒸发温度升高,系统净输出功先增大后减小,热回收率和总损减小,透平膨胀比、热效率和效率增大。适当过热对于ORC系统十分重要,不仅能降低透平膨胀比,提高系统运行稳定性,还可减小系统总损,提高系统效率,增大工质比净功。经对比发现,丁烷为适合该文所选热源的最佳工质,在蒸发温度为100℃、过热度为5℃工况下能取得最佳热力性能。     

朗肯循环耦合双效溴化锂吸收式制冷系统建模及性能分析

为提高船用柴油机余热回收效率,利用MATLAB对朗肯循环及双效溴化锂吸收式制冷系统进行建模及热力学分析,确定朗肯循环热效率的影响因素及双效溴化锂吸收式制冷阶段中废气温度、高压发生器温度、低压发生器温度对制冷量和性能系数的影响。结果表明：朗肯循环最佳工质为水;升高初温、初压和降低背压可提高朗肯循环热效率;随着废气温度增加,双效溴化锂吸收式制冷系统的制冷量增加,制冷性能因数降低;随着高压发生器温度升高,制冷量降低,制冷性能因数降低;随着低压发生器温度降低,制冷量增加,制冷性能因数降低;应根据不同环境及场合要求,调整双效溴化锂吸收式制冷系统相关参数。     

基于混合吸附剂的解吸温度对吸附式制冷系统性能影响的实验研究

搭建了混合吸附剂吸附性能实验装置和混合吸附剂吸附式制冷系统实验台。通过实验研究,发现当质量比例为10∶3时,4A分子筛和铝条的混合吸附剂获得最佳吸附性能。同时对该混合吸附剂吸附制冷在不同解吸温度下的制冷性能进行了实验研究。结果表明:解吸温度从74.0℃逐渐升高到98.0℃时,蒸发温度随解吸温度的升高而降低,当解吸温度为98.0℃,蒸发温度最低为10.7℃;解吸温度从74.0℃逐渐升高到98.0℃时,系统制冷量与解吸温度成正比关系,解吸温度为98.0℃时,系统制冷效果最好,系统制冷量最大达到305 W。     

低温热源喷射式发电制冷复合系统的(火用)分析

根据热力学第二定律,对一种新型低温热源喷射式发电制冷复合系统进行了(火用)分析,并以R600a作为工质对系统进行了仿真计算.结果表明:在热源入口温度为420 K、热源热水流量为0.2kg/s、热源蒸发温度为370 K的标准工况下,系统净发电量为2.74 kW,系统制冷量为11.99 kw,系统的(火用)效率达到25.83%,系统能量利用率为45.34%;系统(火用)损失主要发生在蒸汽发生器和喷射器中.在热源蒸发温度提高过程中,系统内部工质流量发生改变,导致系统净发电量和(火用)效率小幅下降,制冷量和能量利用率先增后降.当热源蒸发温度为370 K时,系统能量利用率达到最大值.     

加入少量R290对R744热泵热水器性能变化的模拟分析

本文针对R744热泵热水器系统,考虑系统部件结构参数,建立了系统仿真模型。利用该模型分析了加入少量R290对R744热泵热水器系统性能变化的影响,发现当加入3%的R290时,相比纯R744装置,系统性能最优,其系统制热系数略有增加,最优放热侧压力稍有降低,并预测分析了该配比下,热汇水出水温度为45℃、50℃、55℃、60℃、65℃时系统主要循环性能。结果表明,在纯质R744中加入少量R290组成混合工质既可以提高系统循环性能,又能降低系统放热侧压力。     

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。