CO2跨临界制冷循环系统性能评价及(火用)分析

通过用(火用)分析方法对CO2跨临界制冷循环带节流阀和带膨胀机系统进行分析,发现节流阀的(火用)损失较大,用膨胀机代替节流阀后,可使这部分损失降低,提高系统(火用)效率.在带膨胀机的系统中,主要(火用)损失发生在气体冷却器、压缩机和膨胀机,其中高压侧压力、气体冷却器出口温度以及蒸发温度对各部件的()损失和(火用)效率都有不同程度的影响,在优化系统设计时应综合考虑这些参数.用(火用)分析方法对系统性能进行评价,可为系统的改进提供理论依据.     

CO2跨临界膨胀机循环最佳高压压力计算

CO2跨临界制冷循环存在最佳高压压力,对应着最大COP。但是,膨胀机循环的最佳高压压力与节流阀循环的最佳高压压力不同。CO2膨胀机循环的最佳高压压力主要受压缩机效率、膨胀机效率、气体冷却器出口温度以及蒸发温度等参数的影响。当压缩机和膨胀机的效率一定时,CO2节流阀循环的最佳高压压力比膨胀机循环的高。为了计算方便,对膨胀机循环的最佳高压压力进行了计算和数据回归,并给出了计算关联式。     

CO_2跨临界双级压缩带低压膨胀机制冷循环性能分析

通过建立模型分析比较了CO2跨临界双级压缩带节流阀与带低压膨胀机制冷循环的性能.结果表明:双级压缩CO2跨临界带节流阀与带低压膨胀机制冷循环的最佳中间压力并不是高低压的几何平均值;在一定的气体冷却器出口温度下,双级压缩CO2跨临界带低压膨胀机制冷循环有一个最佳高压侧排气压力,与带节流阀循环相比,其最大COP可提高20%,但当高压侧压力低于最佳值时,低压膨胀机对系统COP的影响随着高压侧压力的减小而逐渐变得不明显;在双级压缩CO2跨临界带低压膨胀机制冷系统优化设计中,中间冷却应采用完全冷却型式.     

CO2跨临界循环水源热泵的封闭式摆动转子膨胀机

二氧化碳作为具有环保潜质的自然工质,在最近10年越来越受到人们的关注.然而不足的是,二氧化碳的跨临界循环还存在效率低的问题.为了降低由于超临界节流造成的不可逆损失,采用膨胀机代替节流阀,并回收膨胀功,以提高系统的循环效率.开发了二氧化碳跨临界循环水源热泵摆动膨胀机,并进行结构对比和强度分析.对二氧化碳跨临界循环水源热泵系统进行试验测试,分析表明摆动转子膨胀机结构适合在高压下工作,在试验测试条件下,膨胀机的效率可以达到44%.     

热泵空调器Yong分析及优化

通过对热泵空调器的Yong分析，计算出各部件的Yong损失情况，提出了系统的节能部位和应采取的措施，使整个系统的Yong损失为最小，Yong效率最大，实现热泵节能优化。     

CO2跨临界双级压缩循环中膨胀机的优化配置性能分析

用热力学第一定律和第二定律，对三种双级压缩带膨胀机的CO2跨临界循环进行热力学分析，并分别从系统的性能系数、效率、中间压力以及排气温度等方面进行了比较。结果表明，DCOP循环的性能系数和效率最高；DCDL的最低；DCDH循环的性能非常接近DCOP循环，可以近似实现在最佳条件下运行。在CO2跨临界双级压缩循环中，膨胀机与系统的优化配置是提高系统效率的关键。     

CO2跨临界循环热力学对比分析

对带回热器和带膨胀机的CO2跨临界循环过程应用热力学进行了对比分析。结果表明，带回热器的CO2跨临界循环过程虽然也能够在一定程度上提高系统效率，但只要膨胀机的效率达到一定值，带膨胀机循环的系统性能将优于带回热器循环的系统性能。     

跨临界二氧化碳压缩膨胀机的研究

为提高二氧化碳跨临界循环效率,解决系统节流损失大的问题,研究开发了新型的滚动活塞转子式压缩膨胀机,来代替二氧化碳跨临界系统中的节流阀。给出了滚动活塞转子式压缩膨胀机的设计思路和设计特点。对压缩膨胀机主轴的受力和力矩进行了分析和计算,分析结果表明在二氧化碳压缩膨胀机工作过程中,两个气缸内的流体流动过程相反,作用于主轴上的作用力和力矩的大小、方向都不相同,选择两个偏心轮合适的相位角有利于主轴上总力矩的平稳变化,设计时应选择最佳相位角,但同时两个偏心轮之间的主轴部分将是最薄弱的环节。     

二氧化碳摆动转子膨胀机的设计与受力研究

设计开发了二氧化碳摆动转子膨胀机,代替节流阀减小节流损失。研究给出了膨胀机摆动转子进行受力分析情况,对关键部件摆动转子进行了应力与变形的计算。结果发现膨胀机的摆杆两侧的摩擦力很大,将会导致此处的摩擦损失增大。与滚动活塞膨胀机相比,摆动转子膨胀机的总力矩更大,更有利于膨胀机的运行。计算结果表明,摆动转子膨胀机结构上有优势,承压能力很好,适于在高压差下工作。     

CO2跨临界双级压缩循环中膨胀机的优化配置性能分析

用热力学第一定律和第二定律,对三种双级压缩带膨胀机的CO2跨临界循环进行热力学分析,并分别从系统的性能系数、效率、中间压力以及排气温度等方面进行了比较.结果表明,DCOP循环的性能系数和效率最高;DCDL循环的最低;DCDH循环的性能非常接近DCOP循环,可以近似实现在最佳条件下运行.在CO2跨临界双级压缩循环中,膨胀机与系统的优化配置是提高系统效率的关键.     

跨临界二氧化碳制冷系统节流降压形式研究

对膨胀机、涡流管、膨胀阀3种节流形式的制冷系统进行了热力学分析，结果表明，膨胀机或者涡流管的膨胀形式可提高系统的COP，降低系统不可逆损失，是以后提高跨临界二氧化碳系统COP的重要研究方向。     

减压阀阀芯与孔板间距对节流性能的影响分析

使用高温高压蒸汽推动汽轮机可以实现能量的转化，而针对蒸汽的调控直接影响到能量的转化效率和系统的安全性。减压阀作为蒸汽辅助动力系统的核心部件，主要对高温高压蒸汽进行调控，使其压力和温度等参数被调节到特定范围。节流特性是减压阀的主要性能指标，以一种新型多级角式减压阀为研究对象，采用计算流体力学方法，考察了笼罩式阀芯和节流孔板的间距对节流特性的影响，具体分析了不同间距下流动特性、湍流耗散率、温度特性和压比特性等节流性能。研究结果为后续开展类似减压阀的节流优化设计提供参考。     

电驱动和燃气驱动空气源热泵运行设备的分析

对燃气驱动以及电驱动空气源热泵的制热过程进行了分析,得出各个运行设备的损、效率以及热力完善度。研究结果表明:空气源热泵的四大部件:蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀的损分别为0.372、2.722、1.219、0.322。燃气空气源热泵与电驱动空气源热泵均等效为一次能源时,系统的效率分别为22.52%、17.4%,可以看出燃气空气源热泵效率较电驱动空气源热泵高,燃气机热泵更经济节能。     

Parametric simulation and performance analysis of a solar gas turbine power plant from thermodynamic and exergy perspectives

Using solar energy in gas turbine cycles is a new method that can improves the efficiency of gas turbines. Placing a solar receiver before a combustion chamber can raise the temperature of the air coming into the chamber and reduce the consumption of fuel in the chamber. The system that combines a solar energy receiver with a gas turbine cycle is technically called a “solar gas turbine”. The goal of this paper is the parametric simulation and performance analysis of a gas turbine cycle equipped with a solar receiver from thermodynamic and exergy aspects of view. The selected parameters in this study, include the pressure ratio of compressor, the temperature of gases at the turbine inlet and the direct normal irradiance. The obtained results indicate that the fuel consumption of this combined system is reduced by using a solar receiver and the temperature of gases entering the combustion chamber increased. The reduction of consumed fuel, in turn, reduces the rate of exergy destruction in the combustion chamber. Another important point is that the solar receiver itself has the least amount of exergy destruction. The net power generated by a solar gas turbine cycle is 10 % higher than that produced by a simple gas turbine cycle. Also, the studies show that the electrical efficiency of a solar gas turbine cycle is about 41 % higher than the simple gas turbine cycle.

     

抗流量饱和系统控制阀节流损失降低研究

负载敏感系统具有良好的多执行器并行控制特性和高能量效率,被广泛应用于中小型工程装备和工业设备中,主要有阀前补偿系统和抗流量饱和阀后补偿系统两种。目前市场上应用的阀多在补偿阀之后仍设置有换向段,存在大的节流。针对此问题,设计了新型阀后补偿多路阀,降低阀口压力损失。建立了仿真模型,进行仿真研究,并与原多路阀进行仿真对比。新设计的多路阀阀口压力损失比原多路阀可减少0.8 MPa,能量损失降低7.5%。     

基于(火用)分析的单螺杆压缩机轴功利用效率研究

运用火用方法对车载燃料电池系统单螺杆压缩机压缩过程中的轴功利用效率以及耗散方式进行研究。分析了由气体泄漏和热交换现象所引起的轴功损失,并将其细分为不可逆传热、绝热节流、不同温度流体混合以及外泄漏等4种不同性质的火用损失形式。在依据热力学第一定律和质量连续定律建立的压缩机模型基础上,对在压缩机工作过程中通过4种形式损耗的火用值分别进行了计算和讨论。分析结果表明,在压缩机工作转速提高过程中,由于泄漏量和换热量减少,火用耗散出现明显下降。     

泵阀并联进出口独立系统特性

为结合阀控系统响应快和泵控系统能效高的优点,并减少传统四边联动阀带来的节流损失,提出一种泵阀并联进出口独立控制系统方案,应用于某6 t液压挖掘机动臂及斗杆系统。建立多学科联合仿真模型,设计泵阀协同驱动控制策略,研究了阀控单元与泵控单元输出功率比对系统特性的影响,并应用泵控单元消除了多执行器载荷差异带来的节流损失,对比分析传统进出口独立控制系统与所提系统的运行特性和能耗特性。仿真结果表明,增大阀控单元输出功率占比,可提高系统动态响应;增大泵控单元输出功率占比,可有效减少系统能耗。与传统进出口独立控制系统相比,该系统可减小节流损失90%,降低系统能耗41%,并改善重载执行器响应滞后现象。     

Comparative thermodynamic analysis on design performance characteristics of solid oxide fuel cell/gas turbine hybrid power systems

This paper presents analysis results for the hybrid power system combining a solid oxide fuel cell and a gas turbine. Two system layouts, with the major difference being the operating pressure of the fuel cell, were considered and their thermodynamic design performances were compared. Critical temperature parameters affecting the design performances of the hybrid systems were considered as constraints for the system design. In addition to energy analysis, exergy analysis has been adopted to examine the performance differences depending on system layouts and design conditions. Under a relaxed temperature constraint on the cell, the ambient pressure system exhibits relatively larger power capacity but requires both higher cell temperature and temperature rise at the cell for a given gas turbine design condition. The pressurized system utilizes the high temperature gas from the fuel cell more effectively than the ambient pressure system, and thus exhibits better efficiency. Under a restricted temperature constraint on the cell, the efficiency advantage of the pressurized system becomes manifested.     

CO2-NH3压缩/喷射复叠循环理论研究

为利用CO2跨临界循环气体冷却器放热段较大的温度滑移,减小节流部分的膨胀功损失,提高系统性能,可在制冷系统中利用CO2跨临界循环与NH3喷射循环复合实现压缩／喷射复叠式系统。在对系统进行热力学分析的基础上,建立了相应的模型。计算结果表明：NH3循环喷射器引射流体温度和出口的冷凝温度对引射系数影响很大,在较高引射流体温度和较低冷凝温度下,CO2跨临界压缩／喷射制冷循环可以得到较高的循环性能。在较低CO2跨临界循环蒸发温度和压缩机效率时,此循环相对基本循环有明显优势。降低发生器温差也是提高循环性能的途径之一。     

离心压缩式热泵装置的(火用)传递分析

依据(火用)传递原理,建立在线运行大功率离心压缩式热泵机组及装置的(火用)传递模型。提出并定义装置和设备(火用)转换率、(火用)功率下降率、(火用)流密度下降率和(火用)阻系数等评价分析准则及其计算式。在此基础上,对热泵在能量转换及传递过程中之能质行为做了(火用)传递分析,得出节流阀、压缩机的(火用)功率下降率最高。原因是节流过程流速、流态在瞬间发生剧烈变化,导致过程(火用)损很大,压缩机的机械性能与冷媒的热物理性能均存在某些不足;蒸发器的(火用)阻系数最高,说明其结构设计有明显缺陷;节流阀的(火用)功率下降率和(火用)流密度下降率相同,表明设备的结构因素与时间条件对节流阀的影响相同。分析结果揭示出机组主要设备的结构设计、热工性能及冷媒热物性对装置用能过程的影响度,得出压缩机在结构设计上仍有改进余地,节流降压因其严重影响装置的合理用能而不宜取,蒸发器的主要问题是在冷媒侧而非结构设计缺陷的结论。对装置同时做的能量分析和(火用)分析计算表明,前者仅给出能的数量利用分析,后者也只是对能量行为的静态分析,而(火用)传递分析由于是对过程能量行为的动态分析,可直接提供机组和设备的结构参数及随机运行工况对用能过程影响的新信息,从而为改进机组设计及指导装置运行提供具体意见。