空气源沼气机热泵部分负荷性能

提出了一种沼气机热泵能源综合利用节能系统,并据此构建了系统实验平台,进行了系统性能实验.根据理论分析和实验数据研究了沼气消耗量、余热回收利用、制热系数COP及一次能源利用率PER随沼气机负荷率的变化趋势.结果表明:该节能系统具有较好的部分负荷特性,在仅考虑沼气机排烟余热回收利用的情况下,系统COP最高可达4.18,PER最高可达1.4.因此,空气源沼气机热泵节能系统明显提高了供热能力、降低了能耗,实现了沼气能源的综合有效利用.     

以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热性能

为了利用垃圾填埋气(LFG)这种可再生能源,减少化石燃料的消耗,提出一种以LFG为燃料的空气源沼气机热泵供热系统,并研究其供热性能。确定了LFG收集系统以及适合沼气机热泵系统的LFG净化方法。所构建的实验平台可经阀门切换,分别研究沼气机排烟余热单独回收利用或缸套冷却水和排烟余热同时回收利用两种模式。进行了系统供热性能的实验测试,并对影响系统供热性能的沼气机转速、冷凝器水流量、冷凝器进水温度等因素进行了分析。实验结果表明:该热泵系统的总供热量随沼气机转速和冷凝器水流量增大而增大,随冷凝器进水温度升高而减小。系统制热系数(COP)和一次能源利用率(PER)均随冷凝器进水温度升高而减小,但其与冷凝器水流量的关系并非单调变化关系。当冷凝器水流量为1.45~1.65kg·s-1时,系统供热性能最好;当冷凝器进水温度为35~45℃时,系统的COP最高可达到4.3,PER最高可达到1.48。     

燃气机热泵供热性能规律的理论和实验研究

燃气机热泵(gas engine-driven heat pump)是一种节能环保的供热系统。为了研究燃气机热泵的能源利用效率,利用构建的燃气机热泵实验台,通过理论分析和实验测试研究了燃气机转速、冷凝器进水流量、冷凝器进水温度对系统性能[供热总量、制热性能系数(COP)以及一次能源利用率(PER)]的影响规律。结果表明:燃气机热泵系统供热量随着冷凝器进水流量、燃气机转速的增加而增加,随着冷凝器进水温度的提高而减少。COP和PER随着燃气机转速和进水温度的升高而减少,进水流量对系统性能系数的影响较小。回收的余热占燃气机热泵系统总供热量的40%左右,在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.15~1.47之间。     

沼气机驱动的风冷热泵系统变工况性能

为高效利用沼气资源并减轻环境污染,构建了基于沼气机驱动的风冷热泵能源综合利用实验装置,重点研究了蒸发温度、冷却水量、沼气机转速等参数对系统性能的影响。实验测试结果表明:冷凝器总负荷随蒸发温度及冷却水量的增加而增大,但增幅较小;回收的沼气机余热随蒸发温度的升高而降低,但降幅较小,通过增大冷却水量可以提高沼气机余热的回收率,同时也增大了系统总供热量;冷却水量对系统性能系数(COP)的影响不具有单调性,在同一工况下,存在一个最佳冷却水量;冷却水量对系统一次能源利用率(PER)的影响幅度不同,冷却水量大时,PER的增幅反而较小。实验工况下,系统COP最高可达5.15,PER最高可达1.68。     

燃气热泵制冷性能试验及余热利用分析

为进一步提高能源利用率和提升低品位余热的品质,实现能量梯级利用,针对燃气机热泵系统开展了制冷性能实验及余热驱动的有机朗肯循环理论仿真研究。结果表明：燃气机热泵系统制冷量、发动机余热以及发动机一次能耗均随燃气发动机转速升高而增大;性能系数（COP）及一次能源利用率（PER）随蒸发器进水温度的升高而增大,但随发动机转速升高而降低。COP和PER分别高于6.0和1.1。在蒸发温度60~86℃范围内,以R245fa作为有机工质的有机朗肯循环热力学第一定律热力效率为7.39%~10.95%,热力学第二定律（火用）效率为42.65%~52.25%。     

基于余热回收的电动客车喷射补气热泵的制热性能

根据电动汽车热泵在低温下的制热需求并延长车辆行驶里程,开发了车外换热器支路和余热换热器支路并联的余热回收系统并进行了制热性能试验研究。试验结果显示,对于并联余热回收支路的喷射补气式热泵系统,补气支路压力和补气流量均随着余热量的增加而有明显的提升,而吸气主路流量受余热换热器出口过热度的影响。车外换热器支路和余热换热器支路的流量比也呈线性关系,流量比斜率与余热换热器出口相态有关。并联余热回收喷射补气热泵系统的制热性能随余热量的变化受压缩机吸气量和补气量这两个因素的共同影响。在7℃相对较高的环境工况下,余热量的增加有利于制热量的提升但COP没有优势;在-20℃较低的环境工况下,余热量的增加使得补气流量增长较大,但吸气流量衰减严重,对系统的制热性能提升不明显;在-10～0℃的环境工况下,制热量和COP都随余热量的增加而提升较大,-10℃时,1.8 kW余热量条件下的制热量比0.9 kW余热量条件下的制热量增加了11.6%,COP提升9.18%。     

基于低温烟气余热发电的Kalina循环热经济性能分析

以低温烟气余热发电Kalina循环为研究对象,基于热经济学原理,在不同的蒸发器换热端差ΔT_e、蒸发压力p_e和基本氨水质量分数x下,研究了烟气出口温度T_go的变化对系统的净输出功W_net与平准化电能成本LEC的影响。考虑到低温烟气的腐蚀性,分析了固定烟气出口温度为最低允许排烟温度的必要性和合理性。研究结果表明,存在最佳烟气出口温度T_go,opt和蒸发压力p_e,opt使系统的LEC最小;且T_go,opt与ΔT_e、p_e和x有关。对于W_net,只存在p_e,opt使系统W_net最大;W_net随T_go的增加近似线性减少。经济因素会直接影响到系统的最佳运行参数;在选择循环的运行参数时,应针对不同的热源条件,综合考虑系统的经济性与低温烟气腐蚀性问题。     

低温下提高CO2空气源热泵进水温度对系统性能的影响

在低温工况下,因跨临界循环CO₂热泵系统气体冷却器的进水温度和CO₂出口温度降低,压缩机吸气压力和温度随之降低。当系统的吸气压力低于压缩机的吸气压力下限时,将导致系统无法稳定运行。为了改变这种现象,采用在气体冷却器冷水入口处混水的方法,将热水箱的热水旁通至气体冷却器冷水入口。采用三通调节阀调节混水比例,适当提高气体冷却器的进水温度,以期实现系统在低温工况下的稳定运行。实验测试结果表明,采用混水方法不仅可保证低温工况下跨临界循环CO₂空气源热泵热水系统的稳定运行,同时可降低结霜频率,延长系统运行时间,但系统的制热量和COP将小幅下降。兼顾系统的热力性能及运行稳定性,当环境温度为-20℃、制热温度为60℃时,较为适宜的混水温度为12~18℃。     

直冷式乏风热泵系统在小保当煤矿的应用分析

为实现煤矿企业清洁能源供热,针对煤矿生产矿井排出的乏风余热,采用目前国际先进的直冷式深焓取热乏风热泵系统供热技术替代传统的锅炉供热,解决我国北方煤矿企业冬季有防冻要求的进风井口供热需求。本文以小保当煤矿矿井乏风余热供热系统项目为例,阐述了直冷式深焓取热乏风热泵系统的间壁式（间接换式）乏风换热、乏风取热机组集尘及结霜原理;采用乏风取热机组清洗除尘和防结霜除霜解决方法,并与天然气锅炉、电锅炉两种供热方案进行对比,分析计算了三种方案的项目投资和系统运行费用,论述了各方案的优势和不足。分析表明,煤矿企业采用矿井乏风余热资源,利用直冷式深焓取热乏风热泵供热系统替代传统锅炉供热,技术可行,且具有更好的经济效益和应用效果。     

污水厂沼气直燃型热泵系统配置与工艺流程

为了回收利用污水厂处理污泥过程中产生的沼气,研究了利用污水厂沼气能源的方案、工艺流程,构建出基于污水厂沼气的直燃型热泵供热系统,并进行了系统配置与经济性分析。结果表明:与燃煤锅炉、燃气锅炉以及电动热泵相比,以污水厂沼气为燃料,输入功率为600 kW的直燃型热泵系统,按年供热运行300天计,可分别节约标准煤510 t、天然气3.25×10⁵ m³、用电量7.72×10⁵ kW·h,投资回收期最长不超过2.6年。因此,该供热系统具有经济性高和节能减排的特点,经济效益和环保效益显著。     

过程参数对采用多孔陶瓷超滤膜回收烟气中余热和水性能的影响

将孔径为20 nm的陶瓷膜组装制成膜冷凝器,在水蒸气-空气形成的模拟体系中,采用去离子水作为冷却介质,开展了传递膜冷凝技术在烟气除湿和工业余热综合应用方面的研究。考察了空气流量、冷却水流量、进气温度和冷却水温度对陶瓷内膜和外膜过程通量的影响,并比较了两者水热回收性能。结果表明,过程通量均随进气流量和进气温度的增大而增加。随着冷却水流量的增大,过程通量也不断增加,但是冷却水流量达到一定值后,过程通量基本不再变化。冷却水温度对过程水通量的影响较小,但是热通量对冷却水温度的改变较敏感。冷却水流量的变化对陶瓷外膜的过程通量影响更加显著,表明陶瓷外膜水热回收过程更易受流体边界层的影响。在各实验工况范围内,陶瓷内膜和外膜分别具有更高的热通量和水通量,采用陶瓷膜过程的水通量和热通量最高分别可达到23.1 kg·m^-2·h^-1和47.5 MJ·m^-2·h^-1。随着传递膜冷凝技术开发和研究的不断深入,该技术在除湿和工业余热综合应用领域有着广阔的发展空间,将为我国节水、节能以及环境保护等领域的发展提供新的解决思路。