泵驱动两相冷却系统性能优化与变工质特性研究

本文提出一种泵驱动两相冷却系统,用于数据中心自然冷却,以实现节能减排的目的。搭建了实验台,围绕可能对系统性能产生影响的换热器内部阻力、换热器迎面风速、工质质量流量和工质种类等因素进行了实验研究,分析了各因素对机组换热量和EER的影响。结果表明:内部阻力的减小有助于机组功率的减小与EER的提升;质量流量过大或过小、风速过高或过低都对系统性能不利;R32在泵驱动两相冷却系统中的性能全面优于R22,但存在高温下工质泵低频供液不足的问题。     

有机朗肯循环低温余热发电系统的工质选择

有机朗肯循环发电系统对于中低温余热的有效利用发挥了巨大的作用,但是有机朗肯循环系统的工质选择依旧是中低温余热利用中存在的问题。文章提出优选工质的条件,并通过对十种低沸点有机工质的性能对比分析得出R141b最适宜作为此温度的余热回收工质,综合性能高于其他工质,对于有机朗肯循环添加回热会大大提高系统效率。     

中低温热水发电系统及效率分析

中低温热水发电通常选用有机朗肯循环系统。本文对ORC系统的特点、工质和参数的选择进行了介绍,并对系统进行效率分析。针对以80℃-150℃热水为热源的有机朗肯循环(ORC)发电系统,以?效率为评价指标,分析了循环工质为R134a、R123和R245fa时的系统。得出,R245fa是较为理想的工质。     

低温余热发电技术在煤化工项目上的应用

研究了采用有机朗肯循环(ORC)的低温余热发电技术。为了有效利用煤化工项目的低温凝液余热资源,在计算工艺凝液余热容量的基础上确定了合理的ORC余热利用方案,利用ORC余热发电机组代替原有的循环水冷却器,以便在完成对工艺凝液冷却的同时实现余热资源发电收益。分析结果表明:该余热发电项目的净发电功率为516k W,节约原有冷却塔循环水泵消耗的功率为110k W,年收益电量达500.8万度,年节约标准煤1812.4吨。     

结合燃气-蒸汽联合循环的液化天然气冷能发电利用

提出了结合燃气-蒸汽联合循环的利用液化天然气（liquefied natural gas,LNG）冷能的朗肯循环发电系统,实现LNG冷能梯级利用。朗肯循环蒸发器和燃气-蒸汽联合循环凝汽器换热量匹配一致,循环水系统实现闭式且不受环境温度影响。对系统进行模拟并分析了影响系统的主要参数,结果显示：随着朗肯循环冷凝温度的降低,朗肯循环净输出功率和净效率均有提升;随着循环水温度的提高,朗肯循环的净输出功率和净效率都将提高,而蒸汽轮机输出功率减少,但二者总的输出功率降低幅度不大。     

旋转气泵驱动环路冷却机组的工作特性

利用自然冷源可有效降低数据中心的冷却能耗,本文研发了一种由旋转气泵驱动的环路自然冷却机组,采用R22作为循环工质,在标准焓差室中搭建实验台。研究了机组的性能及循环特性,并与液泵驱动环路热管机组进行对比。结果表明:随着室内外温差的增加,气泵机组制冷量与EER呈先增大后减小的趋势,功率始终呈下降趋势。机组在室内外温差为25℃时性能最佳,制冷量为17.6 kW,机组能效比(EER_(unit))为15.1,机组功率为1.16 kW,气泵功率为0.509 kW。而与液泵机组相比,当室内外温差为25℃时,气泵机组EER_(unit)比液泵机组EER_(unit)高25.5%;在室内外温差为10℃时,气泵机组EER_(unit)比液泵机组EER_(unit)高104.7%。     

R417A和R22用于空气源热泵热水器的试验研究

对R417A和R22用于空气源热泵热水器进行试验,并在不同进水温度下对吸排气压力、吸排气温度、消耗功率、制热功率、热效率等方面进行对比分析。结果表明,混合工质R417A用于热泵热水器时,排气压力、输入功率低于R22的,制热功率易受水温影响,制热量低于R22的,性能系数下降迅速,但平均性能系数比R22的略高。     

工业余热回收有机朗肯循环工质优选

工业流程中存在大量低于150℃的余热资源,采用这些余热资源驱动有机朗肯循环发电,可以有效地实现节能减排。为了对不同有机朗肯循环工质在工业余热应用过程中的特性进行研究,本文建立有机朗肯循环的性能分析模型,并选取6种工质,利用工程方程解答器(EES)软件分别在不同热源温度与冷源温度条件下,对其发电量、热力学第一定律效率和第二定律效率进行分析与比较。结果表明,不同工质的性能均随着热源温度的上升得到不同程度的提高,并随着冷源温度的上升而下降。在输出功、热力学第一定律效率以及第二定律效率3个方面,R600均表现出最佳特性。     

过冷度对地热发电非共沸工质有机朗肯循环热力性能的影响

有机朗肯循环（organic Rankine cycle,ORC）是利用中低温地热能（< 150℃）发电的主要途径,在实际运行中,非共沸工质往往会冷凝至过冷状态。分析了冷凝过冷度对非共沸工质ORC热力性能的影响,建立了ORC、内回热（internal heat exchanger,IHE）ORC的热力学模型,以净输出功最大为目标函数优化了工质的蒸发压力,并开展了系统的㶲分析。结果表明：过冷度影响了工质与冷源换热流体间的温度匹配特性,受夹点温差的限制,随着过冷度的增加,工质的冷凝压力上升;过冷度亦改变了预热器和蒸发器的热量分摊,随着过冷度的增加,最佳蒸发压力亦上升。混合工质异丁烷/异戊烷的质量配比为0.4：0.6时,净输出功受过冷度的影响最大,当过冷度为2℃时,净输出功下降了4.36%。IHE回收膨胀机排汽的余热,提高了预热器入口温度,可提高过冷ORC系统净输出功0.55%。过冷度增大了冷凝器的㶲损失;采用内回热冷凝器的㶲损失降低了24.7%。     

ODP为零的热泵混合工质性能匹配及非共沸特性研究

针对一种臭氧层破坏潜能(ODP)为零的非共沸中高温热泵混合工质HTR00,研究了其实际应用中的三个关键问题:R134a压缩机直接充灌HTR04的匹配性问题;HTR04的组分迁移问题;温度滑移特性利用问题.结果表明:对于一个配备R134a压缩机的HTR04热泵机组,能够稳定且高效地提供80℃的热水;HTR04组分迁移导致的系统性能变化在工程允许范围之内;通过HTR04滑移温度与冷凝器水侧温差的最优匹配,可提高热泵系统性能.研究可为绿色环保中高温热泵工质HTR00的实际应用提供理论基础和技术支持.     

冷水机组用HCFC-22替代工质的实验研究

HCFC-22工质的替代是国际制冷与空调行业所面临的不可避免的研究项目。本次实验对HCFC-22、HFC-134a、R407c等工质在相同工况下进行了一系列的试验,得到了在不同蒸发温度下的制冷量,输入功率及制冷系数,并验证了R407c在活塞式压缩冷水机组中替代HCFC-22的可行性。     

加热方式对气泡泵提升性能影响的研究

气泡泵是无泵制冷循环的核心部件,不同加热方式对于气泡泵提升性能有一定影响,提升性能可以用泵送比表示。利用两相流理论建立三维气泡泵两流体模型,通过文献数据验证了模型的正确性。以1atm下饱和水为工质,采用CFX模拟研究加热方式对于起泡泵提升性能的影响。结果表明不同加热段长度下,泵送比随加热量的增加先增大后减少,表示在一定加热功率下,气泡泵提升性能最佳。相同加热功率下,加热段越短,管内流态转变所需高度越小,气泡泵内可较快形成最佳流态。通过模拟不同加热功率、不同加热段长度下的气泡泵,发现在空泡份额α<0.8时,泵送比Spr与加热段长度占整管长度比例β为线性负相关。泵送比的预测对于气泡泵实际运行有一定的参考价值。     

利用低温位热能驱动的喷射制冷系统工质的研究

本文对以低温位热能驱动的喷射制冷系统的工质进行了研究，对比了R141b、R123和R11的热力性质，利用PR方程对R141b和R123进行了热力循环计算，并对这两种工质进行了喷射制冷循环实验，理论分析和实验数据表明：在利用低温位热能驱动的喷射制冷系统中，R141b是比较理想的喷射制冷工质。     

HFO-1234ze在空气源热泵热水器中 替代R417A、R22的研究

首先从热物性、ODP、GWP、工质毒性、可燃性方面对HFO-1234ze、R417A、R22三种制冷剂进行对比,并进行理论计算,初步分析HFO-1234ze制冷剂运用在空气源热泵热水器上的可行性。然后,在焓差法实验室内,对分别采用HFO-1234ze,R417A和R22作为制冷工质的空气源热泵热水器进行名义工况下的性能测试,对三种制冷剂的吸排气温度,吸排气压力,压缩机输入功率、制热量、性能系数进行对比分析。本文研究结果显示HFO-1234ze可以作为R417a与R22在热泵热水器中的替代制冷剂。此次研究为热泵热水器的工质选择提供参考。     

泵驱动制冷剂两相回路中旋涡泵内部工作特性分析

工质泵是泵驱动两相回路的关键驱动部件,在整个系统中起着决定性的作用.为研究工质泵的内部工作特性,建立旋涡泵三维模型并提取流体域,对基于制冷剂R22的旋涡泵的工作过程进行模拟.研究结果表明:进口压力从0.95MPa增至1.25MPa,到达稳态的迭代次数缩减一半以上,最大总体积分数从0.6降至0.007;旋涡泵稳态运行时,...     

沉浸比对均流式多管导流型气泡泵性能的影响

气泡泵液体提升性能直接影响单压吸收式制冷系统的制冷性能。本文以带均流器的多管导流型气泡泵为研究对象,以水为工质,研究了不同加热功率下提升管沉浸比变化对气泡泵提升性能的影响。结果表明:在气泡泵开机运行较短时间内,随着沉浸比的提高,气泡泵总液体提升量逐渐减小,与加热功率为1 450 W、沉浸比为0.5时相比,当加热功率为1 250 W、沉浸比为0.3时,气泡泵总液体提升量提高3.04 kg;在长时间运行工况下,增加沉浸比能显著提高气泡泵提升性能。对于多管导流式气泡泵,增加均流器能有效优化气泡泵运行状况,提高气泡泵总液体提升量,并增大气泡泵提升效率。     

非共沸混合工质单级压缩回热循环实验研究

针对非共沸混合制冷工质单级压缩回热制冷循环,分析了LHR循环的特点及主要研究问题。根据非共沸混合制冷工质的特性,讨论并选取了适合于-70℃低温冷柜的混合制冷工质R23和R600a。利用制冷工质物性分析软件NIST Refprop 8.0初步研究了不同配比时制冷系统的特性,然后通过实验方法从不同角度分析混合制冷工质的配比对系统性能的影响,最终得到比较合理的混合制冷工质R23/R600a组分比例3:7。同时分析了该配比下制冷压缩机排气温度、压比、低温冷柜内温度等的变化特点,最后对蒸发器的温度变化特性和回热器的温度变化特性进行了总结。     

太阳能吸附式制冰器试验研究

本文报导了所进行的以活性炭和甲醇为吸附工质对的太阳能制冰器研制和试验情况。在该装置上实地试验了利用单一的太阳能驱动来成功地实现制冰,净太阳能利用COP可达0.11—0.12。     

重力再循环制冷系统的数值计算

重力再循环制冷系统提高蒸发器内工质的流速为强化换热手段,通过热虹吸原理让工质实现再循环,提高工质侧的换热系数。本文建立均相流模型,并利用建立的数学模型进行MATLAB编程,并结合REFPROP软件对再循环蒸发器进行数值计算,研究循环倍率、蒸发温度、蒸发管径等参数对5种不同工质的重力再循环制冷系统的影响。结果表明,在四种卤代烃工质中,R410A传热性能优于其他三种工质,对于特定的再循环制冷系统有最佳的蒸发管管径和最佳循环倍率。     

低温余热回收ORC系统工质的筛选

利用有机朗肯循环(ORC)技术高效回收低温余热的关键之一是选用合适的工质。本文针对热源温度介于120~220℃区间内的ORC系统,选用R123,R245fa,R600和R1233zd(E)四种工质为研究对象,通过对50 kW的ORC系统的运行分析并结合模拟计算,详细讨论不同工质的热力特性以及蒸发温度、蒸发压力、蒸发器出口过热度对ORC系统热效率的影响。结果表明,对于透平膨胀机入口工质温度在100~150℃区间、热源温度在120~220℃区间的低温余热回收ORC系统,工质R600性能表现最佳,但易燃;从不可燃性、热力特性、环境友好性及设备成本方面考虑,R1233zd(E)具有优势,但工质价格较高。