高温气体与过冷液直接接触凝结制冷循环的性能分析

提出制冷压缩机排出的高温高压制冷剂气体与制冷剂过冷液体直接接触凝结换热的新型制冷循环,结合自然工质氨的热力特性,分析直接接触凝结制冷循环的热力性能,并与常规双级压缩和单级压缩制冷循环的性能进行对比,得出：随着主循环饱和液温度的升高,直接接触凝结制冷循环的性能系数先增大后减小存在最大值,冷凝器散热量先减小后增大存在最小值,流过蒸发器的制冷剂质量流量逐渐增大。在相同蒸发温度和冷凝温度下,当过冷液体的过冷度为20℃时,较常规双级压缩制冷循环,直接接触凝结制冷循环的性能系数提高4.92%,冷凝器散热量减少6.65%,蒸发器的制冷剂质量流量减少7.2%～7.9%;当过冷液体的过冷度为5℃时,较常规单级压缩制冷循环,直接接触凝结制冷循环的性能系数提高6.52%,冷凝器散热量减少3.32%,蒸发器的制冷剂质量流量减少8.58%～8.91%。结果表明氨直接接触凝结制冷循环较常规制冷循环具有明显的优势。     

R744直接接触冷凝制冷循环性能分析

对R717循环辅助过冷、R744主循环制冷压缩机排出的气体与R744过冷液直接接触冷凝的R717/R744-DCC制冷循环的热力性能进行分析,得出:R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环存在最佳的R744主循环冷凝温度,并获得最优的性能系数和最低的R717冷凝器散热量。R744主循环过冷液体的过冷度增大,最优的性能系数降低,最低R717冷凝器散热量增大,对应的R744主循环冷凝温度升高,R744蒸发器的质量流量减少。与常规R717/R744复叠式制冷循环的热力性能比较,在相同的运行工况和最佳R744主循环冷凝温度下,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环最优性能系数提高了5.2%,最低R717冷凝器散热量减少了1.6%。R744主循环冷凝温度在-10~8℃范围内,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环R744蒸发器的制冷剂质量流量减少了1.75%~2.61%,R717冷凝器的制冷剂流量减少了0.51%~0.82%。     

R744直接接触冷凝制冷循环性能分析

对R717循环辅助过冷、R744主循环制冷压缩机排出的气体与R744过冷液直接接触冷凝的R717/R744-DCC制冷循环的热力性能进行分析,得出：R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环存在最佳的R744主循环冷凝温度,并获得最优的性能系数和最低的R717冷凝器散热量。R744主循环过冷液体的过冷度增大,最优的性能系数降低,最低R717冷凝器散热量增大,对应的R744主循环冷凝温度升高,R744蒸发器的质量流量减少。与常规R717/R744复叠式制冷循环的热力性能比较,在相同的运行工况和最佳R744主循环冷凝温度下,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环最优性能系数提高了5.2%,最低R717冷凝器散热量减少了1.6%。R744主循环冷凝温度在-10～8℃范围内,R717/R744-DCC直接接触冷凝制冷循环R744蒸发器的制冷剂质量流量减少了1.75%～2.61%,R717冷凝器的制冷剂流量减少了0.51%～0.82%。     

过冷器在制冷循环中的作用

本文阐述过冷器在制冷循环中的作用以及过冷度对制冷系数的影响。     

增压双效氨水吸收制冷循环性能分析

在双效氨水吸收制冷循环的基础上,提出了一种增压双效氨水吸收制冷循环。结合Schulz氨水状态方程式,通过数学建模对该循环过程进行模拟计算。分析了增压比、制冷温度、热源温度、冷却水温度对循环性能的影响,并和双效氨水吸收制冷循环进行比较。结果表明,增压双效氨水吸收制冷循环中,增压比是非常重要的影响因素,它直接影响循环的性能系数;在其他工况参数不变的条件下,增压双效氨水吸收制冷循环有其最佳的增压比;在适当的增压比下,扩大了双效循环的应用范围,在制冷温度较低时,也可以具有较高的性能系数,而且在相同制冷温度下,降低驱动热源温度也能达到理想的循环效果,从而使本循环可利用的热源范围得以扩展。     

高温气体穿越液池过程气液传热传质数值分析

建立气液二相间动量、热量及质量同时传递数学模型,数值模拟了高温气体穿越液池气液直接接触热质传递规律。模型中考虑了气泡破碎、聚合以及冷却水蒸发等因素的影响。数值模拟获得了液池内气液二相温度变化规律,探讨了液池内表观气速、气泡尺寸以及进入液池气体温度等因素对液池内气液二相温度分布特性的影响。计算结果与实验值吻合较好,验证了模型的可行性。数值模拟结果表明:高温气体在进入液池后,首先经历一个剧烈的气液热质交换过程,存在一个较大的温度梯度变化,而随后气体温度变化趋于平缓;随着液池内表观气速的降低,池内气体温度降低;最大冷却水蒸发速率和最高气体温度均出现在靠近下降管出口的区域。     

双效氨水吸收式制冷循环的性能

双效氨水吸收式制冷循环是将高温级的吸收热用于加热低温级发生过程的高效且较简洁的新型复叠循环。通过数学建模对双效氨水吸收式循环在热源温度、冷却水温度、蒸发温度和放气系数等变化条件下的制冷性能系数（COP）等指标进行了分析计算,对双效氨水吸收式循环与传统的单效循环和双级循环的制冷性能系数进行了比较。结果表明,双效循环在冷却水温度低于30℃且蒸发温度高于-15℃的条件下有较高的COP值,但其所需热源温度比其他两种对照循环的高。     

固体吸附式制冷循环分析

<正>固体吸附式制冷原理在1848年就被提出,1920年前后国外有人进行了商业化的努力.它可利用低品位热源驱动,压缩机用固体与气体间吸附和脱附的作用代替,制冷系统中大多采用与环境友好的制冷工质水、甲醇等,整个系统中基本不含运动件,可广泛用于工业余热利用、汽车余热利用、太阳能利用等场合.80年代以来,固体吸附式制冷/热泵技术又得到了世界各国的广泛关注,并得到了迅速发展,目前已有部分样机投入实际运行.本文从循环的角度,分析实际循环在运行时与理想循环的差距及设计和运行中需要注意的问题.1 固体吸附式制冷的Clapeyron图、p-T图及充满系数     

含不凝气体蒸汽泡直接接触冷凝

通过可视化实验研究了含空气蒸汽泡的冷凝行为和传热特性,气泡中蒸汽质量含量在0.5～0.8之间.在两种不同的过冷水温度下,混合气体气泡分别由直径1.5 mm和3 mm的喷嘴以不同的速度喷入静止的过冷水空间中.通过高速摄像机记录气泡冷凝过程,通过气泡体积变化状况计算气泡热力学参数,进而计算气泡的冷凝传热系数.结果表明,气泡在冷凝过程中不断变形,且在冷凝开始时,气泡出现中空现象;冷水温度越低,冷凝传热系数越低;气泡体积越大,冷凝传热系数越低;喷嘴直径对冷凝传热影响不明显;不凝气体的加入恶化了冷凝传热.对实验中65个气泡传热系数的数值进行了拟合,获得了传热系数关联式.     

浅谈HYSYS在气体制冷及冷却循环中的应用

本文通过运用HYSYS工艺软件虚拟气体制冷工艺以及气体冷却循环流程,简要论述了HYSYS从建模开始到生产出合格销售气的各个主要单元的操作,以及相应模拟单元、逻辑模块、子主流程等的使用方法和技巧,同时也对工艺方案的优化进行了研究。     

气体超声速凝结与旋流分离研究进展

超声速旋流分离技术是天然气加工处理领域的一大技术创新,它将膨胀降温、旋流式气/液分离、再压缩等处理过程集中在密闭紧凑装置中完成。本文总结了超声速旋流分离装置种类、原理及优缺点,并从理论分析、数值模拟、实验和现场应用等方面回顾了易凝气体低温凝结理论和超声速旋流分离技术研究现状和最新进展。大量实验及现场应用均表明超声速旋流分离装置具有结构紧凑轻巧、节能环保、安全可靠等优点,同时该技术的应用不断趋于多元化,从传统的脱水、脱重烃逐渐向脱酸气和天然气液化领域拓展,应用前景广阔,但在应用过程中也存在液滴二次蒸发与能量损失较大等问题。下一步研究工作可以从多组分混合物凝结过程的交互作用机制、凝结液滴的运动特性和碰撞聚并机理等方面入手,在此基础上探索提高凝结效率和降低能量损耗的方法,以促进超声速旋流分离技术多元化的工业应用。     

蒸汽在过冷液体喷雾上直接接触相变换热过程实验研究

以水为工质,通过实验研究了饱和水蒸汽与过冷水喷雾逆流直接接触冷凝换热过程,考察了不同入口液相温度下液膜厚度及破碎长度变化、液膜轴向及径向的温度分布;基于实验数据计算出了液膜局部传热系数及总传热系数。实验研究的结果表明,直接接触冷凝换热过程中,低入口液相温度时的液膜厚度和破碎长度更大;液膜在径向方向上存在温度梯度变化,液膜表面的温度较高,中心存在1个最低温度;随着液膜运动轴向距离的增大,液膜温度逐渐升高,喷嘴出口处液膜的温升最快,在整个喷雾的冷凝换热过程中,液膜温升占喷雾换热总温升的80%～85%,因此相比液滴,液膜起主要换热作用;喷嘴出口处的局部传热系数最大,并随着轴向距离增大逐渐减小。实验得到总传热系数的值远大于传统的膜状冷凝传热系数,体现了蒸汽-过冷液体喷雾这类直接接触换热方式的优势。     

磷酸铁锂高温循环性能的改善

磷酸铁锂结构稳定、循环性能优异,但是随着主机厂家对质保要求的不断提升,磷酸铁锂仍面临着高温循环性能不能满足客户要求的情况。以磷酸铁锂正极锂离子电池为研究对象,分别对比了基础电解液体系和改善电解液体系[在基础电解液中添加二氟二草酸硼酸锂（LiODFB）]对电池高温循环性能的影响。对循环后的电池采用直流内阻（DCIR）、电化学交流阻抗谱（EIS）、d Q/d U（恒定的电压间隔内电池容量的变化）曲线等无损分析方式进行数据对比,结果表明改善电解液体系电池的电荷转移阻抗进一步降低。通过对电池进行解剖,对两种电解液体系的电池极片进行了厚度分析、X射线衍射（XRD）分析、扫描电镜（SEM）分析、电感耦合等离子体发射光谱（ICP）元素分析等,结果表明改善电解液体系的电池在抑制负极表面副反应、减少正极铁溶出方面具有明显的效果,因此电池的高温循环性能更好。     

不凝结气体对蒸汽喷射器性能影响的数值模拟

以空气作为掺混在蒸汽中的不凝结气体,基于Fluent对蒸汽喷射器内蒸汽和过冷水的直接接触凝结现象进行了CFD数值模拟。研究发现：随着空气质量分数的增加,混合段内的轴向压力升高,凝结冲击的位置向出口方向移动,凝结冲击的强度降低,蒸汽对过冷水的引射作用减弱;蒸汽入口压力增大,混合段和扩压段内的轴向压力降低,对过冷水的引射作用增强。     

微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结汽液相界面运动特性

为探究T形微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结汽液相界面的运动特性,利用高速摄像机（帧率为5000帧/s）获取过冷水温33℃、过冷水质量流量6.325g/min、蒸汽温度100℃及蒸汽质量流量0.25g/min工况下的可视化图像。在此基础上定性分析汽液相界面的瞬时演变特征,进一步应用图像批处理技术定量分析相界面的前端运动规律,包括相界面位置及速度的瞬时波动特性。研究发现,不同凝结周期内的汽液相界面在蒸汽泡生成直至最大时的形貌、蒸汽泡的溃灭特性等方面有很大差异,主要体现在气泡溃灭时是否发生“局部收缩”和“内爆”等。此外,对于一个典型相界面运动周期而言,蒸汽泡消失阶段所占时间比例最小约为12%。通过分析相界面前端瞬时位置波动曲线,发现利用该曲线获得该工况下的凝结频率为23Hz,且该曲线的峰值分布具有较强周期振荡特性。通过分析相界面前端瞬时速度波动曲线,发现在多个极短时间内出现了速度的瞬时转变以及较为剧烈的多次振荡,速度峰值最大可达11m/s。结合可视化图像,详细描述了相界面速度振荡时的界面演变情况,并揭示“局部收缩”和“内爆”导致速度振荡的机理。     

气体钻水平井钻柱接触与碰撞分析

开展气体钻井钻柱动力学特性参数研究的室内试验和现场测试难度大、耗费高,现场测试的能够参考的实验数据很少,为了弄清钻柱在井内的运动状态,揭示钻柱在气体钻水平井钻柱与井壁的接触和碰撞特性,本文利用有限元方法建立气体钻井条件下的动力学模型,分析钻柱接触状态。     

氨压缩制冷循环的yong分析

根据热力学原理结合实际分析了合成氨厂氨压缩制冷循环的yong损失及其分布情况,为改进操作提供了依据。     

磷酸铁锂电池高温循环性能影响研究

将Li Fe PO4/C锂离子电池分别在25℃(常温)、45℃、55℃下进行0%~100%DOD、1.0 C充/1.0 C放循环测试。结果显示,随温度的升高,电池的循环性能越差。本试验分别比较了电解液、负极材料对不同温度循环性能的影响。电解液中添加高沸点溶剂和抑制Li PF6分解的添加剂、负极使用小粒径中间相碳微球能够提高电池的高温循环性能。     

高温口压力影响气波振荡管制冷性能机理分析

高温口压力是影响气波振荡管制冷性能的重要参数。搭建双开口气波振荡管实验平台,测量了气波振荡管制冷温降随高温口压力的变化,建立了气波振荡管整机分析模型。结果表明,整机温降随高温口压力升高先增加后减小,高温口压力存在最优值。高温口压力较低时,气波振荡管入射气体与管内原有气体的分界面将从振荡管高温口排出,从而使低温口中常温回流气增多,与管内膨胀后的低温入射气体掺混,降低振荡管制冷性能。高温出口压力为0.10和0.14 MPa时,高温口高压气占比分别为7.4%和4.9%,高压气占比随高温口压力提高而降低,有利于制冷性能提高。高温口压力升高促使反向压缩波强度提高,高温口压力为0.11和0.14 MPa时,反向压缩波后压力分别为0.107和0.135 MPa,不利于制冷。入射高压气体与高温侧气体的掺混程度及反向压缩波后的压力影响高温口压力最优值。     

混合制冷剂循环的级数对制冷性能的影响

混合制冷剂制冷循环可以提高制冷系统的效率,广泛应用在天然气液化领域。混合制冷剂的循环级数对制冷性能影响很大。针对不同级数的混合制冷剂循环进行热力学分析,建立了流程中主要设备的热力学模型,模拟计算了采用不同级数的混合制冷剂循环的天然气液化流程,得到不同级数的制冷循环的主要参数：制冷压缩机的功耗、制冷系数和火用效率。结果表明,制冷循环的级数增加,制冷系统的功耗降低,制冷系数和火用效率增加,但是级数增加对制冷性能的影响减小。制冷循环的级数增加会增加流程的复杂性,降低可操作性,不同规模的制冷系统的最优级数不同,规模越大,最优级数就越多。