恒温热源条件下不可逆闭式中冷回热布雷顿循环的功率优化

考虑高低温侧换热器、回热器和中冷器的热阻损失,以及压气机和涡轮中的不可逆损失,以功率为优化目标,借助数值计算,研究了恒温热源条件下不可逆闭式中冷回热布雷顿循环输出功率最大时高低温侧换热器、回热器和中冷器的热导率分配以及中间压力与总压比的关系。     

不可逆中冷回热太阳能布雷顿循环系统的优化分析

建立了由太阳能集热器模型和不可逆中冷回热布雷顿循环模型组成的恒温热源条件下太阳能布雷顿循环系统,以系统总效率为目标函数,考虑了高低温侧换热器、回热器和中冷器的热阻损失以及压缩机和涡轮机的不可逆损失,借助数值计算对太阳能集热器的工作温度进行了优化,并分析了主要特征参数对总效率的影响．结果表明：太阳能布雷顿循环系统中存在一个最佳的太阳能集热器工作温度和相应的最大总效率及最大总输出功率;在此基础上,通过优化中间压比可使循环系统的总效率和相应的总输出功率达到双重最大值;系统总效率随着回热器传热有效度和光学效率的增加而提高;系统运行时存在一个最佳的总压比．     

变温热源内可逆中冷回热布雷顿循环功率密度优化

以功率密度为目标,用有限时间热力学的方法,通过数值计算,对变温热源条件下的内可逆中冷回热布雷顿循环的高、低温侧换热器的热导率分配和中间压比、循环总压比和工质与热源间的热容率匹配进行优化。分别得到了最大功率密度、双重最大功率密度和三重最大功率密度,并分析了热力学参数对高低温侧换热器的热导率最优分配、最佳中间压比、最大功率密度和双重最大功率密度的影响。     

中冷回热布雷顿热电联产装置的(火用)经济性能——不可逆恒温热源循环性能分析

用有限时间热力学理论和方法研究了恒温热源不可逆中冷回热布雷顿热电联产装置的经济性能,导出了无量纲利润率和效率的解析式.讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比,通过数值计算详细分析了各设计参数对循环一般性能和最优性能的影响,发现回热和中冷能够较大地提高装置的利润率和效率,并且随压比的变化对利润率和效率具有不同的影响.讨论了利润率和效率之间的关系,其特性关系为扭叶型.最后发现分别存在最佳用户侧温度使得利润率和效率取得双重最大值.     

不可逆闭式布雷顿热电联产装置火用经济性能优化

应用有限时间热力学方法,研究了恒温热源条件下不可逆闭式布雷顿联产装置的火用经济性能,导出了利润率及火用效率解析式.利用数值计算方法,以利润率为目标,对热导率分配和压比的选取进行了优化.研究了最优利润率及相应火用效率特性,并分析了各种联产设计参数对联产优化性能的影响.结果表明,对于给定的总热导率,在高温、低温和用户侧换热器之间,存在唯一的最佳热导率分配比和唯一的最佳压比,使得装置的无因次利润率取得最大值;同时存在最佳用户温度.     

闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置(火用)分析

应用有限时间热力学理论和方法建立了闭式内可逆回热布雷顿热电冷联产装置模型,导出了装置无量纲(火用)输出率和效率的解析式。通过数值计算分析了回热器热导率对(火用)输出率和(火用)效率的影响,发现存在临界压比,同时优化了压比,研究了热电比、制冷和供热温度等设计参数对最优(火用)输出率和(火用)效率以及相应最佳压比的影响,发现最优(火用)输出率时的设计压比要大于最优(火用)效率时的设计压比,最优(火用)输出率和(火用)效率均随冷用户温度的升高而减小,分别存在最佳的热用户温度使(火用)输出率和(火用)效率取得最大值,热用户温度对装置最优(火用)性能的影响比冷用户温度更为明显。     

一种新型回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环

相对于已有的高温工质进入回热器回热后再进入底循环做功的回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环模型,本文提出了一种新型的高温工质在底循环做功后再进入回热器回热的回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环模型。对两种回热式布雷顿-逆布雷顿联合循环进行了第一定律性能分析与优化,得出了两种联合循环的最优热效率和最优比功的表达式,比较了两种联合循环的热效率及比功特性,并分析了回热器有效度对两种联合循环最优热效率和最优比功的影响。分析表明,增加回热器后能提高两种联合循环的热效率,与已有的联合循环相比,新型联合循环能在其顶循环压气机压比较小的情况下获得较大的热效率和比功。     

闭式变温热源不可逆IFGT循环的生态学优化

计入工质与高、低温侧换热器和回热器的热阻损失、压气机和透平中不可逆压缩和膨胀及管路系统中的压力损失,用有限时间热力学理论和方法,导出了变温热源条件下闭式不可逆外燃式燃气轮机(IFGT,Indirectly Fired Gas Turbine,又称EFGT,Externally Fired Gas Turbine)无因次生态学函数的解析式,通过详细的数值计算,得到了最大生态学函数条件下高、低温侧换热器和回热器的热导率分配及工质和热源间的热容率匹配的全局最优解。     

闭式布雷顿循环变工况试验研究与仿真分析

依托MW级多功能闭式布雷顿循环试验平台,开展了容积法和旁通法试验研究,详细分析了相应的系统各设备节点压力、温度和流量等参数的动态关联响应。依据AspenHYSYS对试验平台建立了仿真模型,并分别对容积法和旁通法进行了仿真分析。结果表明:旁通法和容积法2种调控手段能够有效调节系统设备的工作状态,使之达到新的匹配点,进而改变整个系统的工作特性;采用容积法时,受充气条件的影响,系统响应缓慢,但压气机效率和压比基本不变;采用旁通法时,系统响应较快,但压气机效率和压比发生变化;仿真结果与试验结果一致,证明了仿真模型的可靠性,为制定闭式布雷顿循环发电系统的控制策略奠定了基础。     

空间站闭式Brayton循环及我国在相关方面的研究

对闭式Brayton循环太阳能热动力系统的组成 ,发电原理及循环工质如何选择进行了论述 ,着重讨论了该循环主要的能量转换模块———涡轮发电机 压缩机。与光伏电池相比 ,太阳能热动力系统具有效率高 ,质量轻 ,费用少 ,寿命长等特点。我国对闭式Brayton循环做过大量的研究 ,积累了丰富的经验 ,但仍存在一些技术较为薄弱的方面     

回热式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环第一定律分析与优化

提出了回热式布雷顿-两平行逆布雷顿联合循环模型。对该模型进行了第一定律性能分析与优化,得出了该循环最优效率和最优比功的表达式,分析了回热度及其他参数对联合循环最优热效率和最优比功的影响。分析表明,增加回热器后能提高联合循环的热效率,但此时联合循环的输出比功较小。     

基于He-N2混合工质的闭式Brayton循环系统及设备的优化设计

对以He-N_2混合气体为工质的闭式Brayton循环系统进行了优化分析,获得循环最高效率下系统各组成设备的性能参数。以此优化结果为目标,设计了轮机和换热器的初步方案。以纯氦气工质时轮机和换热器的成本为基准,利用设备成本与几何参数之间的近似关系,获得不同氦气摩尔分数下轮机和换热器的相对成本。通过Brayton循环中轮机与换热器的成本权重分配,得到不同氦气摩尔分数下Brayton循环的相对总成本。结果表明:当氦气摩尔分数为50%～60%时,存在一个相对总成本的最小值,与纯氦气时相比,其相对总成本降低了12%左右,这对于闭式Brayton循环系统工质的选择具有一定的指导意义。     

中冷回热布雷顿热电联产装置的火用性能分析

建立了恒温热源内可逆中冷回热布雷顿热电联产装置模型,基于火用分析的观点,用有限时间热力学理论和方法研究了装置的性能,导出了无量纲火用输出率和火用效率的解析式。讨论了总压比给定和总压比变化两种情形,优化了中间压比和总压比,通过数值计算分析了回热度、中冷度和高温侧热源温度与环境温度之比等参数对装置一般性能和最优性能的影响,研究了火用输出率和火用效率之间的关系,其特性关系为扭叶型。最后发现分别存在最佳的用户侧温度使火用输出率和火用效率取得双重最大值。     

超临界二氧化碳布雷顿循环研究进展

超临界二氧化碳布雷顿循环的循环效率高(可达50％)、系统结构紧凑、压缩耗功少、降本潜力大,可与化石能源、核能和太阳能等多种形式热源相结合,应用前景广阔.从关键部件和循环系统的角度综述了国内外超临界二氧化碳布雷顿循环在热源设备、动力设备、回热设备、冷却设备以及设计优化等方面的研究进展,分析了超临界二氧化碳关键部件的实验测...     

60MW超临界CO2分流再压缩闭式循环热力性能优化分析

针对60 MW超临界CO_2分流再压缩闭式循环建立数学模型,采用Matlab语言编制程序,研究各循环参数对循环效率和循环功率的影响,并对循环参数进行了优化,根据优化结果给出60 MW超临界CO_2间接加热闭式循环参数方案。结果表明:随着透平进气温度的升高,循环效率与循环功率线性升高,但由于CO_2在临界点附近的物性呈非线性变化以及低温回热器冷端端差的约束限制,分流比、透平进气压力、主压缩机进气温度与压力等参数对循环效率的影响呈现非单调变化关系。     

恒温热源不可逆闭式中冷回热燃气轮机循环的生态学优化

考虑循环过程的内外不可逆性,以生态学函数为目标,优化了总压比和中间压比分配,分析了高低温侧换热器、中冷器和回热器的性能参数对最大生态学函数及其参数的影响,并与以功率为优化目标时的循环性能进行了比较.结果表明:以生态学函数为优化目标时比以功率为优化目标时具有更高的效率,但功率相差不太多,反映了输出功率和效率间的最佳匹配.     

Thermodynamic Analysis and Optimization of an Irreversible Maisotsenko-Diesel Cycle

So far, Maisotsenko cycle has been applied to many fields such as heating ventilation and air-conditioning, power industry, chemical production, and so on. A lot of researches about classical thermodynamic analyses of Maisotsenko cycle have been made. A new cycle model of combined Diesel and Maisotsenko cycles considering heat transfer loss(HTL), piston friction loss(PFL) and internal irreversible loss(IIL) was proposed in this paper. By using the finite time thermodynamic(FTT) theory, the power and efficiency performances of the Maisotsenko-Diesel cycle(MDC) were studied. Effects of mass flow rate(MFR) of water injection in the Maisotsenko air saturator(MAS) and the other parameters related to the design of Diesel engine on the optimal cycle performances were analyzed. Furthermore, it was testified that irreversible MDC was superior than conventional irreversible Diesel cycle in both power output and thermal efficiency. The results can expand the application of Maisotsenko cycle(M-cycle) and provide some theoretical guidelines for the practical devices.     

A New Supercritical Carbon Dioxide Brayton Cycle with High Efficiency

Designing new and efficient heat engines and increasing the efficiency of previous ones is one of the researchers’ interests in the field of thermodynamics. In this regard, what is mainly concerned is to design a cycle with the positive features of previous cycles, such as less pollution, and higher power‐to‐weight ratio and efficiency. One of these cycles is the supercritical carbon dioxide cycle (SCDC). The main goal of this research is designing a highly efficient SCDC with pessimistic and relatively optimistic efficiencies of 45% and 47%. This paper includes the complete first law analysis of the designed cycle, designing and discussion of efficiency improvement methods and comparison of SCDC with other power cycles. The sensitivity of the cycle efficiency to some important parameters has also been studied.     

恒温热源内可逆Brayton热电联产循环的利润率密度分析

根据能量系统有限时间综合经济分析的思路,引入新的循环性能指标:利润率密度(定义为利润率与循环最大比容之比),对恒温热源内可逆Brayton热电联产循环的利润率密度特性进行了分析,并将最大利润率密度及最大利润率时的循环参数进行了对比.研究表明,与最大利润率工况相比,尽管最大利润率密度工况下循环的利润率有所减小,但循环的火用效率有较大幅度的提高,设备体积也大为减小,实现了循环利润率与设备体积的最佳折衷.本文的研究表明,利润率密度可以作为热电联产系统设计的一种备选方案.     

Experimental and Numerical Study of an 80-kW Zigzag Printed Circuit Heat Exchanger for Supercritical CO2 Brayton Cycle

In this study,an experimental system was built to investigate the global performance of an 80-kW zigzag printed circuit heat exchanger(PCHE).It could meet the r...