太阳能-动力复合驱动制冷循环的能量互补分析

低温太阳能集热器的效率高、成本低,但获取的热源温度偏低(100℃),难以制取0℃以下的冷量。因此,本文提出采用太阳能-动力复合驱动的氨水制冷循环。为了剔除热和功的品位不同对复合制冷循环评价的困扰,本文采用热驱动性能系数(w)和热驱动制冷率(a)进行循环性能评价。采用Aspen Plus过程模拟软件,对复合制冷循环进行了模拟计算,考察了压缩机出口压力变化对低品位热在复合制冷循环中利用率的影响,分析了复合制冷循环中两种品位不同的能量在复合制冷过程中的互补机理。结果表明,在压缩机出口压力变化的过程中,存在最佳出口压力范围,使得复合制冷循环的性能最优。     

一种天然气液化和CO2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO₂捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明：对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO₂捕集量可提高28.6%。     

一种天然气液化和CO_2捕集相结合的余热回收发电系统

针对余热回收和能源利用的问题,以液化天然气(LNG)作为冷源,稠油开采废气作为热源,提出了一种结合天然气液化和废气发电与CO_2捕集的余热回收利用系统。分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明:对于有机朗肯循环和制冷循环,增加透平膨胀机的进口温度,降低其出口压力以及减少制冷循环压缩机进出口的压缩比,可获得最大净输出功为454.9 kW,余热回收效率为34.2%。对于天然气液化系统,采用C++进行非线性约束优化计算,以氮膨胀制冷循环压缩机总功耗为目标函数进行优化,得到压缩机最优总功耗为101.54 kW。降低天然气压缩机(K110)进口温度,氮气膨胀机(T3)出口压力以及氮气质量流量,可获得最大LNG调峰量为378.8 kg/h,反之,CO_2捕集量可提高28.6%。     

使用NH3-LiNO3工质对的增压型回热吸收循环性能分析

近年来,日益增长的暖通空调系统能耗已接近50%的建筑能源消费量。吸收式循环可使用太阳能热能、工业废热等低品位能源产生制冷效果,进而降低夏季制冷负荷对高品味电能的大量需求。当前常用于吸收制冷循环的LiBr-H₂O工质对虽然COP较高,但由于物性限制了其蒸发温度范围以及存在较高的结晶风险,使得系统小型风冷设计存在限制。氨水工质对具有较宽的制冷温区,但由于需要精馏以提高氨气浓度造成COP较低。NH₃-LiNO₃工质对无须增设精馏器,结晶温度远高于LiBr-H₂O,且氨气压力较高适合在耦合压缩机循环以提升循环性能,扩宽运行温区。因此,本研究提出压缩机辅助的增压型回热吸收循环使用NH₃-LiNO₃工质对,并对其进行热力分析,研究压缩机的引入对循环性能的改进作用。结果显示,压缩机辅助作用下循环驱动温度下降至34℃,蒸发温度亦可降低至-34℃,且循环倍率降低了52.16%,更适于小型风冷设计。     

双温低品位热驱动新型吸收制冷循环性能

针对传统低品位热驱动CO₂-离子液体制冷系统的制冷效率低等缺陷,从吸收制冷循环基本原理和能量梯级利用原理出发,提出一种双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统。为了测试新系统性能,自行搭建双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷实验装置。在定流量的实验条件下进行新系统性能的实验研究。实验结果表明,双低品位热驱动CO₂-[emim][Tf₂N]吸收制冷系统的制冷系数和制冷量随高低温热量比的增大而增大,随高压箱体压力和冷却水入口温度的升高而降低,新系统可制取高品位冷量,还具有较高的效率,制冷效率提高将近50%左右。     

基于R124/DMAC为工质的压缩吸收式制冷系统的性能分析

吸收式制冷能够利用工业余热进行制冷,但存在不能高效利用100℃以下废热的问题。本文以压缩吸收式制冷系统为研究对象,采用新型制冷工质对R124/DMAC,对不同发生压力、发生温度和冷凝温度下系统性能的变化规律进行研究,并与传统氨/水制冷系统的性能进行比较。结果表明影响系统制冷系数(COP)、?损和?效率的主要因素是发生温度和发生压力,在相同冷凝温度下,R124/DMAC制冷系统的最佳发生压力为600k Pa,最佳发生温度为75℃;而氨/水制冷系统的最佳发生压力为1100k Pa,最佳发生温度为100℃,采用新型制冷工质对能够有效地利用更低品位的热源进行制冷,同时系统的安全性更高。     

CO2跨临界喷射制冷循环计算分析

目前还很少有关于CO₂跨临界喷射式制冷循环的研究。本文对CO₂跨临界喷射制冷循环建立了热力学模型,计算了在不同的冷却压力、冷却器出口温度、加热器压力、加热器出口温度及蒸发温度下,喷射器的喷射系数、跨临界喷射制冷循环性能系数(COP)和有效性能系数(COP_m)的变化趋势。结果表明:随着冷却器压力的升高,喷射器的喷射系数减小,循环的COP 和COP_m值先增大后减小,在某个冷却压力下存在最优值;提高冷却器的出口温度,循环的COP 和COP_m值均降低;提高加热器压力、加热器出口温度及蒸发温度均能增大喷射器的喷射系数和循环的COP_m值。     

回质回热吸附式制冷循环的热力学分析与方案优选

吸附式制冷是一种能利用低品位热能的节能环保的制冷方式。在空调工况下,硅胶-水回质回热系统应用最多。为了解在特定工况下选择何种循环能提升系统性能,应用热力学第一与第二定律评价指标分析了基本循环、回质循环、回质回热循环的COP、(火用)效率、循环熵产。分析表明,回质循环存在推荐最高热源温度和最优热源温度,回质回热循环存在推荐最低热源温度和最优热源温度。例如对于典型夏季空调工况热源温度90℃、蒸发温度10℃、冷凝温度40℃,回质循环的推荐最高热源温度为93℃,高于实际热源温度90℃,选用回质循环更合适而非回质回热循环。最后,对制冷机组的分析表明给出的方法和推荐工作温度区间能针对实际系统给出方案优选和系统控制的指导性建议。     

回质回热吸附式制冷循环的热力学分析与方案优选

吸附式制冷是一种能利用低品位热能的节能环保的制冷方式。在空调工况下,硅胶-水回质回热系统应用最多。为了解在特定工况下选择何种循环能提升系统性能,应用热力学第一与第二定律评价指标分析了基本循环、回质循环、回质回热循环的COP、?效率、循环熵产。分析表明,回质循环存在推荐最高热源温度和最优热源温度,回质回热循环存在推荐最低热源温度和最优热源温度。例如对于典型夏季空调工况热源温度90℃、蒸发温度10℃、冷凝温度40℃,回质循环的推荐最高热源温度为93℃,高于实际热源温度90℃,选用回质循环更合适而非回质回热循环。最后,对制冷机组的分析表明给出的方法和推荐工作温度区间能针对实际系统给出方案优选和系统控制的指导性建议。     

低温余热驱动的氨吸收/压缩联合制冷循环的热力性能分析

提出了以低温余热为驱动热源的氨吸收,压缩联合制冷循环过程,根据schulz所建立的氨水溶液的热力学性质方程,对此循环过程的热力性能进行了模拟计算.分析考察了蒸发温度、压缩比、放气范围等参量对系统的制冷系数,发生温度和循环倍率的影响规律.结果表明,与单级氨吸收制冷相比,在同样的蒸发温度下,氨吸收/压缩联合制冷循环过程可以显著降低热源温度,为有效利用低温位余热进行制冷提供了一种有效的方法.     

高效气波冷凝装置流动及热力学特性

利用空气动力学理论,建立高效气波冷凝波图,采用二维周期性边界模型,以理想气体为介质对高效气波冷凝分离装置流场、温度场进行数值模拟,优化气波冷凝波图,预估装置内部结构参数。建立冷凝系统热力循环模型,对其热力学特性进行分析。同时搭建实验平台,对影响系统的主要参数进行了研究。实验结果表明：利用激波增压回收高压气源压力能,可以有效恢复脱湿干气压力能。通过回收脱湿干气冷量,预冷下一循环高压进气,可以获得更低冷凝温度。该装置制冷效率存在单值最优点,高效气波冷凝实际内部膨胀效率约为63%,脱湿干气压力能最高恢复90%,且随着制冷压比增大而降低。     

高效气波冷凝装置流动及热力学特性

利用空气动力学理论,建立高效气波冷凝波图,采用二维周期性边界模型,以理想气体为介质对高效气波冷凝分离装置流场、温度场进行数值模拟,优化气波冷凝波图,预估装置内部结构参数。建立冷凝系统热力循环模型,对其热力学特性进行分析。同时搭建实验平台,对影响系统的主要参数进行了研究。实验结果表明:利用激波增压回收高压气源压力能,可以有效恢复脱湿干气压力能。通过回收脱湿干气冷量,预冷下一循环高压进气,可以获得更低冷凝温度。该装置制冷效率存在单值最优点,高效气波冷凝实际内部膨胀效率约为63%,脱湿干气压力能最高恢复90%,且随着制冷压比增大而降低。     

吸收-分层式热变换器的热力学性能

吸收-分层式热变换器是回收利用余热的新兴技术。文中采用3-甲基丁酸与丁二腈作为循环工质对该热变换器建立模型,包括涉及到质量衡算的热力学相平衡模型与涉及到能量衡算的热力学焓计算模型。提出了2种内部换热流程(typeⅠ型与typeⅡ型)的吸收-分层式热变换器并进行计算模拟继而分析比较,结果表明typeⅠ型流程表现更好。接着针对typeⅠ型内部换热流程首次提出了一种热力学性能表现良好并有工业应用价值的吸收-分层式热变换器:性能系数COP=0.51,温升Δt=19.51℃。最后研究分析了环境温度和热源温度对该热变换器热力学性能的影响,结果表明:环境温度越低,热变换器热力学性能越好;热源温度升高,Δt升高,COP则降低。     

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%。     

空气源热泵热水系统即刻加热模式和循环加热模式的对比

建立了空气源热泵在即刻加热（即热）模式和循环加热（循环）模式下制取热水的对比试验台,并对两种模式制取热水的运行性能作了对比研究。在环境温度为(19±0.5)℃条件下,分别将176 kg热水从初温20℃加热至55℃,即热模式平均COP比循环模式高出24%,同时冷凝加热功率也提高了约20%。结果表明,即热模式不仅具有更高的COP,还具有更高的冷凝加热功率,节约了电能消耗,缩短了加热时间。同时即热模式下冷凝压力、压缩比、压缩机最高出口温度等重要参数都要优于循环模式。显示出了空气源热泵热水系统在即热模式下具有更优越的热泵性能。     

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。     

冷冻机组制冷量的影响因素分析及应用

分析了FB8045型冷冻机冷凝温度、蒸发温度等因素对制冷循环的影响，指出在压缩机功耗相同的情况下．尽可能取得较大的制冷量，在适当范围内可降低冷凝温度、提高蒸发温度，以提高制冷机的制冷量和制冷系数。     

氰化钠裂解炉软化水余热制冷技术的研究

叙述了溴化锂吸收式制冷机组利用氰化钠裂解炉循环软化水的热能,生产8℃左右冷水的工艺过程;探讨了采用余热回收制冷对整个公司的意义及经济价值。按照制冷工况下热力学综合效率最佳的原则,要求在保证氰化钠裂解炉稳定运行下,使循环软化水温度达到70℃左右。根据产生的冷水的量和温度,供公司其他工序冷量端使用,综合实际运行结果表明,该溴化锂系统完全以低品位废热作为驱动热源,其运行成本很低,一般投资在两年左右就可回收,是较理想的应用于裂解炉循环冷却水热能的制冷方式。     

中低温超临界CO2及其混合工质布雷顿循环热力学分析

基于热力学第一定律对超临界CO₂混合工质再压缩布雷顿循环进行了热力学分析,重点讨论了在中低温热源下(200~400℃)加入气体种类及比例、透平入口温度、透平入口压力、分流比、主压缩机入口温度对循环热力学性能的影响。结果表明：加入0~10%的丙烷、新戊烷、异丁烷、正丁烷均能够提高循环效率,改善循环系统的热力学性能。在透平入口温度低于260℃时,加入乙烷的循环热效率低于单一工质CO₂。随着混合比例、透平入口温度和压力、分流比的增加,系统循环效率也随之提高。主压缩机入口温度增加,循环效率反而下降。