基于低品位余热驱动的正逆耦合空调系统性能分析

针对低品位余热的利用,将有机朗肯系统与复叠式制冷系统耦合,建立了热力学模型;采用R141b作为朗肯循环系统制冷工质,分别采用R22/R23、R404A/R23、R290/R744、R717/R744四种工质对作为复叠式制冷系统高低温级循环的制冷工质;基于EES软件编写了循环性能计算程序,研究了低温级冷凝温度T_(10)、低温级蒸发温度T_e、蒸发冷凝传热温差ΔT对系统性能COPs以及高低温级质量流量比G的影响,并以COPs与G为评价指标选出最佳工质。结果表明系统的COPs会随着低温级冷凝温度的升高而先增大后减小,并存在一个最佳值;系统COPs随着低温级蒸发温度的升高而增大,随着蒸发冷凝传热温差的增大而减小;高低温级质量流量比随着低温级冷凝温度的增大而减小;R717/R744最适合作为有机朗肯-复叠制冷系统复叠制冷部分工质。     

余热驱动的有机朗肯循环-复叠式制冷系统?分析

针对余热的有效利用,建立了有机朗肯循环-复叠式制冷系统的热力学模型,其中:有机朗肯循环系统分别采用R123、R1234ze、R245fa、R600a、RC318、R141b等六种工质;复叠式制冷系统分别采用R22/R23、R404/R23、R290/R744、R717/R744等四种工质对。选择系统?效率作为性能评价指标,运用热力学第二定律研究系统运行参数对系统?效率的影响,分析了系统各部件的?损失,并指出了能量利用的薄弱环节,提出了有效提高系统性能的建议,为系统的优化提供参考。结果表明,对系统?效率而言,R141b和R717/R744是最佳工质。系统主要部件按?损失大小依次为凝汽器、膨胀机、高温级冷凝器、发生器、高温级压缩机、低温级蒸发器、蒸发冷凝器。尽可能提高压缩机的等熵效率,优化设计换热器的结构,减小传热温差,才能减少不可逆损失,提高换热器的?效率。     

以R508B与R23为低温工质的复叠循环理论模拟

在医用超低温场景下,研究了以R404A为高温级工质,分别以R508B与R23为低温级工质的复叠循环的理论循环性能。通过计算,模拟了高温级冷凝温度、高温级蒸发温度和冷凝蒸发器换热温差对系统COP的影响。得到结论,随着高温级冷凝温度的升高,复叠系统的COP逐渐下降;随着高温级制冷系统蒸发温度的升高,复叠系统的COP呈现出先上升后下降的变化趋势;而随着冷凝蒸发器换热温差的升高,复叠系统的COP出现逐渐下降的趋势。综合来看,应优先考虑R508B作为低温级制冷工质。     

烟气余热驱动复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统热力学分析

文章构建了复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统模型,并利用该模型对复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的热力学性能进行分析,得到了高温级循环质量流量、低温级循环质量流量、冷却水质量流量、高温级循环净输出功率、低温级循环净输出功率、冷却水泵功耗和系统净输出功率等随工质摩尔组分的变化规律。分析结果表明,高温级循环蒸发泡点温度和高温级蒸发器夹点位置会影响复叠式非共沸工质有机朗肯循环各项性能参数随工质摩尔组分的变化趋势,当高温级循环混合物中环戊烷的摩尔组分为0.8,低温级循环混合物中异丁烷摩尔的组分为0.1时,复叠式非共沸工质有机朗肯循环系统的净输出功率达到最大值,为92.79 kW,比复叠式纯工质有机朗肯循环系统提高了3.83%。     

结合ORC和VCR的中温余热回收系统性能分析

为了利用丰富的中低温余热进行制冷,本文提出了一种结合ORC(有机朗肯循环)和VCR(蒸汽压缩制冷循环)的制冷系统,并对新系统进行了热力学分析和火用损失分析。此外,对比分析了Cyclohexane、D4、n-octane及R141b四种工质的热力学性能与ORC蒸发温度、制冷剂蒸发温度及透平效率等参数对系统制冷性能的影响。结果表明:以Cyclohexane为ORC工质时,系统总制冷COP(性能系数)最高为1.262;ORC蒸发温度对制冷工质与有机工质的质量流量比有显著的影响;制冷剂蒸发温度对系统的制冷COP有显著的影响;制冷剂冷凝温度对系统制冷COP的影响比ORC冷凝温度大;ORC蒸发器、VCR冷凝器以及ORC冷凝器的火用损失占系统总火用损失的57.28%。     

三级复叠式制冷系统低温级制冷剂的应用分析

为研究三级复叠制冷系统中低温循环制冷剂替代的可行性方案,采用R1150/R170/R717、R50/R170/R717和R14/R170/R717三种工质组合,对三级复叠式制冷系统的高低温循环压缩机的排气温度、压缩机输入功率、COP、热力学完善度、系统的■效率、■损失以及系统中各个部件■损失所占比例随蒸发温度的变化进行热力学分析。研究结果表明:不同蒸发温度下均存在最佳中间循环冷凝温度,使COP值最大。蒸发温度由-100.0℃升高到-80.0℃时,R1150/R170/R717的■损失最小,COP、热力学完善度和■效率最大。R1150/R170/R717的COP由0.60增大到0.82。R1150/R170/R717的COP比R14/R170/R717的COP高3.47%～4.49%。主要的■损失部件是冷凝器,冷凝器的■损失所占比例随蒸发温度的升高而升高。推荐在三级复叠式制冷系统中采用R1150/R170/R717制冷剂组合方案,研究结果为三级复叠式制冷系统工质组的选择提供理论依据。     

中温地热能驱动的跨临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的性能分析

跨临界有机朗肯?蒸气压缩制冷系统可以使工质与地热流体更好地匹配,减小系统的不可逆性。本文建立该系统的热力学模型,利用EES软件编程,分别对以R143a、R218及R125为工质的系统进行性能分析。计算结果表明,相比R218及R125,以R143a为工质的系统的性能是最佳的。为了避免膨胀机内产生湿蒸气,对于一定的膨胀机进口温度,膨胀机入口存在一个极限压力,并且存在一个最优压力使得系统的性能最佳。地热流体温度的升高可以提高系统的制冷能力,但系统的性能系数则随之先增大后减小;随着地热流体干度的增加,地热流体释放的潜热会大大增加系统的制冷量,而系统的性能系数保持不变。冷凝温度及蒸发温度对系统性能有着重要影响,其中冷凝温度的影响更为明显。以R143a为工质的跨临界有机朗肯?蒸气压缩制冷系统的最佳性能优于以R245fa为工质的亚临界有机朗肯-蒸气压缩制冷系统的最佳性能。     

CO2为低温循环工质的复叠式制冷系统的分析比较

通过对NH3/CO2、R290/CO2和R404A/CO2三种复叠式制冷系统的COP、最优低温循环冷凝温度和最佳质量流量比等进行理论分析及性能比较,得出在一定的蒸发温度、冷凝温度和冷凝蒸发器传热温差下,三种复叠式制冷系统的COP都随着低温循环冷凝温度的升高呈现出先增大后减少的趋势,其中NH3/CO2复叠式制冷系统的COP最大;三种复叠式制冷系统的最佳低温循环冷凝温度和最佳质量流量比都随着蒸发温度的升高而升高,其中R404A/CO2复叠式制冷系统的最佳低温循环冷凝温度最高,NH3/CO2复叠式制冷系统的最佳质量流量比最大。     

低温余热有机朗肯循环发电系统热经济性分析

针对工业中排放的低温烟气,建立有机朗肯循环发电系统的热经济分析模型,分析蒸发压力、热源温度及蒸发器最小传热温差对系统经济性能的影响。分析结果表明:热源温度为140℃,循环采用R123的经济性最佳,相应的发电成本与动态投资回收期分别为0.142元(/kW.h)与3.68年。余热发电系统存在一个经济性最高的蒸发压力,不同工质对应的最佳蒸发压力也不同。蒸发器内最小传热温差为15℃时,系统的经济性较好。烟气温度在100～180℃时,系统采用R123的投资回收期最短,而烟气温度高于180℃时,R141b的经济性更高;不宜采用有机朗肯循环发电技术回收温度低于100℃的低温烟气。     

自然工质复叠式制冷热泵系统的性能分析

介绍了以自然工质CO2为高温循环工质,R290为低温循环工质,同时制冷和供热的CO2/R290复叠式制冷热泵系统,通过对CO2/R290复叠式制冷热泵系统的性能分析,得到了气体冷却器的入口压力和出口温度,复叠式循环的蒸发温度,低温循环的冷凝温度对复叠式制冷热泵系统性能的影响,为今后的CO2/R290复叠式制冷热泵系统的优化设计和开发应用打下了一定的基础。