热泵在开发可再生能源领域的作用及其贡献率的计算方法

热泵是可再生能源的"开采机械",可以用一份电能或机械能,得到数倍的可再生能源,是重要的节能和环保技术。随着我国能源需求剧增和电力工业的快速发展,需要提高我国可再生能源的比例,热泵技术有着极其重要的作用。本文介绍了欧盟把热泵技术列为可再生能源的政策,进而说明了我国相应的政策。通过对我国燃煤电厂的发电效率和电网的输电效率的数据进行分析,得出热泵是获得可再生能源的一种技术。文中提出了我国热泵一次能源倍数α和可再生能源贡献率β两种计算方法供业内参考。由于电厂的烟气排放指标远比一般燃煤锅炉严格得多,用热泵代替燃煤锅炉可改善大气质量。因此本文建议把热泵可再生能源贡献率的计算方法写入国家标准,以促进我国热泵制造产业,大力推广热泵节能技术。     

采用非共沸工质机械过冷跨临界CO2热泵供暖性能分析

本文提出采用非共沸工质的机械过冷跨临界CO2热泵供暖系统,并建立系统热力学模型,与采用纯质的机械过冷跨临界CO2热泵系统进行对比。结果表明：在环境温度为-12 ℃、用户供回水温度为65/40 ℃条件下,采用大温度滑移非共沸工质R1234ze(E)/R601(60/40)时,系统COP高达2.45,相对采用纯质最高提升13.82%。采用非共沸工质可有效降低系统排气压力并获得较大过冷度,减小节流不可逆损失。使用R290/R601(70/30)时,最优排气压力可降低27.85%。非共沸工质的使用可有效改善过冷过程的温度匹配,使用R1234ze(E)/R601(60/40)时系统?效率相对纯质最高提升14.09%。较大的温度滑移及合理的温焓曲线凹凸性是机械过冷CO2热泵系统非共沸工质选取的两个重要原则,推荐选用R1234ze(E)/R601(60/40)。     

冷驱动下蚕豆细胞结构变化规律实验研究

为研究冷驱动下的种子细胞在冻结相变过程中细胞大小及细胞壁渗透率的变化,利用低温冷冻实验台,将蚕豆切片进行冷却实验,分别在不同冷却速率下,观察细胞形态的变化,研究不同冷却速率下的细胞内结冰温度、细胞结构、细胞内压的变化,并计算细胞膜的渗透率。结果表明:蚕豆的结晶温度随着冷却速度的增加而降低;细胞内压随细胞体积而变化;渗透率随温度的降低而升高,随着降温速度的加快而增大。     

管道内冰浆流动压降特性模拟和实验研究

本文采用以颗粒相动力学为基础的Euler-Euler模型,利用FLUENT研究冰浆在水平直管、90°弯管和T型管中的流动压降特性(计算过程不考虑相变)。模拟结果显示,在管道入口处压降较明显,90°弯管拐弯后内侧压力小于外侧,T型管在分流直角拐角处出现压力最高点和最低点。冰浆流动实验发现,冰浆单位压降随流速和含冰率的增加而增大,且3种管型中直管压降最小,T型管压降最大。对比实验与模拟结果,单位压降随流速的变化趋势一致,且误差在20%以内,但在大流速时,模拟值大于实验值。     

采用非共沸混合工质机械过冷的跨临界CO_2制冷循环性能分析

本文提出了非共沸混合工质机械过冷跨临界CO_2制冷循环。在最优排气压力和最优过冷度下循环取得最大COP。最大COP、最优排气压力和过冷度与混合制冷剂的温度滑移密切相关。当选取合理温度滑移的混合工质作为机械过冷循环的制冷剂时,可明显提升CO_2制冷循环能效,降低排气压力。与基本CO_2制冷循环相比,在蒸发温度为-40℃、环境温度为35℃时,采用R32/R152a(40/60)循环总COP可提升46.53%,CO_2排气压力可降低2.758 MPa。总COP的提升程度受混合制冷剂的温度滑移影响显著,推荐机械过冷循环使用温度滑移合理的混合制冷剂。在温暖和炎热的气候地区及冷冻冷藏等低温应用领域,采用非共沸混合制冷剂机械过冷跨临界CO_2制冷循环整体性能的提升更加显著。     

超临界CO2/R41小通道内的换热特性

对R41和混合工质CO₂/R41 (20.5/79.5)、CO₂/R41(51.4/48.6)在直径为2 mm的水平光滑圆管中的超临界冷却流动换热特性进行了实验研究。质量流速范围为400～800 kg·m^-2·s^-1,压力为6.0～8.0 MPa,热通量为12～48 kW·m^-2,流体温度为20～80℃。3种工质的对流传热系数的极值随CO₂含量的增加而增大,在相同条件下R41的传热系数小于CO₂/R41的传热系数。混合物的超临界传热系数变化规律与纯R41相同。实验条件下,3种流体的传热系数在2～25 kW·m^-2·K^-1之间,压力的影响显著,越接近临界压力对应压力条件下的传热系数极值越高。在远离准临界点的区域传热系数随热通量变化不明显,而在准临界点附近对流传热系数的极值随热通量的增加而小幅减小。将实验结果与经验关联式计算结果进行了比较,有4个关联式的预测效果较好,误差均在±30%以内,预测误差随CO₂含量的增加而下降。     

热电过冷器-膨胀机耦合CO2跨临界 制冷循环(火用)分析

提出了热电过冷器-膨胀机耦合CO_2跨临界制冷循环(TES+EXP),可实现热电过冷器、膨胀机和压缩机之间的电能平衡分配。对新构型各部件及循环整体的不可逆损失及?效率进行了详细分析,并与三种构型CO_2跨临界循环进行了对比。结果表明TES+EXP循环的?效率明显高于热电过冷(TES)循环,在过冷度为10℃时,?效率提高7.4%。排气压力和过冷度是影响TES+EXP循环单位制冷量不可逆损失iTot的关键因素,循环在最优排气压力和过冷度时存在最小iTot,在标准工况下,TES+EXP循环相对传统CO_2跨临界制冷循环,最小iTot降低了39.9%;气冷器出口温度为46℃时,最优高压减小了2.0 MPa。推荐新型循环应用于气候炎热地区。     

太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO2制冷-淡水联产系统性能分析

为了同时满足制冷和淡水的共同需求,提出了太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO₂制冷-淡水联产系统(AbsCWCS),在提高CO₂制冷系统能效的同时可生产淡水。建立系统的热力学模型,分析了环境温度和太阳辐射强度对系统能效(COP)的影响。此外,为进一步分析气候条件的影响,选取5个典型缺水城市,对年度性能系数(APF)和年淡水产量进行了评估。结果表明：Abs-CWCS的COP和淡水产量均显著提升,与基础CO₂增压制冷-淡水联产系统(Base-CWCS)相比,COP提高了1.95%～41.02%,淡水产量增加了0.8～28.6倍,Abs-CWCS的CO₂制冷系统排气压力可降低7.86%;AbsCWCS可有效提高系统的APF,5个典型缺水城市的APF可提升3.66%,年淡水产量的提升率可达9.54%～64.62%。研究结果为同时解决制冷和淡水需求提供了可靠的解决方案。     

集成引射器与机械过冷的CO2冷热联供系统性能分析

为提高CO₂系统用于建筑全年空间供热供冷的性能，本文提出集成引射器与机械过冷的跨临界CO₂冷热联供系统(EJ-DMS)。通过构建系统的热力学模型，以性能系数(COP)为目标函数，采用遗传算法对排气压力和过冷度进行优化，并对系统应用于5个典型城市的能耗、全年性能系数(COP_ann)进行场景分析。结果表明：EJ-DMS相比常规机械过冷系统、常规引射系统，COP在制热和制冷模式下分别提高10.90%、5.58%和8.99%、18.12%,COP_ann分别提高7.95%和5.98%。EJ-DMS相比常规引射系统在制热和制冷模式下排气压力分别降低0.47 MPa和0.77 MPa。此外，EJ-DMS系统在广州和哈尔滨运行时的COP_ann提升率最大，表明其更适合环境温度较高或较低的地区，如夏热冬暖和严寒地区。本文可为CO₂冷热联供系统的构建和优化提供理论参考。     

跨临界CO2热泵干燥系统研究现状与进展

干燥工艺在工、农业生产中耗能巨大，研究和应用实践表明相比于其他干燥技术，热泵干燥技术具有较好的节能效果和经济效益。CO₂作为自然工质对环境友好，而且跨临界CO₂循环放热过程具有明显的温度滑移，相比常规工质冷凝温度恒定的亚临界循环，更适合用于热泵干燥工艺。本文阐述了跨临界CO₂热泵干燥系统的研究现状，从CO₂热泵干燥应用的可行性、系统模型建立与关键参数分析、实验研究及系统优化等方面进行了深入讨论，总结各种CO₂热泵干燥系统优化方式的优缺点，提出了目前跨临界CO₂热泵干燥系统研究中存在的问题，为CO₂热泵干燥技术未来的研究应用提供参考。