双循环余热回收系统性能分析

本文针对某型柴油机,提出一双循环余热回收系统,其中高温循环采用水作为工质,回收柴油机高温排气余热,低温循环采用有机工质,相继回收低温主机冷却水余热及高温循环冷凝器的热负荷,高温循环和低温循环通过共用换热器结合。通过热力学分析,探讨了高温循环冷凝器热负荷对低温循环的影响,结果表明在不同条件下,共用换热器的节点温差会发生在不同的位置,从而导致低温循环不同的蒸发温度及其他热力参数。本文设计的双循环系统,最大净功率达到115.2 kW,可以将柴油机的功率提升11.6%。     

R245fa有机朗肯循环发电系统运行性能实验研究

有机朗肯循环(ORC)利用低温热源实现热电转化的技术特点,是实现余热有效回收利用的重要途径。基于R245fa为循环工质的ORC发电系统,研究低温热源温度变化对系统循环热效率与发电效率的影响。结果表明:在冷却端温度不变的工况下,热源温度的提高使循环蒸发压力上升,膨胀比增大,等熵效率提升,膨胀做功能力增强,系统循环热效率、熵效率、发电效率均增大。夏季运行,冷却水进水水温为(30±1)、(35±1)℃,热源温度从89.6℃升至112.5℃时,系统发电效率分别由6.9%、5.8%升到8.7%、7.4%,系统■效率分别由43.4%、38.8%升到62.7%、62.3%。     

发动机余热利用蒸气动力循环的工质筛选

本文针对汽油发动机余热温度的特点,采用有机Rankine循环(Organic Rankine Cycle,ORC)回收发动机的排气和冷却水废热。利用计算机程序对循环中各主要状态点的热力参数和热力性能进行了理论计算,确定了最佳参数值,进行了有机工质的筛选。最终选定环戊烷和R113作为发动机余热回收利用蒸气动力循环的工质。     

余热驱动的吸收压缩复合式低温制冷系统研究

本文研究了一种完全由余热驱动的吸收压缩复合式低温制冷系统。该系统由混合工质动力子循环和吸收压缩复合式制冷子循环有机耦合而成,模拟计算结果表明,该系统在制取-55℃冷量时的整体性能系数和效率分别达到了0.357和28.02%,分别比参比系统提高了19%和57.77%。通过分析和循环耦合分析,揭示了该系统的节能机理。另外,还研究了动力子循环工质浓度、透平入口压力和压缩机出口压力对系统热力性能的影响。结果表明,为了保证较高的热力性能,这三个影响因素均存在最佳值,且其中压缩机出口压力最为敏感。经济性分析指出,新系统比投资比参比系统相对减小了12.23%。本研究为分布式供能系统提供了新的余热利用方法。     

基于三元混合工质高温压缩式热泵循环性能研究

工业生产中存在大量的70～80℃的余热未被回收利用,如果利用热泵将这部分余热转化为高品质工业蒸汽则可大大降低工业能耗和污染物排放。本文研究一种回收废水余热制取蒸汽的高温热泵系统,在蒸发器侧水进出口温度80/70℃和冷凝器侧水进出口温度90/120℃设计工况下,针对该换热过程"大温差"和"高冷凝"的换热特点分析对比不同非共沸工质的循环性能。首先对比了多种二元混合工质的循环性能,得到性能较为优良的混合工质R124/R141b(0.45/0.55).为保证压缩机安全运行添加第三元组分以降低排气温度和压力,结果表明:三元工质R365mfc/R124/R141b(0.55/0.405/0.045)综合性能较佳,其COP达到4.9,并且单位容积制热量为4110 kJ/m~3,同时排气温度125℃和冷凝压力为1595 kPa,综合性能优越并满足压缩机安全运行要求。     

氨吸收式串联型动力/制冷复合循环

本文提出了一种新型的采用氨水混合工质的动力／制冷复合循环,该循环以中低温工业余热或燃气轮机排气为热源,将动力、制冷子循环采用串联方式连接,基础循环工质为氨质量浓度为0．27的氨水溶液,热源为365℃／104．3 kPa 的热空气,透平进气参数为350℃／3750 kPa,,以热效率η1、(火用)效率η2作为评价准则,模拟计算表明本循环的热效率η1 为17．8％,炯效率η2为45％,通过与其它有代表性的分供系统及联供系统进行热力性能方面的比较,表明本循环η1、η2均有不同程度提高。     

基于新型S-CO2动力循环的内燃机余热回收

为了有效回收内燃机的废热,基于超临界CO₂(S-CO₂)再压缩循环,提出了一种新型的S-CO₂动力循环,并建立了相应的热力学模型,以分析系统的热力学性能,研究透平入口温度和系统压力对循环性能的影响。结果表明,在设计工况下,系统的净输出功为33.06 kW,热效率和效率分别可以达到35.86%和67.90%,余热回收率为58.70%。随着高压透平入口温度的升高,循环效率增加而净功减少。随着低压透平入口温度升高,循环效率和净功均增加。此外,存在再压缩机出口压力使净功和循环效率达到最大。     

柴油机朗肯循环余热回收系统的效率预测模型

有机朗肯循环(ORC)技术可以有效回收重型车用柴油机的排气热能。但在道路运行过程中,其排气热源不稳定,冷源的维持也需要消耗能量,使得蒸发压力和冷凝压力的在线优化与控制实施均存在严峻挑战。为此,建立了ORC余热回收系统的效率预测模型,以ORC系统的热力学第一定律模型为基础,抓住蒸发器阶跃响应的宏观特征,提出了有效换热量的动态修正模型,以及工况模式切换的预判因子,并采用简化机理和数据建模相结合的方法,建立了冷凝器散热功耗的经验模型;提出了基于效率预测模型的ORC余热回收系统优化控制架构及策略。道路仿真结果表明了效率模型和优化算法的有效性:ORC系统的有效做功时间达到94%,蒸汽过热度控制在5~15 K之间,冷凝器散热功耗与发电功率的比值维持在20%以下。     

基于混合工质的LNG冷能分段利用研究

LNG冷能释放可分为液相区、气液两相潜热区和气相区,基于以上特点建立了与之相匹配分段的三级朗肯循环发电工艺,循环介质分别采用甲烷-乙烷-丙烷的混合物、乙烯和乙烷-丙烷-正戊烷的混合物。文章对此系统进行了模拟核算与热力学分析。结果表明,当气相区循环采用低温烟气余热时,LNG的冷能的效率可达到41.15%,比单级朗肯循环效率(21%)提高了20.15%。若三级循环均采用烟气余热作为热源时,LNG效率可达到54.33%,远远高于常规发电方式。当换热器1的出口温度为-98℃,换热器3的进口温度为-60℃时,该工艺的效率存在最大值58.45%。     

混合工质中低温热力循环特性研究

本文从热力学第二定律角度出发,对氨水混合工质中低温动力循环进行了分析。通过与简单蒸汽循环的比较,揭示了混合工质热力循环的特性及本质,指出工质蒸发换热过程的匹配及冷凝过程是混合工质循环高效的关键。为了改善冷凝过程,可采用分馏冷凝系统取代传统的冷凝方式。同时,本文还探讨了一些基本规律,明确了余热回收过程中中低温段换热匹配的重要性     

内燃机余热回收有机朗肯循环系统研究综述

有机朗肯循环(Organic Rankine cycle, ORC)系统是一种回收内燃机余热的有效方案之一,目前受到越来越多的关注。由于内燃机余热形式多样,温度梯度大且存在变温特性,基本有机朗肯循环用于回收内燃机余热有一定难度。本文对内燃机有机朗肯循环系统的相关研究进行了综述,以余热最佳匹配循环为基础,分别从工质和系统结构方面对比分析了超临界ORC,混合工质ORC,双回路ORC和添加额外回路ORC四种方案。采用温熵(T-S)图映射法,根据有机朗肯循环与理想循环的接近度,总结了多种有机朗肯循环系统用于内燃机余热回收的潜力。分析发现在相同的循环系统下,具有较高临界点的工质和有较大的温度滑移的混合工质更有优势,相同工质下,双回路ORC和添加额外回路的ORC是解决内燃机余热波动的合理方案之一。     

采用焦炉煤气为燃料的SOFC-CCHP流程方案研究

本文基于分布式能源利用的思想,以固体氧化物高温排气驱动制冷机系统及供热系统同时产出一定量的电功、冷量和热量实现能量的梯级利用。通过ASPEN PLUS软件对SOFC-CCHP系统建模,设计出两种SOFC-CCHP流程方案——热水型余热锅炉系统和蒸汽型余热锅炉系统,并对系统进行分析。研究得到在两系统SOFC效率为55.17%时,采用蒸汽型余热锅炉比采用热水型余热锅炉系统净电效率提高2.58%,总效率提高了3.04%;此外采用热水型余热锅炉产生的热媒水量和制冷量也低于采用蒸汽型余热锅炉的系统,这是由于热水型余热锅炉损失较大,因此采用蒸汽型余热锅炉SOFC-CCHP系统有较好的经济性,应用前景广泛。     

用于高温太阳能光热发电的S-CO_2循环优化研究

在高温太阳能光热发电的应用背景下,本文研究了引入压缩机级间冷却的超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环改进构型的性能提升潜力;在建立热力学模型的基础上,利用遗传算法对改进构型进行了参数优化,并在基准工况下与典型再压缩循环进行了性能对比;基于图像分析方法揭示了压缩机级间冷却提升循环性能的机理。结果表明:对再压缩S-CO2循环而言,引入主压缩机级间冷却将可能提升循环效率,改善循环性能,而再压缩机级间冷却的引入则无益于循环性能的提升。级间冷却式再压缩循环性能提升的主要原因在于冷源放热损失与高温回热过程耗散的降低。基准工况下,改进构型循环比功最高可提升22.87%,循环热效率与循环效率最高可分别提升2.767%与3.389%。     

船舶主机余热回收ORC低碳工质选择研究

本文根据MAN 6S70MC-C型号船舶低速二冲程柴油机的烟气、缸套水、增压空气和滑油余热量和能量品位对该船舶主机余热进行综合分配,建立了高、低温有机朗肯循环系统,充分考虑实际情况中换热温差,对选取的ODP为0、GWP小于150的6种低碳型环保工质进行了性能对比.得到的结论如下:1)在低温循环中,工质R1234ze(E)净输出功率最高,而R601在其他性能参数方面占优;在高温循环中,工质R601各项性能指标均是最优的;2)该系统最高可提高主机效率3.7个百分点.     

利用LNG冷能的混合工质中低温热力循环开拓研究

为提高中低温余热回收动力系统性能,本文在常规混合工质热力循环（火用）分析基础上,提出了结合LNG冷能利用的新型混合工质热力循环。通过与LNG的有机结合,混合工质热力循环热效率提高14.5个百分点,（火用）效率达到53.6％。为进一步揭示效率提高的原因,我们比较了常规混合工质热力循环与LNG-混合工质热力循环的（火用）损失变化情况。结果表明:LNG-混合工质热力循环高效的关键在于循环平均放热温度的降低以及工质蒸发过程与冷凝过程换热的合理匹配。而LNG冷能的梯级利用则是系统具有较高（火用）效率的根本原因。     

循环参数对微型有机朗肯循环系统性能的影响

为探究ORC系统循环参数对系统性能的影响,以R123为工作流体,在热力学分析的基础上对微型ORC系统建立数学模型,探究工质质量流量、冷却水流量以及热源温度对ORC系统性能特征的影响,结果表明三者的增加均能提升系统循环净功、循环热效率、发电功率以及发电效率,从而有助于提高系统的热力性能,系统循环净功与发电功率最大值分别为0.558 kW、0.167 kW;系统所达到最大热效率和最大发电效率分别为8.96%和2.61%。     

联合循环蒸汽回路对经济性影响的研究

燃气-蒸汽联合循环上多数采用强制循环余热锅炉回收排气余热。强制循环锅炉有多种形式。不同的形式对余热的回收率各不相同,热力系统的繁简也有很大差别。本文通过对余热锅炉性能的分析来研究蒸汽回路的选型对联合循环经济性的影响。     

耦合热泵换热器的原理及变工况性能研究

工业能耗占我国总能耗超过70%,而其能源利用效率不足50%,因此工业余热高效回收利用是节能减排的重要途径之一。热泵技术是提升能量品位的有效方法,但吸收式热泵需要配置三个不同温度品位的热源或热汇,而电动热泵受热力学循环、工质物性、压缩机耐温耐压限制以及避免润滑失效一般只能工作于有限温度范围(<100℃)之内,因此该研究将吸收式循环与压缩式循环进行深度耦合,用于直接回收工业余热制取高温热水,同时确保压缩机的安全稳定运行.该文首先分析耦合热泵换热器的运行原理,其次建立了耦合热泵换热器的数学模型,最后对模型进行求解分析了关键参数对耦合热泵换热器性能影响变化规律。在设计工况下,当制取133℃热水时,耦合热泵换热器COP达到3.6,压缩机排气压力为1.2 MPa,排气温度为79℃,远低于压缩机耐温耐压上限和润滑油失效温度,因此耦合热泵换热器在利用余热制取高温热水或蒸汽领域具有一定的应用潜力。     

利用LNG冷能与工业余热的有机朗肯循环研究

本文提出用有机朗肯循环同时回收LNG冷能和工业余热,选择乙烷作为工质,对循环进行了详细的热力分析.分析结果表明,随着蒸发压力的升高,循环热效率及做功量都增大;当蒸发器出口温度低于240℃,蒸发压力取值较高时,冷凝器会出现不允许出现的负夹点温差,冷凝器换热不足,换热后不能使LNG达到汽化的最终温度;利用温度低于260℃的工业余热与LNG冷能时,为解决原循环高压力下冷凝器的换热不足问题,需在原循环的基础上增加一个换热器。     

余热锅炉型联合循环性能潜力分析与超临界底循环初探

一、前言 常规燃气轮机联合循环,在燃气初温高于1260℃时,系统效率已超过50％。余热锅炉节点温差限制了系统效率的进一步提高,所以出现了底部循环使用氨水混合物工质的联合循环,利用氨水混合物在饱和区等压变温的特点,提高系统效率。 如果采用超临界蒸汽底部循环,可避免常规节点温差限制,但高温高压蒸汽膨胀到排汽背压时的湿度会过大而不能直接应用,需采用再热循环或汽水分离,从而减弱了回收余