以HFC245fa+DMF为工质对的吸收式动力循环研究

本文构建了吸收式动力循环的Aspen Plus模拟。经过评选,选用HFC245fa+DMF体系作为吸收式动力循环的工质对,模拟获得了循环物流的状态参数与热力学性质数据。以系统的热效率和效率作为循环性能的评价指标,考察了循环在热源温度为280~400℃范围内的以HFC245fa+DMF为工质对的吸收式动力循环应用潜力与循环特性,并分析了构型对循环性能特性的影响。研究结果表明,随着热源温度的升高,循环的热效率提高;此外,相对于化学热机子循环,热机子循环对循环性能特性的影响较大。     

采用R245fa/DMF为工质的有机朗肯循环性能分析

本文通过建立有机工质/DMF混合工质相平衡计算模型,对比了纯R245fa和其与DMF的混合物二者对有机朗肯循环中膨胀机做功的影响。其结果表明,在膨胀机进出口压比受限的情况下,利用R245fa/DMF的特殊物性,改变R245fa的液相摩尔分数,可在获得高蒸气温度的同时降低相平衡压力,并在同压比条件下获得更高的膨胀机进出口焓差,当R245fa的液相摩尔分数为0.64,温度为403 K时,焓差较纯质时由19.2 kJ/kg增大至22.84 kJ/kg;此外采用混合工质时的热效率较同压比时的纯工质高06%~1.3%。     

三种高温热泵混合工质的理论研究

针对双热源热泵系统,理论分析了三种混合工质R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270随R245fa质量分数变化时的系统热力学性能。结果表明:混合工质在特定配比时,系统热力学性能明显优于上述任一种纯工质。出口水温为80℃时,R245fa/R134a、R245fa/R152a和R245fa/RC270分别在R245fa质量分数为0.64、0.7和0.88时系统COP取得最大值,其值相应为4.74、4.68和5.15。三种混合工质中R245fa/RC270(0.88/0.12)的性能最高,与纯工质R152a相比,COF提高了约20%,产生单位质量热水的耗功降低了16.6%,并且压缩机排气温度和排气压力大幅降低。利用T-Q图分析了蒸发器和冷凝器中冷热流体间的温度匹配特性,发现采用混合工质后换热器中冷热流体的温度匹配性能明显变好,其中R245fa/RC270(0.88/0.12)温度匹配最佳。     

地热温度对有机朗肯循环系统性能的影响研究

本文基于R123、R245fa和异戊烷工质对中低温地热能有机朗肯循环发电系统的性能影响进行了分析,在地源热水温度为90~140℃时,计算冷凝器、蒸发器换热量、泵功率及系统的热效率、损失、不可逆损失等。结果表明:地热源温度越高,系统热效率越高,且同一热源温度下,异戊烷作为工质的系统热效率、损失最高,R245fa次之,R123均最低。     

地热水驱动双级有机闪蒸循环热性能研究

以R601、R601a、R123、R227ea、R245fa、R600、R600a、R236ea为循环工质,以150℃地热水作为热源温度,建立了双级OFC系统模型,对系统的热性能进行了研究,同时揭示了不同工质的低压级最优闪蒸压力.结果 表明,当循环工质为R601,高压级闪蒸压力为630.53 kPa时,双级OFC的净输...     

两级压缩高温热泵系统工质的理论研究

本文在100～130℃的冷凝温度范围内,以HFCs、HCFCs和HFEs类纯质为研究对象,开展了五种两级压缩循环方式下,高温热泵工质的理论筛选研究,并以R245fa为工质,比较了在不同循环方式下工质的理论循环性能。研究结果表明,R245fa、E143和R123在两级压缩完全冷却系统中的综合性能优良,E245cb、R245ca、E245fa和R245fa在两级压缩不完全冷却系统中的综合理论循环性能良好;两级压缩循环方式下工质的COP_h较单级压缩系统有较大提高,排气温度明显降低,压缩机的工作条件得到改善,因此有利于提高热泵的工作温度水平和系统的性能。     

R152a-DMF体系汽液相平衡研究

本文通过静态法高压汽液相平衡装置测定了温度293.15～353.15 K,压力0.1～2.1 MPa条件下R152a-DMF体系的汽液相平衡数据。采用逸度系数法中的PR、SRK状态方程,活度系数法中的NRTL、Wilson模型分别对该体系的汽液相平衡实验数据进行了关联计算,结果表明,Wilson模型能更好地描述该体系在实验温度、压力下的汽液相平衡数据。     

混合工质(R227ea/R245fa)有机朗肯循环的动态特性研究

本文以R227ea/R245fa混合物为工质,建立了有机朗肯循环的动态模型,对不同组分混合工质的动态特性表现及稳态性能进行了分析比较。研究发现,系统响应速度与工质的质量流量、换热强度及工质物性都有着密切的联系。工质流量较大及潜热较小的工质系统热惯性更大,其响应时间更长。当混合工质R227ea/R245fa质量配比为0.5/0.5时,系统的净功最大,而最大热效率出现在R227ea/R245fa的质量比为0.4/0.6的工质系统。对于R245fa质量分数较大的工质系统,需要更加注意对蒸发器出口过热度的控制。     

余热回收利用的高温热泵系统混合工质选择研究

开展高温热泵混合工质的理论研究,分析采用不同非共沸混合工质时热泵系统的热力学性能、经济性和环境性。研究结果表明:与纯工质相比,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)和R245fa/R290(0.7/0.3)等优选的十三种混合工质时,热泵系统的压缩机排气温度与压力均有下降,系统COP明显提升,其中采用R161/R245fa(0.3/0.7)混合工质时热泵系统的COP最高。采用混合工质时热泵系统的投资回收期均相对于纯工质有所降低,其中采用propyne/R245fa(0.3/0.7)时热泵系统的投资回收期最短,其后依次为R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R600(0.5/0.5)、R161/1butene(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)等。同时,相对于其他混合工质,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)和R245fa/R290(0.7/0.3)时热泵系统的TEWI值较低,环境性更好。综合而言,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)、R245fa/R290(0.7/0.3)、R600/R1270(0.6/0.4)和R161/R600(0.4/0.6)等五种混合工质时综合性能较好,其中采用R161/R245fa(0.3/0.7)时热泵系统综合性能最佳。     

几种中高温热泵工质的循环性能实验研究

出于对工质自身环境特性和系统运行性能对环境的综合影响的考虑,对理论循环性能优良的HCFCs工质HCFIC124、HCFC142b,含有HCFCs的二元混合工质MB3B、 MB3C、 MB1B和三元混合工质MT1C,在冷凝温度为60～90℃的中高温热泵工况范围内,进行了循环性能对比实验研究.实验在水-水蒸汽压缩式热泵实验台上、以指定工质侧参数的实验方式进行.结果表明, 6种工质的实验循环性能优良.与ODP为0、具有在冷凝温度为80℃以上的工况范围应用潜力的代表性工质HFC245fa相比,在HFC245fa适用的实验工况范围内,6种工质的压缩机排气温度均高丁HFC245fa; MB1B.MT1C系统的COP明显高丁HFC245fa,其余4种工质系统的COP略高于HFC245fa;6种工质系统的制热量均明显高丁HFC245fa.     

低温热能有机朗肯循环工质选择及性能分析

工质的性能是影响有机朗肯循环性能的重要因素之一。基于工质热力性质、环保性等要求,选择R123、R600a、R601a、R245fa、R236ea、R245ca、R142b及R601作为循环工质,在不同的蒸发温度下,对其热力循环性能进行计算分析,从热效率、系统净输出功、效率等方面进行比较。结果表明:R123是适合低温热能有机朗肯循环系统的循环工质。同时研究分析了膨胀机进口温度和进口压力对系统性能的影响,发现工质以饱和蒸汽状态进入膨胀机膨胀做功,可以使系统性能达到最佳。     

三元混合制冷剂R290+R600a+N2汽液相平衡实验研究

在氢气液化工艺中,预冷循环是重要的一环,其中混合制冷剂(mixed refrigerant,MR)预冷循环是单位能耗比较低的,故对MR性能的优化显得尤为重要.为此利用液相单相循环法搭建汽液相平衡(Vapor-liquid equilibrium,VLE)实验系统,研究了R290+R600a+N₂三元体系的VLE性质,在273.15 K～323.15 K的温度范围内,对三元混合工质R290+R600a+N₂进行实验研究,并获得18组实验数据.同时使用Peng-Pobinson-Stryjek-Vera (PRSV)状态方程结合van der Waals(vd W)混合法则对R290+R600a、R290+N₂、R600a+N₂三组二元体系的VLE文献数据进行了拟合计算,得到二元交互作用系数,拟合结果与文献数据吻合良好.以此为基础,推算该三元体系的VLE性质.最后将实验数据与计算结果对比表明,体系压力平均相对偏差AARDp为0.85%,系统组分R290、R600a和N₂的气相平均绝...     

HFC245fa作为有机朗肯循环工质的热稳定性和材料相容性研究

对于中高温热源,有机朗肯循环是一种高效灵活的能量回收利用方式。但在中高温热源的温度范围内,有机物可能会发生热分解,因此有机工质的热稳定性成为制约工质筛选的首要因素。HFC245fa因为其良好的热力性能和环保性,被认为是有良好应用前景的有机朗肯循环工质。本文主要对HFC245fa的热稳定性和材料相容性进行实验研究。结果表明,HFC245fa的热分解温度在300~320℃之间,且铜和铝对HFC245fa的热分解都有明显的催化作用。同时HFC245fa也会改变部分材料的物理性质,同时在材料表面产生积碳。     

利用重力增压的新型有机工质热力发电循环

与水蒸气朗肯循环给水泵相比,有机朗肯循环工质泵存在技术难度大、效率低、易气蚀和单位功率成本高等问题。本文提出了一种利用重力增压的新型有机工质热力发电循环,冷凝器出口工质不经过泵而依靠重力增压,然后进入蒸发器气化。分别采用R113、R123和R245fa三种干工质分析了不同蒸发温度和冷凝温度下循环所需的重力增压高度。并基于泵的实验数据,比较了该热力循环与泵增压有机朗肯循环的性能。结果表明,相同工作温度下沸点和密度越高的工质所需的重力增压高度越小。在蒸发温度100℃和冷凝温度50℃时,若采用R113,新型循环所需的重力增压高度为22.2 m,热效率为8.1%,比泵增压循环效率高约0 8%。该重力增压循环显示了应用于热电联供领域的潜力。     

地热有机朗肯循环系统混合工质优化

针对低温饱和有机朗肯循环发电系统,以R134a、R245fa和R423a为有机工质,采用EES软件模拟分析有机朗肯循环发电系统膨胀机入口温度对系统输出功及其他参数的影响,确定低温有机朗肯循环发电系统的最佳工质选择。结果表明:随着膨胀机入口温度的增加,有机朗肯循环发电系统或膨胀机输出功存在最大值,且采用非共沸混合物R423a时系统或膨胀机输出的功最大,比采用R245 fa为工质时系统输出功增加14.9%;发电系统有机工质质量流量随膨胀机入口温度的增加呈相反趋势变化,回灌温度则与膨胀机入口温度变化趋势基本一致。     

以TFE-[BMIm][Br]为工质对的吸收式制冷循环性能分析

本文选择含离子液体体系TFE-[BMIm][Br]作为吸收式制冷循环的工质体系,基于文献数据给出了计算TFE-[BMIm][Br]热物性模型,建立并联双效吸收式制冷循环的模拟程序,分别考察了四种双效并联制冷流程中溶液换热器的热交换效率、蒸发温度、吸收温度以及发生温度对系统性能、溶液循环倍率以及系统操作压力的影响.探索新工质对TFE-[BMIm][Br]的可行性,确定了TFE-[BMIm][Br]双效并联吸收式制冷循环的适宜的运行操作范围以及适宜的流程方案.     

中高温热泵工质的理论研究

在60～140℃的冷凝温度范围,对21种环境友好、温度压力水平适宜的流体及CFC11、CFC114进行了中高温热泵理论循环对比分析。结果表明,HFC254cb、HC600、HFC143、HFE134、HFC236ea、HFC236ca、HFC245ca、HFE143、HFE245fa、HFC245fa等工质的理论循环性能较优。     

蒸发器夹点温差对ORC系统性能影响的研究

为研究蒸发器夹点温差对有机朗肯循环系统性能的影响,本文运用Aspen Plus建立系统模型,研究了不同工质(R245fa、R1234ze、R1234yf、R134a、R600a)和热源温度(105～165℃)对有机朗肯循环系统的热力性能的影响;此外,选取净输出功率、■效率、热效率和自定义的综合评价指标f(x)来衡量系统的性能。结果表明:随着夹点温差的增大,系统净输出功、■效率和热效率均降低,而f(x)值先降低后升高,即存在最优夹点温差。R134a、R1234yf、R1234ze、R600a、R245fa五种工质对应的最优夹点温差分别为18、9、12、15、15℃,其中R245fa的f(x)值最小,性能最佳。此外,工质为R245fa时,当热源温度为105℃时,系统性能最佳,最优夹点温差15℃。     

三种中高温热泵工质循环性能实验研究

采用改进型的循环性能对比实验评价研究方法,在水-水蒸汽压缩式热泵实验台上,对理论循环性能优良、样品可得的混合工质M3、M4和纯质HFC245fa,在冷凝温度90～95℃、蒸发温度40～65℃的工况范围内进行了循环性能对比实验研究.研究结果表明,与在冷凝温度90～100℃工况范围内实验性能较优的纯质HFC245fa相比,M3和M4的制热量和COP均明显高于HFC245fa,排温比HFC245fa高10℃左右,综合性能优于HFC245fa;两种混合工质中,M3的环境特性和循环性能最优.     

低温工业余热利用ORC工质选择

本文针对以85~200℃的低温工业余热作为热源的有机朗肯循环系统,基于热力学第一定律分析方法,以R245fa、R600a、R601等19种潜在工质作为研究对象,计算各有机工质在不同工业余热温度、蒸发温度及蒸发器出口过热度条件下的系统热效率,为低温工业余热资源不同温度范围匹配效率最优的有机工质。结果表明:各温度段低温余热资源对应效率最优的有机工质分别为R290、R600、CF_3I和R601,而目前应用较多的R134a和R245 fa在对应温度段的热效率也仅次于上述工质。