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℃。     

R1234ze(E)/[HMIM][TfO]吸收式制冷系统热力学性能的研究

本文测量了293～343 K、0.078～0.631 MPa范围内R1234ze(E)在1-己基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐([HMIM][TfO])中的溶解度,并利用NRTL方程对实验结果进行了关联.模拟分析了以R1234ze(E)/[HMIM][TfO]为工质对的单级吸收式制冷循环的热力学性能.结果表明:1)当系统不带回热换热器时,较高的蒸发温度、循环倍率和较低的吸收温度有助于提高制冷系数;2)当系统带理想回热换热器时,溶液循环倍率的变化对制冷系数没有明显影响,较高的吸收和蒸发温度有助于提高制冷系数.     

工业余热有机朗肯循环参数优化和分析

本文选取湿流体R134a与R152a和干流体R123与R245fa为工质,对亚临界有机朗肯循环,采用不同的优化目标,进行了蒸发温度和冷凝温度的优化分析。在冷凝温度一定条件下,探讨了蒸发温度对系统性能的影响以及热源初始温度对工质最佳蒸发温度的影响。结果表明,在常见的排烟温度423.15 K条件下,采用干工质,不同优化目标下蒸发温度和冷凝温度优化值差异较大;而湿工质的蒸发温度和冷凝温度优化值差异较小。采用湿工质的系统优化的净电功大于干工质的,但热效率低。湿流体R134a与R152a临界温度低于热源初始温度(20±2)K时,系统存在最佳蒸发温度。可以合理调节系统部件中(火用)损来改变系统热力学性能。     

HFC32/HFO1234ze二元混合工质的热物性模型

在实验数据基础上,建立了适用于HFC32/HFO1234ze二元混合工质的PR方程模型,并对实验数据、模型计算结果和Refprop 9.0计算结果进行了比较分析;作出了定温度下泡、露点压力随混合比的变化关系图以及定压力下饱和温度随混合比的变化关系图,分析得出HFC32/HFO1234ze二元混合工质属于非共沸工质,存在温度滑移,500 kPa压力下混合物在0.27/0.75处温度滑移达到最大为12.7℃;选取状态参考点后,作出了不同混合比下的混合工质的logP-h图,得出了随混合比变化混合工质的热力学性质的变化趋势,为系统的设计提供基本的热力学数据;最后,以R410A循环性能为基准,对不同混合比下混合工质的"相对循环性能"(COP_(mix)/COP_(R410A))进行了分析,为家用空调制冷剂的替代和系统的优化提供方向。     

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.     

基于AHP-熵值法的双级有机朗肯循环综合评价

为改善单目标评价局限性,获取双级有机朗肯循环(ORC)系统的综合最佳性能,选取8种有机工质,针对低温地热水,以输出功、热效率、效率、单位净功输出所需换热面积APR、单位电力产出成本LEC为评价指标,采用AHP-熵值法对其进行综合评价分析。结果表明,不同指标下最佳蒸发温度与最优工质不同;热源温度为373 K时,各工质综合评价指标ξ值为R1234yfR227eaR600aR1234zeR245faR236eaR236faRC318,高温级最佳蒸发温度为351 K,低温级最佳蒸发温度为330 K;热源温度为383 K、393 K、403 K、413 K、423 K、433 K时,最优工质为R1234yf、R227ea、R245fa、R236fa、R236fa、R600a,最佳蒸发温度随热源温度升高逐渐升高,接近临界温度后具有下降趋势,各工质在接近临界温度工作时具有较高性能。     

R1234yf/HCs混合工质热泵系统循环性能分析

在名义工况下建立热泵热水器系统的热力学循环模型,利用EES分别计算三种HCs纯工质及其与HFO1234yf混合工质的热泵性能。结果显示:R1234yf/R600(Z_1)和R1234yf/R600a(Z_2)均在质量分数(10/90)处出现最大制热COP值,分别为3.413和3.305,R1234yf/R290(Z_3)则出现单调递减的趋势。在最优配比(10/90)情况下,混合工质Z_1系统排气温度为76.26℃,冷凝压力为0.681 MPa,压比为6.284,制热量为193.6 J/g,■效率为0. 212;系统Z_2、Z_3及纯工质R600、R600a、R290的制热性能系数COP分别较Z_1降低3.06%、3.09%、13.94%、5.10%、5.66%。Z_1具有较好的热力学性能,有望成为替代工质。     

L20在家用空调器中替代R22的理论分析北大核心

L20制冷剂是基于HFO制冷剂R1234ze(E)开发出的新型低GWP非共沸制冷剂,用于替代R22。其组成成分为R32、R152a和R1234ze(E),ODP值为0,GWP值为295。对其热物理性质、制冷循环理论计算以及替代R22时CO2减排率进行了分析。结果表明,除了有较大的滑移温度以外,L20和R22有相似的饱和蒸气压力-温度曲线,其导热系数高于R22;在空调标准工况下其单位质量制冷量为R22的115%,单位容积制冷量与R22的基本一致;压缩机排气温度比R22低2.2℃。在替代R22时,可减少86%的CO2排放量。     

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。     

L20在家用空调器中替代R22的理论分析

L20制冷剂是基于HFO制冷剂R1234ze(E)开发出的新型低GWP非共沸制冷剂,用于替代R22。其组成成分为R32、R152a和R1234ze(E),ODP值为0,GWP值为295。对其热物理性质、制冷循环理论计算以及替代R22时CO2减排率进行了分析。结果表明,除了有较大的滑移温度以外,L20和R22有相似的饱和蒸气压力-温度曲线,其导热系数高于R22;在空调标准工况下其单位质量制冷量为R22的115%,单位容积制冷量与R22的基本一致;压缩机排气温度比R22低2.2℃。在替代R22时,可减少86%的CO2排放量。     

R1234yf/R744和R134a/R744两种复叠循环性能对比

为了获得较低的低温环境,通过建立能量方程及辅助软件EES(Engineering Equation Solver)的编程,分析了R1234yf/R744和R134a/R744两种复叠式制冷系统的蒸发温度、冷凝温度、冷凝蒸发传热温差对系统性能的影响。结果表明:R134a/R744系统的COP略高于R1234yf/R744,R1234yf相对于R134a具有优良的环保特性,因此,在复叠系统中,R1234yf/R744可代替R134a/R744制取低温。     

低GWP混合工质水平小通道内冷凝换热特性研究

本文对:R32/R134a(55.5%/44.5%)、R32/R134a(23%/77%)、R32/R1234ze(60.5%/39.5%)和R32/R1234ze(26.5%/73.5%)四种低GWP混合工质在内径2 mm的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行了实验研究和理论分析。设定饱和温度为35℃和40℃,对四种混合工质在不同干度下的冷凝换热系数进行了测试,发现四种混合工质的冷凝换热系数在1~8 kW·m~(-2)·K~(-1)之间,且冷凝换热系数随饱和温度升高而降低,随质量流量增加而增加;比较了相同工况、不同混合比下的混合工质换热系数,发现混合工质的传热恶化现象随着面积质量流量减小而变得明显。本文将实验得到的冷凝换热系数408个实验数据与8个模型的预测结果进行了比较,发现多数关联式的预测误差较大,仅有Fuji-Nagata关联式的预测值与实验值较为接近。     

R1234ze(E)气液相平衡的分子动力学模拟研究

本文采用分子动力学模拟的方法研究了R1234ze(E)在288.15 K～338.15 K温度范围内6个不同温度点达到气液相平衡时的压强、气液相密度分布及气液界面性质。结果表明，R1234ze(E)的饱和压力与气相密度随温度的升高而增大，液相密度随饱和温度的升高而减小；气液界面厚度随饱和温度的升高而增加，说明高温状态下气、液相变的连续性要好于低温状态。     

LNG冷能发电朗肯循环工质研究

选取了R290(丙烷)、R1270(丙烯)、R134a(四氟乙烷)和R717(氨)四种循环工质,分析四种不同工质在蒸发温度、冷凝温度下对发电系统热效率及火用效率的影响关系。从热物性方面综合考虑,证明了丙烷应用于LNG冷能海水朗肯循环发电系统的可行性。     

喷射增效自复叠制冷循环工质选择

为选择适合喷射增效自复叠制冷循环的工质,选取R32/R1234ze、R23/R134a、R170/R290和R23/R227ea四组混合工质,计算分析在给定工况下不同工质对喷射增效自复叠制冷循环性能的影响,并与传统自复叠制冷循环进行对比。结果表明,在喷射增效自复叠制冷循环中,R170/R290制冷量最大,R23/R227e压缩机压比最小,R23/R227e具有最佳性能,其性能系数较传统自复叠制冷循环提高了13.8%—28.4%;各组混合工质均存在最优组分配比使循环COP最大。     

R1234ze和R22在微细通道中流动凝结换热的实验研究

实验研究了R1234ze、R22在细圆管中的流动凝结换热特性。实验圆管内径为1.085 mm,方管为0.952 mm。R22的质量流率为200~1200 kg/(m~2·s),R1234ze的为200~800 kg/(m~2·s),饱和温度为40℃与50℃。实验结果表明,高质量流率时R22在较高干度下换热系数随干度增加缓慢或略有下降,R1234ze的随干度变化有较明显的线性性质。相同条件下R1234ze的凝结换热系数高于R22的。对比实验结果与现有关联式的预测结果,其中,Wang等关联式(2002)对实验数据预测偏差在21%之内,Kim等关联式(2013)对实验数据预测偏差在19%之内。     

R134a、R410a和R1234yf双级热泵性能对比

针对一级节流中间完全冷却双级压缩系统,建立了能量方程并编制了程序,对R134a、R410a和R1234yf热泵系统压缩机排气温度、性能COP、压缩机耗功和■损失等进行了对比。结果表明:在环境温度为-25℃时,R1234yf的制热COP可达到1.766,仅比R134a和R410a约低4%和2.9%,低压级压缩机耗功分别比R134a和R410a约低18%和20%;高压级压缩机耗功分别比R134a和R410a约低21%和22%。在一定程度上,R1234yf制冷剂可作为R134a和R410a的替代工质。     

HCFCs制冷剂替代物研究进展及性能分析

目前制冷空调行业使用量最大的HCFCs制冷剂正在处于加速淘汰阶段,替代物的选择至关重要.文中从基本热物性、循环性能等多角度,具体介绍了多种HCFCs制冷剂的替代物,包括R290、R32、R1234yf( R1234ze)等,为国内HFCFs制冷剂的替代提供参考.     

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...     

带膨胀机的HFC134a与HFO1234yf制冷系统分析

对带膨胀机的R134a与R1234yf制冷系统进行理论分析,并与不带膨胀机的系统进行比较。研究表明:HFC134a的排气温度明显高于HFO1234yf,HFC134a的排气温度随着蒸发温度的升高而降低,HFO1234yf的排气温度随着蒸发温度的升高而升高;HFC134a与HFO1234yf的单位制冷量都是随着蒸发温度的升高而增大,但HFC134a的单位制冷量明显高于HFO1234yf,其平均高于HFO1234yf约34.9kW/kg;HFO1234yf压缩机输入功率明显高于HFC134a,HFC134a的系统COP高于HFO1234yf的系统COP,且二者都是随着蒸发温度的升高而升高。在制冷系统中加入膨胀机后,对HFC134a产生了显著的影响,在蒸发温度-10℃时变化最为明显,其单位制冷量增大32%,压缩机输入功率降低12.1%,系统COP降低19.8%,膨胀机的加入并没有影响HFO1234yf系统,其各项参数均未发生明显变化。在HFO1234yf制冷系统中应用膨胀机的效果逊于HFC134a制冷系统。