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%。     

混合工质热声发动机热力特性的试验研究

在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,对采用He/Ar混合工质的驻波热声发动机系统的热力特性进行了详细的试验研究.试验结果表明:采用混合工质可以有效地提高热声发动机的热力性能,当氦氩配比为4:1时,系统压比较纯质提高50%以上;另外,采用混合工质可以明显地降低系统的起振温度与消振温度,当氦氩配比在30%～50%之间时,起振温度和消振温度平均较纯质降低50℃和40℃左右,尤其是较低的起振温度意味着可直接利用低品位热量作为驱动热源,从而扩宽了热声发动机的适用范围.     

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。     

两级氨水再吸收储热系统热力学动态特性分析

本文构建了一种以氨水为工质的两级再吸收浓度差储热系统,并对该系统进行热力学动态性能分析。由于采用二元溶液吸收过程代替一元工质冷凝过程,循环的驱动热源温度能够有效降低,在热源温度为90℃时两级再吸收循环COP可达0.489.对于两级再吸收循环,研究热源温度,回水温度对储热效率的影响。储热终了时间随热源温度80℃增加为130℃从4.5 h缩短为1 h。     

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。     

边界条件对非共沸混合工质有机朗肯循环的影响

有机朗肯循环是利用低温热源的有效措施之一,将非共沸混合工质应用于有机朗肯循环尚存在争论。从热力学角度研究了非共沸混合工质的选择与边界条件之间的关系,以典型的对称型混合工质R601a/R600和非对称型混合工质R245fa/R600a为例,以带内置热交换器的有机朗肯循环为研究对象,以系统净功最大化为目标,分析了冷凝泡点温度和冷却水温升固定时混合工质的最佳浓度及系统性能。研究结果表明不同边界条件的应用对非共沸混合工质的选择具有重大影响。当固定的冷凝泡点温度被采用时,非共沸混合工质的温度滑移现象会降低系统净功,当冷却水温升固定时,温度滑移的适当提高有利于系统净功的增加,但过高的温度滑移会降低系统净功。冷凝泡点温度等于冷却水初温和冷凝器节点温差之和时所对应的净功曲线对系统设计具备指导意义。     

自复叠制冷系统混合工质配比研究

分析了混合工质组分选择时必须考虑的几个选配原则。针对一种五级自动复叠制冷循环混合工质的配比,分析了相关制冷工质的性能及非共沸混合工质的特性。根据所要达到的温度,选择了R22、R23、R 4、R740和R728五种制冷工质作为系统循环工质,应用制冷工质性能商业计算软件Refprop,对混合工质的配比进行了模拟计算,得到了可以接受的一种混合工质配比。     

一种四级自动复叠制冷循环的试验研究

提出了一种四级自动复叠制冷循环,搭建相应的试验装置,选取合理的混合工质及配比并成功制取了-140℃的低温。测量系统各级节流后的温度特性,并进行分析,指出混合工质配比对蒸发温度的影响。     

以R134a为工质的分离式热管换热性能分析

以核电站乏燃料水池散热及太阳能热利用等为应用背景,实验分析了R134a作为工质的分离式热管在不同热源温度和不同充液率条件下的换热特性。在热源温度从40℃以5℃间隔递增到65℃的条件下,共进行了6组不同的充液率实验,分别为43.7%,51.7%,60.1%,68.5%,75.2%,82.9%。实验结果表明,系统充液率达到68.5%以后,换热量和换热系数随着充液率的增加波动小,存在最佳充液率区间,并且管内蒸发温度和换热量随着热源温度的升高而升高。与氨工质关于蒸发段换热系数和换热量两方面进行数据分析对比,结果表明随着充液率的增加,两种工质在管内换热系数和换热量上存在较大差异。     

变负载有机朗肯循环系统实验研究

电力供给侧面临热源高效利用和电网侧波峰波谷对电厂变负荷运行的要求,本文针对发电系统变负荷运行工况,在实验热源功率及温度分别为100 kW和110℃下,研究负载和膨胀机转速变化时,有机朗肯循环发电系统净效率及部件实际运行特性的变化规律。主要结论为:系统净效率随着负载功率和膨胀机转速的增大而增大,当负载为6 kW和膨胀机转速为3000 r/min时,系统发电净效率最大,为4.8%。膨胀比和工质泵等熵效率随负载功率和转速的增加而增大,膨胀机入口处过热度的变化规律与之相反;当系统效率最大时,膨胀机膨胀比、等熵效率与入口过热度分别为4.4、53.5%及8.8℃。     

MnCl_2/CaCl_2/NH_3再吸附工质对性能研究

近些年来,吸附式制冷受到了广泛的关注。本文针对再吸附制冷工质对MnCl_2/CaCl_2/NH_3进行了研究,针对不同的热源温度、冷凝温度、蒸发温度,测试了该再吸附工质对的循环吸附量,并且分析了COP,结果表明:当热源温度为130℃时,再吸附循环的理论COP为0.48~0.8,在测试工况下,当热源温度达到150℃,冷却温度为25℃以及蒸发温度5℃时,循环吸附量最大值可以达到0.502 kg/kg,对不同的热源温度、冷凝温度、蒸发温度条件下,MnCl_2/CaCl_2/NH_3的吸附量为0.184~0.502 kg/kg。     

基于遗传算法的LNG气化混合工质配比研究

混合工质合适的配比可以使其放热曲线与LNG气化曲线更好的匹配,减少冷能损失,从而提高循环效率.初选R23和R170为第一级循环的混合工质,R290、R143a、R1270和R125为第二级循环的混合工质.利用Hysys建立了利用LNG冷能发电的两级低温朗肯循环系统.以系统净输出功为目标函数,利用Design Exper...     

带阻性管的环路行波热声发动机性能研究

高效的行波热声发动机要求回热器处在接近行波和高声阻抗的声场。为此,本文拟采用阻性管进行调相,设计了一台单级环路行波热声发动机,分别以He,N2和CO2为工质,对该热声发动机的起振特性和稳态运行工况进行了系统的实验研究。结果表明,安装阻性管后,单级环路行波热声发动机的起振温度可以被降低300℃以上,最低起振温度仅为55C(工质为CO2,平均压力为2.35 MPa)。此外,系统可以在200℃以下的加热温度达到比较可观的压比。可见,阻性管可以作为环路行波热声发动机的一种有效调相方式,本文所提出的热声发动机系统具有利用低品位热源驱动的潜力。     

一种控温热管理器的实验研究

本文针对余热利用中既需控制热源温度又需要对热量输入/输出进行管理的场合,提出了热管理器的概念.在运行过程中,热管理器可以实现对热源温度的控制,并根据各个用热对象的级别及工况,通过不凝性气体体积的变化,自动实现对热量输出的分配.为了验证热管理器的可行性,本文建立了实验样机及系统.实验结果表明,加热功率从6.0kW上升至14.0 kW,工质蒸汽温度的变化幅度仅为0.7℃.工质蒸汽/不凝性气体的交界面起到了良好的"热开关"作用.从热源回收的热量,按照优先级顺序依次分配给各个热用户.     

基于热力学第二定律的有机朗肯循环效能分析北大核心

利用烟气余热驱动有机朗肯循环,可以实现对其余热的综合梯级高效利用。以100℃~150℃烟气余热高效梯级利用为研究目标,综合考虑工质的热物性、安全性和环保性的影响,选取R113,R123,R11,R141b,R600,R245fa六种制冷剂作为有机朗肯循环的工质。基于热力学第二定律分析了六种工质参与的简单有机朗肯循环的效能,研究了热源温度对系统循环性能参数的影响。研究表明,有机朗肯循环的不可逆损失主要集中在蒸发器和膨胀机部分,冷凝器和水泵的损失较小,基本可以忽略;蒸发器部分损失最大,基本达到了总不可逆损失的一半。     

冷却系统对ORC性能影响的模拟研究

该文利用Aspen HYSYS软件模拟研究了环境温度、冷凝温度和冷凝器工质侧压降因素对有机朗肯循环系统性能的影响,系统采用工业低温废热作为热源,选择R123作为工质,并通过分析得出:受环境温度的影响,夏季的最大系统净功和循环热效率比冬季下降了4.13 kW、3.03%;冷凝温度从24℃上升为40℃时,系统净功和循环热效率分别降低了2.52 kW、1.87%。当冷凝器压降从0 kPa上升为40 kPa时,系统净功和热效率分别下降了1.41 kW、1.43%。     

中温太阳能驱动的分布式功冷联产系统

本文提出了一种中温太阳能驱动的分布式功冷联产系统,将350℃的槽式太阳能集热系统与基于正逆循环耦合的氨/水功冷联产系统有机结合,实现功冷联产.太阳热能首先驱动一个混合工质朗肯循环做功,透平排气直接输送到精馏塔底部驱动吸收式制冷循环制取-10℃冷能,从而实现了太阳热能的梯级利用。系统模拟结果表明,系统等效太阳能发电效率为22.6%,(火用)效率为14.1%。本文提出的新系统为高效利用中温太阳热能提供了一种新方法。     

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.     

基于最小传热熵增的混合工质最佳组成

本根据在给定工质相变温度与热源温度最小温差点（献称Ｐｉｎｃｈ－ｐｏｉｎｔ）温差数值的前提下，通过选择工质组成，使单位传热量所引起的不可逆熵增最小，提出了一个基于最小传热熵增为目标的混合工质最佳组成的确定方法，并分析计算比较了二元混合工质和多元混合工质在减少传热熵增的不同效果，结果表明，多元混合工质比二元混合工质在减少不可逆熵增方面具有更大的优越性。     

中间温度对混合工质双级分离式喷射制冷循环特性影响研究

提出了一种低品位热驱动的混合工质双级分离式喷射制冷循环,将混合工质两级分凝分离原理引入喷射制冷循环,大大降低系统压比,实现在喷射制冷中获得较低的制冷温度的同时保证系统有较高制冷效率。建立组成循环各部件热力学数学模型,在系统稳定运行的条件下,分析中间温度对循环主流率、最低蒸发温度、喷射系数和系统性能系数的影响,并得到不同冷凝温度下系统性能系数随中间温度的变化规律。研究表明:新循环采用混合工质R600/R290可获得低于-20℃的制冷温度,中间温度对新循环的工作性能影响显著,合理选择中间温度有利于使该循环获得最低制冷温度和最高制冷效率。