内燃机缸套水低温余热驱动除湿机组实验研究

本文针对内燃机冷热电联供系统缸套水低品位余热无法高效回收利用的难题,利用缸套水低品位余热驱动LiCl溶液吸收式除湿机组,搭建实验平台,改变内燃机输出功率,研究LiCl溶液吸收式除湿机组性能变化情况。内燃机输出功率从18 kW增加到50 kW,内燃机缸套水热负荷增加,再生器的再生能力增强,再生液脱水量△mg从0.84 g/s升高到1.02 g/k,再生液浓度从33.3%升高到34.0%;除湿器的性能增强,送风温度从21.1℃升高到22.5℃,相对湿度从49.49%降低到41.97%,溶液的除湿量从0.69 g/s增加到0.76 g/s。     

两种除湿溶液电导率特性及其对系统性能影响

溶液除湿空调是一种具有较大节能潜力的新型空调系统。对于除湿溶液,电渗析技术是一种环保、再生效率高的再生方法。对两种常用除湿溶液(LiCl溶液和LiBr溶液)的电导率进行了测量,对使用两种除湿溶液时基于电渗析再生的溶液除湿空调的性能进行了对比研究。研究结果表明,当溶液温度为25℃时,两种除湿溶液电导率随浓度的增加均呈现出先增加后减小的趋势。当LiCl溶液和LiBr溶液浓度分别为35%～40%和40%～52.5%时,LiCl溶液的除湿性能优于LiBr溶液。当LiCl溶液和LiBr溶液浓度分别为32.5%～40%和40%～52.5%时,系统再生LiCl溶液需要消耗更多的电能。当系统所需LiBr溶液浓度为40%～45%时,系统若采用LiCl溶液则具有更高的性能系数;而当系统所需LiBr溶液浓度为45%～52.5%时,系统采用LiBr溶液比采用LiCl溶液具有更高的性能系数。     

同步传热型溶液除湿空调机组的性能研究

空气调节过程中,冷凝除湿方式要求制冷剂的蒸发温度低于空气的露点温度,限制了空调器效率的提高.本文在传统的热泵空调机组的基础上,添加一个溶液除湿循环,利用吸湿性溶液调节空气的含湿量,此时制冷剂的蒸发温度可以较大幅度地提高,吸湿后的溶液用冷凝器的排热再生。文章计算了复合式空调机组在两种工作模式下的性能,研究了内部冷却流体温度、回热器效能和室外空气状态等因素对机组性能的影响。分析结果表明,溶液式复合空调机组具有较大的温、湿度调节范围,且机组效率较冷凝除湿机组显著提高。     

带引射器和经济器的CO2跨临界制冷系统

为提高CO2跨临界制冷循环的效率,本文提出一种带引射器和经济器的CO2跨临界循环系统.通过合理设计专用的涡旋式或螺杆式CO2压缩机及中间补气孔,采用经济器可减少CO2跨临界循环的压缩不可逆损失;采用引射器代替节流阀,部分回收工质从高压到低压过程的膨胀功,可增加制冷量.通过热力学分析,确定带引射器和经济器的CO2跨临界循环系统合理的补气压力,可以得到较高的循环效率.在较低蒸发温度下,该系统可以明显降低压缩机的排气温度,有利于系统稳定运行.     

跨临界CO_2双级压缩增压系统热力学分析

建立了跨临界CO_2双级压缩增压系统的热力学模型,并对气体冷却器出口温度、膨胀罐内压力、过冷度等影响系统性能的因素进行了数值分析。结果表明:系统的最佳排气压力随着气冷器出口温度的升高而迅速升高,且在气冷器出口温度不发生改变的情况下,最佳排气压力随着蒸发温度的降低略微有所升高,而系统最佳COP随气冷器出口温度的升高而快速下降。系统的最佳干度值随着气冷器出口温度的升高而增大。在一定的蒸发温度下,系统COP随着膨胀罐内压力的增大而逐渐减小,同时随着过冷度的增大系统COP逐渐增大,但要比蒸发温度对系统性能的影响要小些。     

CO_2空气源热泵系统混合工质的研究

为优化CO_2热泵热水系统的循环性能,分析了CO_2/R1270, CO_2/R290, CO_2/R32, CO_2/R41混合制冷剂的饱和蒸汽压力、临界压力、温度滑移、COP,最终筛选出符合要求的R41。针对CO_2/R41混合制冷剂的单位制冷量/制热量、压缩机的压缩比、排气温度进行进一步实验分析,结果表明:CO_2/R41(70/30)系统的COP比纯CO_2系统增加7%,在设定工况下CO_2/R41(50/50)系统单位质量制冷量增加26.1%,单位质量制热量增加18.3%。CO_2/R41混合物可有效降低跨临界循环压缩机的压缩比及排气温度。     

R23跨临界循环最优高压侧压力分析

跨临界热泵循环在大温差加热时具有显著优势。为了寻求更高效的跨临界热泵循环,对R23跨临界热泵循环进行了理论分析,计算了压缩机排气压力对系统性能的影响。计算结果表明,R23热泵系统存在最优高压侧压力,最优高压侧压力与制冷剂气冷器出口温度、蒸发温度、过热度都有关系,其中以制冷剂气冷器出口温度对最优高压侧压力影响最大。以制冷剂气冷器出口温度为自变量,利用多项式函数对最优高压侧压力进行了拟合,拟合的最大相对误差为-3.14%,平均相对偏差为1.22%。结果可以为R23跨临界热泵系统的设计和控制提供理论参考。     

蓄能型液体除湿冷却空调系统的建立与实验研究

本文提出了一种蓄能型液体除湿蒸发冷却空调系统的设计方案,并基于此方案搭建了一个制冷量为3 kW的蓄能型液体除湿蒸发冷却空调系统实验台。通过电加热器模拟60~80℃的低品位热源(太阳能、发动机排气余热、工业余热等),以LiCl水溶液作为除湿溶液,主要研究了在系统稳定运行时,各环境参数对此除湿蒸发冷却空调系统性能系数COP的影响情况。     

跨临界CO_2热泵性能试验及优化分析

为进一步研究跨临界CO_2热泵的系统性能,针对所设计CO_2热泵系统进行实验。实验结果表明:在风机频率一定时,系统热负荷、压缩机轴功率、系统出风温度均随压缩机频率的增大而增大。蒸发温度从-2℃升至4℃,COP增幅为26%,CO_2在气冷器出口温度降低10℃左右时,系统COP增幅大于30%。实验工况下跨临界CO_2热泵系统出风温度变化范围在50℃-100℃,在获得大于75℃出风温度时,热力学第二定律效率超过30%,CO_2气冷器出口温度、高压侧压力、蒸发温度的升高都会提高系统热力学第二定律效率。     

R116跨临界热泵循环性能分析

文中对R116跨临界热泵循环进行了理论分析,分别计算了压缩机最优排气压力和回热器对系统性能的影响。计算结果表明,系统存在最优排气压力,最优排气压力与制冷剂气冷器出口温度、蒸发温度以及过热度都有关系,利用多项式函数对最优排气压力进行了拟合,拟合的最大相对误差为-5.92%,平均相对偏差为1.77%;在蒸发温度-5℃、0℃、5℃,过热度5℃、10℃、15℃,气冷器出口温度25℃—70℃的情况下,分别对系统回热循环性能进行了分析计算,结果表明回热循环性能较无回热循环有大幅的改善,改善幅度介于12—95%之间。文中结果可以为R116跨临界热泵系统的设计和控制提供理论参考。     

CO_2跨临界压缩式制冷循环理论分析

环保工质CO_2作为制冷剂用于空调领域再次受到广泛关注。文中对CO_2跨临界循环进行了热力学理论分析,分析结果表明:循环系统存在最优高压压力,使得其COP达到最大值;蒸发温度的升高或者冷却压力的降低都能提高COP,但都会降低效率;实际运行系统中,应该尽可能提高蒸发温度或者降低气体冷却器的出口温度。     

真空条件下LiCl溶液蒸发量随浓度变化规律研究

除湿溶液再生是除湿空调系统的核心过程,为了提高除湿溶液再生效率,以蒸发量作为评价标准,在不同的真空度下对不同浓度LiCl溶液进行再生。对不同再生条件下,溶液的再生情况进行数学模拟及实验研究,并将模拟结果与实验结果进行对比分析,结果表明,实验结果同模拟结果具有相同的变化趋势。在6 kPa和8 kPa的压强下,LiCl溶液的蒸发量随浓度的增大先上升后下降,而在1 kPa的压强下,LiCl溶液的蒸发量随浓度的增大呈现出先下降再升高接着又下降的趋势。     

带回热器的跨临界CO2空气源热泵系统性能实验研究

本文对带回热的跨临界CO_2空气源热泵循环在不同压缩机频率下运行时的特性进行了热力性能分析。结果表明:在25 Hz和30 Hz压缩机频率下,系统COP_h随排气压力的升高都存在峰值。在35 Hz压缩机频率下,由于受限于系统高温保护,系统COP_h随排气压力的升高逐渐增大,从趋势来看也存在峰值。压缩机频率升高,出水温度、气冷器出口温度和排气温度都升高,CO_2质量流量增加,系统COP_h减小。与25 Hz和35 Hz压缩机频率下的系统性能相比,30 Hz压缩机频率下的系统运行性能更优,系统最大COP_h为3.88,对应的最优排气压力为9.2 MPa,对应的最高出水温度为91.1℃。     

跨临界CO_2热泵高温热水器性能实验研究

本文针对排气压力、出水温度、压缩机频率、膨胀阀开度等参数的变化对跨临界CO_2热泵高温热水器性能的影响开展了实验研究,重点关注了出水温度高于75℃时的热水器性能特性。研究结果表明:不同出水温度对应不同最优排气压力,随着出口水温的升高,最优排气压力升高,相应系统性能降低;随着蒸发压力的升高,系统COP先增大后减小;在膨胀阀开度不变的情况下,压缩机频率85 Hz、环境温度25℃、蒸发温度14℃时,系统制取95℃热水时的最优COP为3.9。     

低温余热/电联合驱动的双级溶液除湿系统热力性能研究

空气除湿广泛应用于工业干燥和建筑的暖通空调领域,表冷除湿和溶液除湿方法消耗大量电能,节能潜力很大,受到广泛重视。本文提出一种低温余热和电驱动的双级溶液除湿系统,低温余热通过再生器将稀溶液转换成浓溶液,浓溶液在第一级除湿器完成空气的初步除湿,中等浓溶液经过电压缩制冷机组降温并提高吸收能力后,进入第二级除湿器进行深度除湿。双级溶液除湿系统与表冷除湿系统相比,耗电量减少21.29%,双级溶液除湿系统消耗的余热的折合发电效率可达到2.11%。通过对双级溶液除湿系统以及参比系统进行平衡分析,揭示了双级溶液除湿系统节能的主要原因。本研究为低温余热高效利用,减少电力消耗提供一种新型技术方案。     

跨临界CO2热泵空调系统仿真优化研究

为了研究跨临界CO₂热泵空调系统在不同工况下的制热性能,应用MATLAB软件,对带回热器的跨临界CO₂系统进行仿真研究。针对系统内排气压力P_cond、蒸发温度T_evp、气冷器排气温度T_out、过热度ΔT等因素,探究其对系统制热COP的影响。研究结果表明：T_evp、ΔT每升高1℃,系统COP分别上升5%～7%、0.1%～1.3%;T_out每增加1℃,系统COP降低0.17～0.04。通过仿真研究得出,跨临界CO₂系统的最优排气压力P_cond＿opt,并拟合得到其计算关联式。     

余热深度利用除湿降温系统中溶液工质研究

基于一种吸收式制冷与溶液除湿有机耦合的除湿降温空调系统,选择LiBr-H₂O、LiCl-H₂O、LiCl-CaCl₂-H₂O等溶液作为工质对,对吸收式制冷系统进行实验研究,测试系统性能与影响因素。实验结果表明,在热水温度80℃,输出17℃冷冻水的条件下,LiCl-CaCl₂混合溶液作为工质对的制冷量为10.72 kW,COP为0.59,比LiBr溶液和LiCl溶液低6%左右,其单位立方米成本仅为LiBr的36%,在性能相差不大的前提下具有成本优势,因此有替代LiBr的可能。同时,系统运行存在最佳制冷效果的溶液循环量;热水温度越高,制冷量越大;冷却水温度越低,流量越大;系统制冷量越大,能效越高。     

新型复合固体除湿材料的吸附和解吸性能研究

为实现固体除湿系统吸附材料的低温再生及提高吸附材料的除湿效率,制备了新型复合固体除湿材料。新型复合固体除湿材料是以陶瓷纤维为基质,运用MgCl2浸渍改性硅胶及CaCl2二次强化方法而形成的复合物,复合固体除湿材料中MgCl2和CaCl2浓度均为25%。通过恒温恒湿空调室实验研究温度、风速、湿度对MgCl2/CaCl2改性复合材料除湿性能及再生特性。实验表明:在温度20℃、湿度70%条件下,复合固体除湿材料除湿量可达161 mg/g,是未改性除湿材料的3.2倍,是单一改性除湿材料的1.3倍;当系统平衡时,其除湿速率分别是未改性除湿材料的6.1倍,是单一改性除湿材料的2.6倍。除湿材料的平衡吸附量和吸附速率均与相对湿度成正比,与温度成反比;且风速在0.5 m/s条件时具有最大的除湿量。同时,在约70℃较低的脱附温度,8 min可脱附≥90%的总吸附水量,每1 g吸附剂可脱附水量高达145 mg;脱附再生6次后,除湿量依然较高为138 mg/g,且基本不再变化。     

低温余热驱动的工业除湿系统性能研究

针对传统冷凝除湿方法耗电量大的问题,提出一种利用低温余热的双级溶液除湿系统,余热的高温部分通过再生器将稀溶液转换成浓溶液,余热的低温部分驱动单效吸收式制冷机制冷,实现了余热的梯级利用。浓溶液在第一级除湿器完成空气的初步除湿,中间浓溶液经过吸收式制冷机降温提高吸收能力后,进入第二级除湿器对初步除湿的空气进行深度除湿。新系统与冷凝除湿系统相比,相对节电率达到96.17%,余热折合发电效率达到6.94%。通过研究双级除湿过程驱动力的匹配,发现除湿过程除湿工质与湿空气之间的表面水蒸气分压力更加匹配,除湿过程平均水蒸气分压力差比冷凝除湿过程减少20%以上。本研究提供了一种利用低温余热实现空气深度除湿的新型除湿系统流程与方案。     

液体除湿空调再生性能的实验研究

在对液体除湿和再生机理研究的基础上,建立了太阳能液体除湿空调系统,其中的再生器采用逆流式填料塔,塔体采用不锈钢材质,有效克服了除湿溶液对它们的腐蚀。本实验采用氯化钙作为除湿剂重点研究了再生过程,分析了各种进口参数对再生效果的影响。结果表明:空气流量和含湿量以及除湿溶液的流量和再生温度对再生过程的传热和传质有不同程度的影响。