结合ORC和ARC的中温余热回收系统

中温余热回收过程中传热温差大,系统(火用)效率较低,本文提出一种结合有机朗肯循环和单效吸收式制冷系统的中温烟气余热回收系统。利用热力学第一定律和第二定律对系统建立了数学模型,分析了新系统中有机朗肯循环蒸发温度、冷凝温度等参数对系统性能的影响。同时对系统各主要部件进行了(火用)分析,并与双效溴化锂吸收式制冷系统进行了比较,通过T-Q图分析了新系统及参考系统的换热过程。结果表明新系统的(火用)损失从139.19 kW降低到93.18 kW,(火用)损失减少机理在于换热温差降低。     

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。     

一种基于正逆循环耦合的低温制冷系统

以能的梯级利用原理为指导原则,基于正逆循环耦合方法,本文提出了一种利用中温显热热源制取较低温度冷量的复合式制冷系统,该系统由动力子循环、吸收式制冷子循环与压缩式制冷子循环有机耦合而成。通过模拟计算,对系统热力性能进行了评估,系统制冷性能系数(COP)达到了0.277,与常规余热双级吸收式制冷系统相比,提高了50%左右。通过(火用)平衡和t-Q图分析,发现热源利用过程不可逆损失大幅降低是系统性能提升的主要原因。本文还研究了热源烟气温度T_H和冷却水温度T_(CW)对系统性能的影响,为指导系统设计提供了依据。     

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。     

空调压缩机余热温差发电系统设计

基于温差发电原理,利用家用空调制冷时压缩机出口的高温气体,设计了一种余热温差发电系统,并将其应用到家用空调中进行了试验研究。试验结果表明:利用压缩机余热发电装置的空调系统与空调原型机相比输入功率降低43.5W,制冷量提高2.8%,能效比提高9.0%。     

一种新型分布式功冷联产系统性能研究

提出一种新型分布式功冷联产系统,有机整合了小型燃气轮机、氨水蒸汽动力装置和吸收式制冷装置。燃机排烟的高温热量用于驱动氨水蒸汽动力装置做功,烟气低温热量和氨水透平排汽热量用于驱动吸收式制冷装置,实现了烟气余热的梯级利用。模拟结果表明,新系统的等效发电效率和(火用)效率分别为45.3%和35.5%,比参比系统分别高出7.5和8.6个百分点。系统(火用)分析和参数敏感性分析表明,燃机排烟余热的梯级利用是系统性能提高的主要原因。新系统为提高分布式供能系统的总体性能提供了一种新方法。     

双源混效吸收式制冷机的热力学特性

内燃机型冷热电联供系统的一个重要问题是如何有效利用两种不同品位的余热。本文以双源混效吸收式制冷为对象,就同时利用高温烟气余热和低温缸套水余热制冷进行研究;重点讨论了并联与串联两种结构模式,指出了双源工况下的热力制约关系,给出了并联模式在不同热源比下的特性。研究表明,串联模式易引起高压发生器正压运行,而并联模式可避免这一问题。以一台16 kW内燃机的余热为例,当部分负荷率变化时,制冷COP处于0.78到0.96之间。     

热功复合驱动热泵循环热力性能研究

本文对LiBr-H_2O工质对的热功复合驱动热泵循环的热力性能进行了模拟分析,研究结果表明吸收式热泵循环耦合压缩过程,可以有效提高极限温升,拓宽了热泵适用范围,大幅降低发生温度,放宽了热泵对余热的要求。冷凝压力不变时,随着压缩过程压比的增大,复合循环的性能系数先是快速升高,达到最大值,后缓慢降低。提出一种烟气型双压热功复合驱动热泵循环,能够对余烟热能进行梯级利用,与吸收式热泵循环和复合热泵循环相比,其单位质量流量烟气的制热量分别提高了6.8%和7.0%。本文研究结果为热功复合驱动热泵循环的设计与系统集成提供了理论支撑。     

基于热阻分析的余热发电系统优化设计

水泥工业的余热回收利用对于工业节能减排具有重要的意义。本文提出了一种应用于水泥工业的余热发电系统,系统包括蒸发器、过热器、凝汽器、汽轮机以及集热器系统.基于系统的热阻分析,构建了设计参数与系统结构及运行参数之间的数学关系,以系统所需总热导为目标函数,通过拉格朗日乘子法对系统进行了优化设计,获得了优化参数。结果表明:优化后的集热器系统所需热导相比优化前降低了10%左右,优化的汽化温度随总流量的增加而降低,余热发电系统所需总热导随凝汽器冷却水温以及汽轮机做功的提高而增加。     

太阳能与生物质能耦合供能系统的应用研究

介绍了太阳能与生物质能溴化锂吸收式制冷机的工作原理,分析了太阳能集热器及溴化锂制冷机组的热效率,利用生物质汽化炉余热弥补太阳能不稳定的缺陷,证明了利用清洁能源作为溴化锂吸收式中央空调热源问题的可行性。     

用于燃煤锅炉烟气余热回收的顺流烟气喷淋塔的实验与理论研究

吸收式热泵与烟气喷淋塔结合的烟气余热回收系统能有效回收燃煤锅炉烟气余热,而烟气喷淋塔是该系统的重要组成部件。该研究对顺流式烟气喷淋塔进行了实验与理论研究,建立了一维数学模型,模拟计算结果与实验结果的偏差在±5%以内,表明模型较好地反映了烟气喷淋塔内部的热质交换过程,可用于预测喷淋塔的换热效果,指导烟气喷淋塔的设计。该研究还对液气比、液滴粒径、喷淋塔高、烟气流速等关键因素对烟气喷淋塔换热效果的影响进行了分析。     

C-mount封装激光器热特性分析与热沉结构优化研究

为了降低单管半导体激光器的结温、提高器件的散热效果,基于C-mount热沉的热特性分析提出了一种优化的台阶热沉结构,研究了单管激光器结温和腔面侧向温度分布曲线的影响。在热沉温度298 K和连续输出功率10 W的条件下,腔长为1.5 mm的典型C-mount封装结构激光器的结温为343.6 K,热阻为4.6 K/W。通过在典型C-mount热沉中引入台阶结构,使封装激光器的结温降低为333.8 K,热阻减小到3.5 K/W。计算表明,其输出功率可提高近20%。     

两级烟气废热热管溴化锂制冷机稳态仿真

利用热管废热溴化锂制冷机不仅能够回收工业过程的大量废热、余热,而且可以提高整个工业系统的能源利用效率。针对两级烟气废热热管溴化锂吸收式制冷机,编写了溴化锂制冷机的设计计算程序和变工况的仿真计算程序,主要研究外界参数变化对系统性能的影响,其结果与理论分析能较好得吻合。对溴化锂制冷机的设计及操作运行、控制调节等具有一定的指导意义。     

一种新型CO_2跨临界动力循环理论研究

CO_2环境性质优秀,是较为理想的动力循环工质。针对常规CO_2跨临界动力循环冷凝器中工质难以被常规冷却水冷凝的问题,提出一种新型CO_2跨临界动力循环,并采用理论分析方法,研究了此循环的循环性能。结果表明,系统内部正循环质量流量保持不变,系统内部逆循环质量流量随冷却终温的升高而升高;循环净输出功率和循环热效率随冷却终温的升高而缓慢降低,随冷却压力的升高而降低;当冷却压力为7.5 MPa,冷却终温为30.5℃时,净输出功率为258.8kW,循环热效率为0.067。     

低品位余热氨水吸收式制冷机理论与实验研究

利用工业企业300℃以下烟气余热实现工作区域供冷,解决企业生活区域供冷的同时实现节能减排。建立了余热式氨水吸收式制冷的热力学模型,在此基础上通过实验验证了不同操作条件下制冷系统运行的状态。针对实验样机得到余热烟气温度为280℃时系统存在最优的能源利用效率,冷却水进口温度升高5℃,制冷系数COP下降了0.047,实验样机COP不低于0.42,为优化利用低品位余热资源的制冷系统提供一定的理论基础。     

小型室温磁制冷系统的改进及实验研究

基于先前报道的旋转内磁体式小型室温磁制冷系统,系统采用了新的双层同心嵌套式Halbach磁体组,开展了钆工质的制冷温跨与制冷量的实验研究。采用新的双层Halbach磁体组后,磁体组轴线处平均磁场强度由0.3?1.2 T提升至0.06?1.40T。在回热器两端绝热保温的工况下,采用新磁体组的系统在相似频率和利用系数下性能显著提升,并在1.25 Hz的运行频率下获得19.8K的制冷温跨。在系统引入高低温换热器的条件下,设定回热器高温端温度为27.5℃时,室温磁制冷机在7K制冷温跨下获得10W制冷量,工质比制冷量约47W·kg-1,并在1.7 K的制冷温跨下获得了50 W制冷量。     

CO2-离子液体压缩-吸收式制冷系统熵产分析

具有优良环保特性的CO_2制冷系统在全球范围内正成为研究的热点,但是其跨临界制冷循环中高系统运行压力带来的安全性和成本较高等问题目前仍是应用过程存在的技术挑战。采用CO_2压缩吸收式耦合制冷循环可以降低CO_2制冷系统运行压力。为了研究CO_2压缩-吸收式耦合制冷循环中各个部件在系统参数变化时对于系统不可逆损失(熵产)分布的影响,针对课题组之前提出的CO_2-离子液体压缩-吸收式耦合制冷系统,采用熵分析法建立了熵产分析模型,基于实验数据分析了冷却水进水温度与载冷剂进口温度对系统各部件熵产分布情况的影响。结果表明:系统熵产主要来源于冷凝吸收器与压缩机;冷却水进水温度从30℃上升至36℃时,系统各部件熵产与系统总熵产均有降低,其中系统总熵产从1.38 W·K~(-1)下降至1.18 W·K~(-1);载冷剂进口温度从21℃上升至27℃时,系统总熵产从1.23 W·K~(-1)上升至1.31 W·K~(-1);冷凝吸收器中熵产为系统总熵产的40%以上。研究结果为新型CO_2-离子液体压缩-吸收式耦合制冷系统的后续改进指明了方向。     

室温磁制冷机制冷性能优化研究

本文建立了室温磁制冷系统的数学模型,就流体流速,运行频率,AMR长度等参数对磁制冷系统的温度跨度和制冷量的影响进行了模拟研究和分析。此外,本文构造了两个单目标优化问题,在压降损失小于150 kPa的约束条件下,最大化制冷量和温度跨度。利用算法求解这两个优化问题,得到以下结论:当温跨为20 K时,制冷量提高了26.4%;当限制利用因子为0.6左右时,制冷量最大;当限制利用因子为0.4左右时,温跨最大。     

主动磁回热器端部流动不均匀性影响的数值模拟

本文借助COMSOL多物理场耦合软件构建了二维、瞬态磁制冷模型。利用该模型模拟了两种不同的算例,算例1中回热器与换热器直接连接,算例2中采用渐变段连接,渐变段为普通绝热管道,包含了死容积的影响,两种算例的回热器结构完全相同。通过对比上述算例研究了流体流入回热器时由于管道截面积突变导致的流动不均匀现象对制冷机性能的影响。模拟结果显示,尽管算例2中增加了死容积,但渐变段使流动更加均匀,磁制冷机无负荷温跨由18.65K增大到26.14 K,提升了40.16%;温跨为5 K时,算例2相对于算例1制冷量提高31.57%,COP提高69.85%。因此,回热器两端的截面积突变对磁制冷机的影响不容忽视,本模拟对磁制冷系统结构设计及改进具有重要的借鉴意义。     

三元工质氨吸收式制冷性能实验研究

通过实验研究了氨–水–溴化锂三元工质的对氨吸收式制冷系统的影响。实验测试了发生温度100～130℃,蒸发温度-16～-4℃和冷却水温度22～33℃工况下的系统性能系数,发现适用于氨吸收式制冷的最佳溴化锂浓度为15%,与氨吸收式制冷系统相比,性能系数最高提升了10%。溴化锂最为第三工质对系统的影响是整体的,使用三元工质可以降低精馏负荷与回流比,提高热能利用效率同时降低了发生压力,有利于提升性能系数;但其不利影响体现在会降低浓溶液中氨的浓度,导致系统循环倍率上升,不利于提升性能系数。合理使用氨–水–溴化锂三元工质是不增加系统复杂度提高氨吸收式制冷性能有效方式。