基于新型S-CO2动力循环的内燃机余热回收

为了有效回收内燃机的废热,基于超临界CO₂(S-CO₂)再压缩循环,提出了一种新型的S-CO₂动力循环,并建立了相应的热力学模型,以分析系统的热力学性能,研究透平入口温度和系统压力对循环性能的影响。结果表明,在设计工况下,系统的净输出功为33.06 kW,热效率和效率分别可以达到35.86%和67.90%,余热回收率为58.70%。随着高压透平入口温度的升高,循环效率增加而净功减少。随着低压透平入口温度升高,循环效率和净功均增加。此外,存在再压缩机出口压力使净功和循环效率达到最大。     

用于高温太阳能光热发电的S-CO_2循环优化研究

在高温太阳能光热发电的应用背景下,本文研究了引入压缩机级间冷却的超临界二氧化碳再压缩布雷顿循环改进构型的性能提升潜力;在建立热力学模型的基础上,利用遗传算法对改进构型进行了参数优化,并在基准工况下与典型再压缩循环进行了性能对比;基于图像分析方法揭示了压缩机级间冷却提升循环性能的机理。结果表明:对再压缩S-CO2循环而言,引入主压缩机级间冷却将可能提升循环效率,改善循环性能,而再压缩机级间冷却的引入则无益于循环性能的提升。级间冷却式再压缩循环性能提升的主要原因在于冷源放热损失与高温回热过程耗散的降低。基准工况下,改进构型循环比功最高可提升22.87%,循环热效率与循环效率最高可分别提升2.767%与3.389%。     

超临界CO_2及其混合工质布雷顿循环热力学分析

本文运用热力学第一、第二定律对分流、预压缩再热、改进再压缩超临界CO_2布雷顿循环进行了热力学分析,重点讨论了压缩机和透平入口工况(温度、压力)对循环热力学性能的影响。以改进再压缩循环为基础,进一步提出以CO_2为基底的混合工质布雷顿循环,分析了气体种类及加入量对混合工质布雷顿循环热力学性能的影响。结果表明:提高透平入口工况能够提高不同形式循环的效率;与压缩机入口温度对循环效率的影响相比,压缩机入口压力对循环效率的作用更大;在CO_2质量分数大于50%的情况下,加入氙气与氪气均可提高循环热效率,增幅最大分别为1.44%和3.04%,氙气与氪气对应质量分数分别为50%和26%;加入氮气反而使循环效率降低。     

基于超音速两相膨胀的新型CO2制冷循环研究

提出了一种基于超音速两相膨胀的新型CO2制冷循环,开展热力学分析和模拟计算.结果 显示:在空调温区工况,新型CO2制冷循环COP较现有性能相对最优的CO2跨临界制冷循环COP提升了63.2％,且系统运行高压大大降低;自然工质气体添加剂对循环性能有较大影响,加入C2H6和N2后制冷温度更低,加入C2H6可提高相对卡诺效率,且随加入量的增加,效果越显著,当加入30％的C2H6时,可获得最大相对卡诺效率为0.93,较单一CO2的相对卡诺效率提高了26％,而加入N2则降低相对卡诺效率;超音速两相膨胀机入口压力、入口温度和旋流分离段出口压力均对循环性能有较大影响,可调节以上参数提升循环制冷表现.研究表明:新型CO2制冷循环具有较好的原理可行性,为CO2有效利用、人工合成制冷剂替代、CO2高效制冷提供一种可能的参考.     

基于循环拆分法的S-CO2燃煤发电优化研究

对于S-CO₂燃煤发电系统，系统复杂难以横向比较，拆分法通过对循环流量分配，能够梳理循环回热过程并进行循环间的比较，应用循环拆分法有助于对复杂燃煤发电系统的性能进行分析。本文以再压缩循环(RC)为例，构建了集成冷却器热量回收(CHR)和烟气冷却器法(FGC)的S-CO₂燃煤发电系统(RC+LFGC+CHR)，论证了拆分法在分析燃煤发电系统中的优势。当主气参数为620?C/28 MPa时，应用拆分法分析，RC+FGC+CHR可等效为在热效率49.21%的RC基础上，叠加热效率为57.49%的子循环(SSC+LFGC+CHR)，故RC+FGC+CHR效率(49.80%)高于RC(49.21%)。     

基于Aspen的超临界CO2布雷顿循环性能研究

超临界二氧化碳(SCO_2)布雷顿循环发电系统与传统火力发电系统相比,具有系统尺寸小、循环效率高、工质易获取等优势。本文首先采用Aspen HYSYS与Aspen Plus软件分别建立了三种循环模型:简单循环、再压缩循环和分流再压缩循环;并使用三种物性方法对每种循环进行了模拟;对比实验室的数据,研究了不同物性方法的模拟精确度,数据表明Aspen Plus软件下的REFPROP物性计算方法精确度较高。然后在不同的工况参数下,使用该物性方法计算对比了三种循环在相同工况下的循环效率,结果证实:为获得高效率,回热尤为重要。最后,以再压缩循环模型为基础,在不同的回热条件下,研究了循环中五个主要参数对循环效率的影响。本文结论可为SCO_2的再压缩循环模型设计提供参考。     

布雷顿-逆布雷顿联合循环最优性能

用有限时间热力学研究布雷顿-逆布雷顿联合循环的热力学性能.调整质量流率和底循环压气机的入口压力优化该联合循环的功率和效率.分析表明,分别存在最佳的燃料流率和底循环压气机的最佳入口压力使循环输出功率最大,最大功率对应顶循环压气机压比有附加的最大值.给定质量流率和动力装置尺寸的情况下,通过合理分配顶循环压气机入口和底循环透平出口之间的流通面积,循环输山功率和热效率可以得到再次优化.     

直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统光-热-功一体化热力学分析

本文将简单回热,预压缩,再压缩,部分冷却和中间冷却超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿循环分别与塔式太阳能热发电(SPT)系统结合,建立了直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的光-热-功一体化模型,对5种S-CO_2循环下整个SPT系统在不同透平入口温度下的热力学性能进行了对比分析。结果表明:随着透平入口温度的增大,整个SPT系统的效率在650℃附近具有最大值,表明直接式S-CO_2塔式太阳能热发电系统的运行温度并非越高越好;在本文研究的透平入口温度范围内(500~800℃),中间冷却和部分冷却S-CO_2循环下的SPT系统具有最高的效率,但系统也最为复杂;再压缩S-CO_2循环下的SPT系统在高温范围(650~800℃)具有较高的效率,且系统比较简单,具有巨大的应用潜力。     

基于超高温气冷堆的氢电联产系统设计分析

超高温气冷堆耦合碘硫循环制氢是一种极具发展前景的核能制氢技术。本文提出了一种基于超高温气冷堆的新型氢电联产系统,采用碘硫循环和氦气透平循环来制氢和发电,建立了能量分析的热力学模型,分析了氦气透平循环总压比和反应堆出口温度对系统性能的影响。然后本文以系统氢电效率最大为目标,在总压比、反应堆入口温度、系统净输出功等参数的约束条件下,对系统进行关键参数优化,并分析了反应堆出口温度对优化结果的影响。结果表明：950?C、1000?C、1050?C三种反应堆出口温度下,建议的氦气分流比控制范围分别为0.031～0.750、0.112～0.750、0.181～0.750,对应的产氢率变化范围分别为17.4～295.6 mol·s^-1、61.4～298.0 mol·s^-1和96.5～299.8 mol·s^-1。     

铅基反应堆自然循环与应急余热排出研究

自然循环特性是铅基反应堆一回路的关键运行特性,对反应堆的非能动应急余热排出具有重要的影响,自然循环特性与余热排出能力是反应堆热工水力研究的重要内容。采用多孔介质方法,建立了CiADS铅基堆1/4三维计算模型,使用FLUENT程序对额定工况与低功率工况进行稳态计算。为了研究全厂断电事故下的余热排出过程,从热工水力的等效原则出发,尝试建立二维等效模型以提高瞬态计算效率。结果表明,CiADS铅基堆具备低功率自然循环运行能力和一定的事故容错能力;二维等效模型与三维模型计算结果吻合较好,可用于瞬态下的简化分析;CiADS铅基堆的非能动余热排出系统能够较好地应对全厂断电事故,反应堆具有良好的固有安全性。     

间冷过程对三级回热压缩S-CO2循环系统的影响

三级回热压缩循环效率高、结构简单,是一种比再压缩循环更具潜力的超临界二氧化碳循环.间冷过程是一种常用的提高布雷顿循环效率的方法,当应用该方法时,可进一步提高循环效率.本文研究了三级回热压缩循环与间冷过程耦合时的特性,计算发现,当间冷压力偏离最优值时,循环效率会有明显下降,甚至低于同参数无间冷循环的效率.而在最优间冷压力...     

S-CO2布雷顿循环转化效率分析

以超临界二氧化碳简单回热型布雷顿循环为研究对象,以核电站为应用背景,详细论述了系统循环模型与关键器部件的效率模型建立方法,并利用该模型初步分析了各类工程因素对布雷顿循环效率、系统体积的影响,分析结果表明,循环效率、系统体积对温度、压力、涡轮机械效率、回热器等参数的敏感性存在较大差异,其中增加透平入口温度对缩减系统总体积最为有效,需要建立完善的系统分析模型以进行S-CO₂系统的优化设计。     

Structural and Parametric Optimization of S–CO2 Nuclear Power Plants

The transition to the use of supercritical carbon dioxide as a working fluid for power generation units will significantly reduce the equipment′s overall dimensions while increasing fuel efficiency and environmental safety. Structural and parametric optimization of S–CO₂ nuclear power plants was carried out to ensure the maximum efficiency of electricity production. Based on the results of mathematical modeling, it was found that the transition to a carbon dioxide working fluid for the nuclear power plant with the BREST–OD–300 reactor leads to an increase of efficiency from 39.8 to 43.1%. Nuclear power plant transition from the Rankine water cycle to the carbon dioxide Brayton cycle with recompression is reasonable at a working fluid temperature above 455 °C due to the carbon dioxide cycle′s more effective regeneration system.     

超临界CO2布雷登循环热电联供系统多目标优化

本文研究了以超临界CO₂布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了优化;在优化结果的基础上,通过TOPSIS法决策出最优解,并与单目标最优解进行对比。结果表明,透平进口温度、透平进口压力和压缩机进口温度的增大有利于系统效率的提高;作为代价,成本也相应增加。在热电比0~4范围内,尽可能增大热电比能够最大程度上降低系统的单位输出成本,提高能源的利用率。     

润滑油对带膨胀机CO2跨临界循环的影响

本文对PAG、POE、PAO和AB四种润滑油特性进行了分析,结果表明PAG具有较好的综合性能.又从PAG/CO2混合物的溶解性和粘温特性证明了PAG比较适合CO2跨临界循环.最后对工质CO2夹带的微量PAG对压缩机、膨胀机、气体冷却器和蒸发器的性能影响分别进行了分析,并提出了超临界换热分析模型.结果表明润滑油虽然有助于改善压缩机、膨胀机性能,但造成了换热器性能的严重下降.     

燃用低热值煤气的联合循环仿真及热经济分析

本文基于Aspen plus软件对燃用低热值煤气的燃气蒸汽联合循环系统进行了模拟仿真。在该仿真平台上对系统设计工况进行了计算验证。在设计工况下,燃气透平进口温度为1000～1050℃,模拟计算结果为1016.2℃。燃气透平出口温度设计参数为517.2℃,模拟结果为519.2℃。结果表明仿真模型能够准确模拟系统稳态情况的各种工况。本文还运用矩阵模式热经济学的方法对系统设计工况下的（?）流成本进行了计算分析,对系统进行了技术经济评价。燃气轮机和蒸汽轮机电能耗费的能量成本分别为22.2,24.06和16.64$·GJ^-1。     

利用LNG冷(火用)的准零CO2排放循环探析

本文研究利用LNG冷(火用)来完善燃用它的热机性能,既提高了效率,又能回收用LNG燃料热机的唯一主要排放-CO2.这种系统的温度区间横跨大气温度,会有很多新的特点值得探索.作为前期研究,本文建议了两种新循环,分别基于Brayton循环与超临界Rankine循环,且分别适用于LNG超临界及亚临界汽化过程.文中对此两种循环进行了分析计算与讨论,说明建议是可行的,热机效率可达60%以上,且同时基本回收所有燃烧产生的CO2.     

燃气-蒸汽联合循环余热回收系统性能研究

燃气发电是我国城市供电的主要形式之一,针对LNG接收站一体的电厂发电模式进行研究,提出一种新型燃气-蒸汽联合循环热电联供系统,利用超临界CO₂布雷顿循环结合有机朗肯循环(ORC)辅助发电,将LNG作为冷源,对烟气余热进行三级利用。通过构建热力学和经济模型,以Aspen Plus软件模拟值为基础,结果表明:在消耗燃料1.704 kg/s(LNG)的条件下,联合循环净发电功率可达45 MW,供热量41.5 MW,余热利用率,热效率和?效率分别为88.50%,52.79%和46.69%。结合热-经济学与参数分析,利用Matlab优化后的最小单位发电成本为0.1529 CNY/kWh。考虑到碳排放价格,供电、供热、供气收益,燃料价格和设备成本,电厂每年的理想收益可达2989.5万元。     

整体煤气化湿空气透平(IGHAT)循环的性能分析

IGHAT循环把新颖的HAT循环和先进的燃煤技术结合起来,是一种高效率、低污染和低比投资费用的燃煤发电技术,正待人们进一步去研究和开发,它也将为降低IGCC的比投资费用和发电成本提供一条新的途径[1,2]。本文主要分析了IGHAT循环的性能,研究了主要参数透平前温、压比和湿空气相对湿度对系统效率和比功的影响。     

玻色气体的量子简并性对不可逆布雷顿制冷循环性能的影响

基于不可逆布雷顿制冷循环模型和理想玻色气体的状态方程,导出以玻色气体为工质的布雷顿制冷循环的输入功、制冷系数、制冷量等重要参数的表示式,由此讨论玻色气体的量子简并性和不可逆绝热过程对循环性能的影响,揭示以玻色气体为工质的不可逆布雷顿制冷循环的一般性能特性,从而导出一些重要结论．进而给出几种特殊情况下循环的性能特性．得到的结果有助于进一步了解经典布雷顿制冷循环和量子布雷顿制冷循环之间的区别和联系．