实际回热式布雷顿制冷机的性能优化

用有限时间热力学方法分析实际回热式布雷顿制冷机的性能特性,以制冷率和制冷系数为优化目标,优化了高低、温侧换热器和回热器的热导率分配以及工质和热源间的热容率匹配,并采用数值计算分析了各参数值对最优性能的影响特点.所得结果对工程制冷系统设计有一定的指导意义。     

线性不可逆热力学框架下一个无限尺寸热源而有限尺寸冷源的制冷机的性能分析

如何优化工作在有限尺寸的热源与冷源之间的热设备的性能是有限时间热力学领域的一个重要课题.本文在线性不可热力学框架下,结合有限时间热力学理论,研究了一个无限尺寸热源而有限尺寸冷源的制冷机的工作过程,解析性地推导了紧耦合条件下平均输入功率以及制冷系数表达式,并且进一步讨论了该制冷机的性能.发现平均输入功率与制冷时间不存在明确的优化关系,而且输入功率的增加导致制冷系数单调减小,但辐射能的增加致使制冷系数增强.研究结果对于深入理解实际的热力学过程具有一定的工程实践性价值.     

热滞对以LaFe_(11.6)Si_(1.4)为工质的回热Ericsson制冷循环性能的影响

一级相变材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)是磁制冷应用中的重要磁热材料,其固有的磁滞和热滞对实际制冷循环性能有较大影响,然而现有文献对此尚未研究。本文基于考虑热滞影响的材料LaFe_(11.6)Si_(1.4)的等场热容实验数据,建立考虑热滞效应的回热Ericsson制冷循环,揭示热滞、非平衡回热和冷热源温度等对制冷循环主要热力学性能参量的影响,应用数值计算方法,比较了考虑热滞与否时制冷循环的净制冷量、性能系数等性能参量。研究结果能为磁制冷机循环的优化参数设计提供有益的参考。     

对《卡诺制冷机的最佳制冷系数与制冷率间的关系》一文的不同意见

文献[1]研究了卡诺制冷机的最佳制冷系数与制冷率间的关系,所得结果是1)其中εo是最佳制冷系数,R是制冷率,TH是高温热源温度,TL是低温热源温度,α是工作物质与高低温热源间的热传导系数.实际上,在给定的TH,TLα和R的情况下,活塞式卡诺制冷机的制冷系数ε没有极大值,因而(1)式不存在. 一、几个关系式 按文献[1]所给出的卡诺制冷机的模型,工作物质由状态A经A-B绝热过程膨胀到状态B,再由状态B经B-C等温过程膨胀到状态C,再由状态C经C-D绝热过程压缩到状态D,最后由状态D经D-A等温过程压缩到状态A,完成一个循环. 工作物质放出的给高温…     

以铁磁材料为工质的不可逆Ericsson制冷循环的热经济性能优化

据朗之万理论导出铁磁材料的磁化强度和熵表式,构建以铁磁材料为工质的不可逆回热Ericsson制冷循环,分析和评估该制冷循环的热经济及热力学性能,揭示有限热源、回热器效率、外磁场强度等参量对循环热经济性能及其相应的制冷率和性能系数等的定量影响。所得结果为实际磁制冷机循环参数优化设计提供参考。     

一种实际热力系统参数优化方法(一)——等价变换定常态有限时间分析

本文工作是一种实际热力系统参数优化方法的基础预备工作,首先通过等价变换方法,把有限热容热源和工质循环的实际热力系统变换为等价定温热源和等价内可逆卡诺循环热机模型,其次用定常态有限时间热力分析法,求解出热力系统的输出功率、效率、换热器总传热系数与工质的吸热、放热等效温度之间关系式,而后借助无量纲归一化方法给出热机输出功率与效率的关系图,本文工作为后篇的实际热力系统的参数优化提供了理论基础。     

变温热源布雷顿循环的功率密度优化

计入工质与高、低温侧换热器的热阻损失及压气机和涡轮机中的不可逆压缩和膨胀损失,用有限时间热力学方法,导出了恒温热源条件下不可逆布雷顿循环功率密度与压比间的解析式,借助于数值计算,研究了高、低温侧换热器的热导率分配和工质与热源间的热容率匹配对最大功率密度的影响。     

有限大低温热源混合工质节流制冷循环特性分析

通过深入分析和比较各种单级压缩混合工质节流制冷循环在低温热源为有限大热源时的热力学性能,揭示了不同循环型式之间的内在热力学关系,阐明了该类节流制冷机能够实现深度制冷的内在原因是利用了制冷机的内部热交换来减少节流制冷机所固有的节流过程的不可逆损失,并用实验进行了验证。     

热电发电机驱动热电制冷机联合系统最优性能

用非平衡热力学与有限时间热力学相结合的方法,考虑装置内部的Seebeck效应、Peltier效应、焦耳热效应、傅立叶效应及装置与热源间传热损失,建立了牛顿传热规律下热电发电机驱动热电制冷机联合系统的有限时间热力学模型,得到装置制冷率和制冷系数的解析式.在装置热电单元总数和换热器总换热面积一定的条件下,优化热电单元和换热面积的分配,获得装置的最大制冷率和制冷系数,并着重分析了热电发电机高温热源温度和热电制冷机制冷空间温度对装置最优性能的影响.结果表明,优化可以有效地提高装置制冷率和制冷系数,增大装置极限制冷温差,拓宽装置工作范围.     

具有回热的电化学制冷机的性能分析

本文基于有限时间热力学方法对具有回热的电化学制冷机性能进行了研究。系统的分析了参数对制冷机性能的影响。结果表明:电池的等温系数和电量密度越大越高,其性能系数和制冷功率越高。同时制冷机的工作范围也越广。存在最佳的高低温工作温度使制冷机的制冷功率,但是高性能的回热器不能显著增加制冷机的性能。冷热源温度对之比对最大制冷功率时制冷机的性能系数没有显著的影响,考虑到实际需求,制冷机应工作于最大制冷功率与最大性能系数之间,本文对电化学制冷机的设计和改进具有重大指导意义。     

一种二氧化碳-离子液体吸收式制冷系统性能的分析研究

吸收式制冷利用低品位热源为驱动,具有结构简单、运转安静、节能环保等特点,有很大的发展空间。适当的离子液体和CO2可以构成吸收式制冷的工质对,这类吸收制冷工质对可以工作在较高压力,有利于吸收制冷系统的小型化,具有潜在的应用前景。以1-丁基-3-甲基咪挫六氟硼酸盐[bmim][PF6]为例,计算分析了一种离子液体-CO2跨临界吸收式制冷循环的性能,发现该循环的热力性能还并不理想,然后从工质对溶解度和反应热方面分析了原因,给出了进一步研究的方向。     

热泵系统的不可逆度及其热力参数优化

本文采用等价热力变换法,把有内循环不可逆损失和有限热容热源的实际热泵热水器系统变换为等价逆卡诺循环系统,并用定态有限时间热力分析法建立了系统各环节的有效能消耗率方程和系统不可逆度方程,求解了换热器与热泵循环的不可逆耦合问题,重点推导了蒸发器的空气流率与风机消耗功率、传热不可逆损失、蒸发温度、系统性能系数以及不可逆度的关系,算例分析得到了系统的最小不可逆度、最大COP参数所对应的最佳热力参数,所得的最佳冷风温差值与实际基本符合。     

关于现代企业氨制冷相关技术要求的研究

随着现代制冷工业的迅猛发展及社会各行业对制冷要求的日益提高,氨制冷以其特有的绿色无污染、对大气层无破坏、对全球变暖潜能值为零等优点,日益受到众多制冷企业与单位的关注和研究。而相应的,我国对氨制冷企业的相关硬性技术要求与指导却相对不足,仅有《氨制冷系统安装工程施工及验收规范》[1]、《冷库安全规程》[2]和《使用有毒物质作业场所劳动保护条例》[3]等少数规章法规对氨制冷明确标明了相关技术要求。我国很多氨制冷企业长期存在重大安全隐患,研究与发展企业氨制冷的相关技术要求势在必行。     

低温核供热堆驱动的制冷系统方案研究

本文结合孙桥农业开发区的实际情况，提出了五种利用低温热源驱动制冷系统的方案；通过热力计算各制冷循环，探讨了利用低位热能制冷的可行性。采用年成本分析法和层次分析法对各制冷方案进行比较，确定出适合孙桥农业开发区的低温核供热堆驱动的最佳制冷方案。本研究为余热回收和太阳能利用等提供了理论分析和决策参考。     

变温热源小型热电冷水机结构设计与性能分析

本文提出了一种不依赖模块规格型号和换热器几何参数的热电制冷系统分析方法,设计了水冷式热电冷水机的基本结构,考虑了汤姆逊效应,应用了有限时间热力学理论,建立了新的热力学模型,研究了热源、冷源沿流动方向的温度变化,分析了不同冷却水温度、输入电流密度、模块填充系数和热电单元长度对装置制冷性能的影响。     

[EMIM][A_C]在高压下的比定压热容

离子液体1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐([EMIM][A_C])广泛应用于化学分离过程,但其在高压下的比定压热容数据比较缺乏。本文基于流动型量热法建立了一套可适用于高压流体比定压热容测量的实验系统,温度、压力、比定压热容的扩展不确定度分别为0.05 K,13 kPa和0.98%。利用该实验系统对[EMIM][A_C]在T=(303~393)K、p=(0.1~16)MPa范围内的比定压热容进行了测量。基于测量结果,建立了一个可以精确计算[EMIM][A_C]比定压热容的新公式。     

不同实验条件下氯化钙-氨吸附制冷管的性能分析

作为一种低品位热能驱动的绿色制冷技术,吸附式制冷吻合了当前能源环境协调发展的总趋势.文中对所设计的氯化钙-氨吸附制冷管在不同热源温度和冷却方式下分四种情况进行了性能试验:200℃热源温度水冷、200℃热源温度空冷、350℃热源温度水冷和350℃热源温度空冷.按照制冷的速率、可获得的最低制冷温度和制冷温度在0℃以下可维持...     

铁磁回热Ericsson制冷循环性能特性优化

应用Langevin函数的近似解、最优控制论及热力学分析方法对以铁磁材料为工质的回热Ericsson制冷循环性能参数进行优化分析,揭示有限速率热传导、不平衡回热、回热器效率及热源间热漏等多种不可逆因素对制冷循环性能的影响,所得结论可为室温磁制冷机的优化设计提供理论参考.     

热-电驱动喷射压缩复合制冷循环特性研究

自复叠制冷循环具有获得制冷温度低优点,但其完全消耗的是高品位电能或机械能;喷射制冷具有利用低品位低温热源(60~100℃)制取冷量、且制冷温度较高时制冷效率高等优点,但难以获得较低制冷温度。因此,为了实现低品位热在低温冷冻领域高效利用并节省高品位电能,本文提出一种由低品位低温热源与电能联合驱动的混合工质喷射/压缩复合制冷循环。建立组成新循环各部件热力学数学模型,分析喷射器压缩比和压缩机压缩比对复合式制冷循环的热性能系数和机械性能系数影响,并与传统的自复叠制冷循环特性进行比较分析。研究表明,低品位热源与电能联合驱动喷射/压缩复合制冷循环较传统I刍复叠制冷循环可显著提高制冷效率并获得更低制冷温度。     

多功能热管型二级吸附制冷的循环特性研究

设计了一台以氯化钙/活性炭复合吸附剂和氨作为吸附工质对的多功能热管型吸附制冷机组,采用一种新型的基于二次回热的二级循环方式来降低驱动热源的温度梯度,吸附床的加热解吸、冷却吸附及回热过程均由无外加驱动力的多功能热管工作完成.研究结果表明:当解吸温度为103℃及冷却水温度为30℃时,回热型二级循环相对传统二级循环可显著提高机组的工作性能,制冷系数COP及单位质量吸附剂制冷功率SCP提高幅度均在23%以上;相对单级循环,二级吸附循环的最大优点在于能有效利用更低品位的余热和可再生能源作为驱动热源进行制冷,吸附制冷技术在低温热源场合的应用提供了有效途径.