基于三元工质扩散吸收式制冷系统的浓度研究

文中建立以氨-水-氦为工质的扩散吸收式制冷系统。采用对比试验,在三种工质浓度下,对比由于工质浓度不同而对系统温度造成的不同影响,用温度曲线的方式描述了系统各参数的变化,对扩散吸收式制冷系统的浓度设计具有一定的参考价值。     

以TFE-[BMIm][Br]为工质对的吸收式制冷循环性能分析

本文选择含离子液体体系TFE-[BMIm][Br]作为吸收式制冷循环的工质体系,基于文献数据给出了计算TFE-[BMIm][Br]热物性模型,建立并联双效吸收式制冷循环的模拟程序,分别考察了四种双效并联制冷流程中溶液换热器的热交换效率、蒸发温度、吸收温度以及发生温度对系统性能、溶液循环倍率以及系统操作压力的影响.探索新工质对TFE-[BMIm][Br]的可行性,确定了TFE-[BMIm][Br]双效并联吸收式制冷循环的适宜的运行操作范围以及适宜的流程方案.     

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。     

新型喷射-吸收式变热器的研究

本文在分析现有的单级、两级和双效吸收式变热器结构的运行特点的基础上,提出了一种新型结构形式,即喷射-吸收式变热器.文中对喷射-吸收式变热器进行了详细的参数和性能分析.结果表明,其具有结构简单,输出温度较高,且效率也较高的特点.     

基于气隙式膜蒸馏的常压吸收式制冷装置性能分析

设计了一种基于气隙式膜蒸馏的常压吸收式制冷装置,通过建立基于装置特性方程的数学模型,分别调整发生-冷凝器中LiBr浓溶液温度、冷却水温度、LiBr浓溶液浓度、气隙宽度和吸收-蒸发器中LiBr稀溶液温度、冷水温度、LiBr稀溶液浓度、气隙宽度等运行参数,模拟计算了运行参数变化对装置性能的影响,分析讨论了装置性能的变化规律。     

三元工质吸收式制冷系统的性能模拟与优化

为了分析加入溴化锂与硝酸锂等物质后对三元工质氨吸收式制冷系统性能的影响,本文建立了氨-水二元、氨-水-溴化锂和氨-水-硝酸锂两种三元工质吸收式制冷系统模型并模拟其不同盐浓度下的运行特性,结果表明,在相同工况下,三元工质吸收式制冷系统的COP高于传统氨-水二元系统。同时为解决添加盐后吸收终了氨含量降低的问题,建立了新型含电渗析分离的三元工质吸收式制冷系统并进行模拟,氨-水-溴化锂吸收式制冷系统增加电渗析装置后,COP提高了36.0%,氨-水-硝酸锂吸收式制冷系统增加电渗析装置后COP提高了28.1%。     

立式升温型溴化锂吸收式热泵的设计与变工况研究

本文对立式升温型溴化锂吸收式热泵循环和各部件建立了数学模型,并设计了85℃热水驱动产110℃热水的立式降膜升温型溴化锂吸收式热泵,吸收器输出功率为50 kW。然后对其在热源热水温度和流量变化、冷却水入口温度和流量改变等非设计工况下的工作特性进行了计算与分析研究,得到变工况对于机组性能系数,效率和机组负荷的影响关系图。发现在我们的研究范围内,热源水参数的变化对机组性能的影响要大于冷却水。并且在热源水参数变化过程中,机组性能存在性能急剧变化的拐点,实际运行中应当避免。     

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。     

烟气余热型溴化锂制冷系统的可视化设计

对于溴化锂吸收式制冷系统所采用的工质,建立了热物性数学模型和相应的自定义函数;对制冷系统原理进行分析,建立了系统控制方程和计算机程序设计流程,并以Borland C++ Builder6.0为平台,开发了可视化且人机互动良好的烟气余热型溴化锂吸收式制冷系统设计软件,为工程设计提供参考依据。     

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。     

流动氦气出口温度控制仿真与分析

分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab 的Simulink 模块搭建了PID 的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。     

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分析了电加热器对流动氦气的加热过程,从能量平衡和热传导的角度建立了系统数学模型,用解析的方法表达了热量的传递过程,得到了传递函数。用Matlab的Simulink模块搭建了PID的控制框架,用积分分离的策略改进了温度控制的效果。仿真结果显示流体在进口温度不断变化的情况下,通过加热器的功率调节获得了比较稳定的气体出口温度,表现出了良好的控制结果。     

输油管道运行优化研究

为了降低输油能耗,本文以输油管道热耗~电耗耦合费用为目标函数,建立了准周期性非稳态大气环境温度下,输油管道优化运行数学模型,编制了相应的软件。以庆~哈输油管道为例进行了优化计算。结果表明,该管道优化运行每年节约费用超过600万元,各加热站优化运行出口油温及压力都是年周期性变化的,且油温比大气温度延迟约2个月。因此,输油管道优化运行应该考虑温度延迟的影响。     

分离式热管蒸发段充冷过程性能研究

建立了分离式热管蒸发段充冷过程的数理模型,分析了在不同热管介质入口温度下热管蒸发段管外冰层厚度、热管介质出口温度、热管外蓄冷介质温度、单位时间蓄冷量以及总蓄冷量随时间的变化关系,研究结果表明,在热管蒸发段长度和管径一定的情况下,降低热管介质入口温度可以提高热管蒸发段单位时间蓄冷量、减小热管充冷时间。     

竖直盘管直接蒸发内融冰式冰蓄冷空调融冰机理

以竖直盘管直接蒸发内融冰式冰蓄冷空调蓄冰槽内的传热过程为基础,利用热阻网络法和能量平衡建立了融冰过程的数学模型,对其融冰机理进行了理论分析。计算结果表明,融冰过程中蓄冰槽盘管出口的制冷剂温度随时间逐渐升高,但在后期存在一个因冰柱碎裂上浮导致自然对流瞬时得到强化从而引起的短时间轻微下降现象。另外,蓄冰槽内的传热系数经历了先骤然降低,然后维持稳定,最后又快速上升的过程。该现象与盘管外由于冰融化所形成的水环直径有关,水环直径越大,释放冷量的速度就越小。通过与实验数据的对比,验证了计算模型的合理性和准确性。     

波纹管对超导电缆出口液氮温度的影响

建立了30米长高温超导电缆的二维模型,利用Fluent软件对该模型进行仿真分析。在该模型中,采用波纹管恒温器,分析了波纹管的波距、波高等因素对出口液氮温度的影响。结果表明:在相同的热负荷及流量下,波纹管的波距越小,波高越大,出口液氮温度越高。超导电缆波纹管内液氮温度模拟,为低温冷却系统的优化设计提供理论依据。     

出口高度对非能动安全壳冷却系统影响

对某大型核反应堆非能动安全壳冷却系统(PCS)中安全壳外部的热环境进行了研究。建立了安全壳外部狭长空间的自然对流换热计算模型,基于Navier-Stokes(N-S)方程进行了求解,同时研究了安全壳出口高度对非能动安全壳冷却系统冷却性能的影响规律。结果表明:在标准大气压下、进口空气温度308.15K时,基准型安全壳按面积加权的出口平均温度为330.33K,引射的冷却空气质量流量为275.85kg/s,冷却空气带走的热量为6160kW;随着安全壳出口高度的增加,安全壳出口质量流量、换热量不断增加,但变化曲线斜率不断降低,最后趋于平缓,同时,衡量冷却空气有效冷却能力的温度效率线性降低,流动损失线性增大,兼顾换热量与流动损失存在一个最优解。     

白光LED智能调光数学模型

LED灯的光通量不仅受电流的影响,还受到结温变化的影响。针对传统LED调光存在只改变电流大小而忽略结温变化对光通量影响所存在的不足,结合LED结温和管脚温度存在特定的关系,利用实验装置采集HL001WY型Ga N基白光LED在不同管脚温度和正向电流下的光通量实验数据并进行二次项趋势回归,利用定标和归一化方法建立光通量、电流以及管脚温度三者变化关系的数学模型。计算结果表明,利用该方法建立的模型得到的计算数值与实验实际测量值的相对误差小于4.5%。     

钻井液径向温度梯度与轴向导热对井筒温度分布影响

本文基于井筒与地层间能量平衡原理, 将井筒钻井液划分成不同径向单元网格, 建立了考虑径向温度梯度条件下钻井液层间温度模型; 同时引入钻井液轴向导热项, 建立了钻井液轴向导热温度模型, 将数学模型应用隐式有限差分法离散与求解. 计算结果表明: 钻井液径向温度梯度对井筒径向与轴向温度产生的误差分别为0.15 ℃和0.2 ℃左右; 而钻井液轴向导热对井筒温度分布几乎不产生影响. 因此, 通过建立的数学模型进行系统分析表明, 在建立井筒-地层耦合瞬态传热模型时可忽略两者对井筒温度分布的影响. 基于数学建模方法验证了以前学者模型假设条件的正确性, 为油气井与地热井井下温度分布规律深入研究奠定了可靠的理论基础. 关键词： 径向温度梯度 轴向导热 井筒温度 瞬态传热模型     

CO2/R170共沸混合制冷剂应用于冷柜系统的热力学性能分析

基于一套小型冷柜系统建立了热力学模型,将纯CO2制冷剂和CO2/R170共沸混合制冷剂分别应用于该系统,详细计算了系统的性能参数和[火用]效率,并进行了全面的对比。研究结果表明:CO2/R170共沸制冷剂可显著降低排气温度,在所研究的范围内,最高可达16℃;在系统COP及[火用]效率方面,CO2/R170共沸制冷剂存在劣势;随着气冷器出口温度升高,系统的COP及[火用]效率方面的劣势不断减小,而降低排气温度方面的优势在持续增大,且压缩机的压缩比越来越低。因此,将CO2/R170共沸制冷剂应用于冷柜具有很强的可靠性,且更适用于气冷器出口温度较高的系统。