利用LNG冷能的混合工质中低温热力循环开拓研究

为提高中低温余热回收动力系统性能,本文在常规混合工质热力循环（火用）分析基础上,提出了结合LNG冷能利用的新型混合工质热力循环。通过与LNG的有机结合,混合工质热力循环热效率提高14.5个百分点,（火用）效率达到53.6％。为进一步揭示效率提高的原因,我们比较了常规混合工质热力循环与LNG-混合工质热力循环的（火用）损失变化情况。结果表明:LNG-混合工质热力循环高效的关键在于循环平均放热温度的降低以及工质蒸发过程与冷凝过程换热的合理匹配。而LNG冷能的梯级利用则是系统具有较高（火用）效率的根本原因。     

氨水工质浓度可调型功冷联供循环

本文提出一个新型氨水工质功冷联供循环,由氨水Rankine子循环和氨吸收式制冷子循环通过吸收、分离及换热过程耦合而成,可采用燃气轮机排烟等中低温热源驱动.通过设置分流、吸收式冷凝实现系统内氨水工质浓度变换,兼顾动力子循环加热蒸发和冷凝过程不同的浓度需求,达到改善换热过程匹配和提高透平作功能力的目的.计算表明,当透平进气温度为450℃时,循环热效率达25%～28%,??效率达45%～53%;且存在最佳分流比使热效率及??效率达到最佳.     

R_(11)/R_(113)非共沸混合工质竖管内膜状凝结换热的研究

采用非共沸混合工质组成具有变温蒸发和冷凝过程热转换循环的热力学效果和节能潜力,已在能源界引起愈来愈大的兴趣。本文选择尚未研究过的R_(11)/R_(113)非共沸混合工质对竖管内全凝结换热过程进行了实验研究,通过微分方程组的无因次分析,导出了竖管内二元非共沸混合工质膜状凝结换热的特征量;对影响换热的因素和机理进行了分析探讨;提出了一个适用于各种组分R_(11)/R_(113)物系混合蒸汽凝结换热的通用准则方程。     

非共沸工质R134a /R245fa的管内冷凝换热特性研究

为研究非共沸工质的冷凝换热特性,本文基于Nusselt理论,建立了竖直圆管内非共沸混合蒸汽的冷凝模型,研究了不同质量比例的R134a/R245fa在不同条件下的冷凝换热特性,结果表明:混合蒸汽质量比例不同,两种组分的露点温度不同,混合物的冷凝特性不同,低沸点组分的气-液相份额差是表征传质阻力的关键因素;混合蒸汽质量比例、质量流速、壁面温度、压力是影响非共沸混合工质冷凝换热的重要因素。     

低GWP混合工质水平小通道内冷凝换热特性研究

本文对:R32/R134a(55.5%/44.5%)、R32/R134a(23%/77%)、R32/R1234ze(60.5%/39.5%)和R32/R1234ze(26.5%/73.5%)四种低GWP混合工质在内径2 mm的水平光滑圆管内的冷凝换热特性进行了实验研究和理论分析。设定饱和温度为35℃和40℃,对四种混合工质在不同干度下的冷凝换热系数进行了测试,发现四种混合工质的冷凝换热系数在1~8 kW·m~(-2)·K~(-1)之间,且冷凝换热系数随饱和温度升高而降低,随质量流量增加而增加;比较了相同工况、不同混合比下的混合工质换热系数,发现混合工质的传热恶化现象随着面积质量流量减小而变得明显。本文将实验得到的冷凝换热系数408个实验数据与8个模型的预测结果进行了比较,发现多数关联式的预测误差较大,仅有Fuji-Nagata关联式的预测值与实验值较为接近。     

边界条件对非共沸混合工质有机朗肯循环的影响

有机朗肯循环是利用低温热源的有效措施之一,将非共沸混合工质应用于有机朗肯循环尚存在争论。从热力学角度研究了非共沸混合工质的选择与边界条件之间的关系,以典型的对称型混合工质R601a/R600和非对称型混合工质R245fa/R600a为例,以带内置热交换器的有机朗肯循环为研究对象,以系统净功最大化为目标,分析了冷凝泡点温度和冷却水温升固定时混合工质的最佳浓度及系统性能。研究结果表明不同边界条件的应用对非共沸混合工质的选择具有重大影响。当固定的冷凝泡点温度被采用时,非共沸混合工质的温度滑移现象会降低系统净功,当冷却水温升固定时,温度滑移的适当提高有利于系统净功的增加,但过高的温度滑移会降低系统净功。冷凝泡点温度等于冷却水初温和冷凝器节点温差之和时所对应的净功曲线对系统设计具备指导意义。     

细微管内氖工质流动冷凝换热特性仿真分析

冷凝换热是两相热控系统中的重要物理过程。细致分析不同作用力影响下流动冷凝过程中的气液行为及其换热性能的影响，对冷凝器优化与设计具有一定指导意义。本文采用三维瞬态VOF模型仿真分析了水平细微管内氖工质管内流动冷凝过程，基于网格无关性分析和实验流型对比，验证了模型的可靠性。分析了质量通量、管径及重力效应对氖工质流动冷凝换热系数及截面气液分布的影响。研究结果表明，质量通量增加、管径减小会提高流动冷凝换热效率，重力效应对冷凝换热效率的影响主要取决于截面气液分布，随着干度变化呈现出重力无关、强化换热和恶化换热三种状态。     

循环工质与变温热源匹配的热力学分析

一、引言 实际热力循环效率的高低受到工质和热源匹配关系的影响。本文结合变温热源特点,研究工质与热源的匹配规律,提出判别匹配关系优劣的准则——P准则;通过非共沸混合工质的P准则分析,揭示出了混合工质应用于变温热源循环改善热力学特性的本质;同时引入了混合工质相变过程比热的新概念。     

基于遗传算法的LNG气化混合工质配比研究

混合工质合适的配比可以使其放热曲线与LNG气化曲线更好的匹配,减少冷能损失,从而提高循环效率.初选R23和R170为第一级循环的混合工质,R290、R143a、R1270和R125为第二级循环的混合工质.利用Hysys建立了利用LNG冷能发电的两级低温朗肯循环系统.以系统净输出功为目标函数,利用Design Exper...     

R22与其替代工质的性能比较与分析

1前言传统的单工质蒸气压缩理论循环分析认为在冷凝器和蒸发器中,制冷剂的冷凝温度和蒸发温度等于相变温度,而忽略了压缩机进出口的过热段以及冷凝器出口过冷段的温度变化,直接造成了人们对回热循环和过热循环的认识偏差,产生了许多误解,其评价标准是有缺陷的。本文以变温热源的可逆循环为基础,考虑了在实际中是可以利用的过热段以及过冷段的温度变化,假设在冷凝器和蒸发器中,制冷剂与外界高、低温热源无换热温差,使循环更接近可逆循环。以此为基础的当量温度法可完善单工质的理论循环分析,同时可用于朗肯循环与劳伦兹循环之间的…     

氨水工质功冷联供循环内中温中压能的回收

本文提出两种采用引射器回收氨水工质功冷联供循环内的中温中压能量的改进方案,即通过回收热源能量将中温中压稀氨水工质加热至过热蒸汽状态后作为引射器工作工质分别用于:方案一,引射透平排汽以降低背压;方案二,引射蒸发器出口工质以降低蒸发压力.计算表明相同耗能下,相对于基础循环,方案一的净输出功提高0.9%、(火用)效率提高了0.8%;方案二的冷(火用)输出提高了11.1%,(火用)效率提高了0.7%,从而为有效回收系统内部能量提供了新的途径.     

Output power analyses for the thermodynamic cycles of thermal power plants

Thermal power plant is one of the important thermodynamic devices, which is very common in all kinds of power generation systems. In this paper, we use a new concept, entransy loss, as well as exergy destruction, to analyze the single reheating Rankine cycle unit and the single stage steam extraction regenerative Rankine cycle unit in power plants. This is the first time that the concept of entransy loss is applied to the analysis of the power plant Rankine cycles with reheating and steam extraction regeneration. In order to obtain the maximum output power, the operating conditions under variant vapor mass flow rates are optimized numerically, as well as the combustion temperatures and the off-design flow rates of the flue gas. The relationship between the output power and the exergy destruction rate and that between the output power and the entransy loss rate are discussed. It is found that both the minimum exergy destruction rate and the maximum entransy loss rate lead to the maximum output power when the combustion temperature and heat capacity flow rate of the flue gas are prescribed. Unlike the minimum exergy destruction rate, the maximum entransy loss rate is related to the maximum output power when the highest temperature and heat capacity flow rate of the flue gas are not prescribed.     

利用LNG冷(火用)与工业余热的闭式Brayton循环的进一步分析

以超临界状态的LNG作为冷源,以工业余热作为热源的闭式Brayton循环,可以有效的利用LNG的冷(?)并回收工业余热。本文以(?)效率为评价准则,兼顾LNG冷(?)和工业余热的利用,对该循环进行了热力学分析。在分析过程中,利用以前分析所得的结论[1],选取的循环自变量数为4,针对不同的自变量、不同的LNG冷(?)和工业余热利用情况,对多种循环方案作了进一步(考虑了循环与冷、热源的匹配)较详细的热力学分析,并得出较明确的性能表达。     

Basic provisions of exergy method and analysis of power plants with state-of-the-art heat pump combined cycle heating systems

The main provisions of the exergy method applied to analysis of heat and power plants are considered. Results of analyzing power plants with state-of-the-art heat pump combined cycle heating systems are presented.     

混合制冷剂循环液化天然气流程(火用)分析

带丙烷预冷的混合制冷剂循环液化天然气流程具有高效及流程相对简单的优点.本文在对流程进行热力学分析的基础上,对流程进行(火用)分析.计算了流程中各设备的(火用)损失,计算结果表明,压缩机的(火用)损失约占整个流程(火用)损失的50%,换热器的(火用)损失约占总(火用)损失的26%.本文还分析了产生(火用)损失的原因,提出降低(火用)损失的措施.     

跨临界二氧化碳蒸气压缩/喷射制冷循环性能比较

本文从系统的COP、制冷量和有效能分析三个方面比较了跨临界CO2蒸气压缩／喷射循环、蒸气压缩／回热制冷循环和常规的蒸气压缩制冷循环的性能．结果表明,在本文研究工况下,喷射循环的性能系数最大值比回热循环高 18．6％,比常规循环高22．0％．喷射循环的制冷量比回热循环高8．2％,比常规循环高11．5％。有效能分析表明喷射循环极大地减小了节流损失,冷却放热损失和压缩损失也有相应的减少．     

基于微燃机的HAT循环变工况性能分析

基于某微燃机构建了HAT循环,研究了其在功率下降(ISO条件)、环境温度变化时的变工况性能,并与简单循环、回热循环和RWI(注水回热)循环的设计工况、变工况性能进行了对比。结果表明, HNI、循环和RWI循环的变工况性能相似且好于简单循环和回热循环。其中,空气湿化程度的调整对于HAT循环变工况性能的稳定性起重要作用。但由于没有设置中冷器,且微燃机循环中可资利用的(火用)较少,HAT循环设计工况和变工况性能相对于其它循环的优势没有得到充分体现。     

新型焦电联产系统集成与特性分析

本文针对传统焦炭生产工艺的不足、并应用联产系统整合思路,研究提出新型焦炭动力联产系统.新系统取消了传统炼焦工艺中直接燃用焦炉煤气为炭化室提供炼焦热量的方式,采用外置煤炭燃烧室提供热量,从而实现用低品质煤炭替代高品质焦炉煤气;节省下来的富氢、高热值的焦炉煤气作为燃料提供给联合循环,实现高效洁净发电;改进炼焦过程烟气废热回收方式,使得排烟损失大大降低.分析结果表明,新系统具有优良的热力性能,相对节能率高达15%左右.对系统关键过程的图像(火用)分析分析表明,燃烧过程和换热过程等变革与改进是系统性能提升的关键所在.本文研究将为冶金生产的可持续发展提供新思路与新系统方案.     

水煤浆与干粉给料方式两种IGCC系统的(火用)分析

通过将煤气化过程与联合循环系统相结合,IGCC成为目前最有发展前途的洁净煤技术之一.但以往对IGCC系统的研究多集中联合循环或气化过程本身,而忽略了气化效率对系统整体性能的影响.为揭示气化过程与系统性能之间联系,本文对Texaco与Shell公司的两个IGCC系统实例分别进行了流程模拟和(火用)分析,并着重从热力学角度比较了系统煤气化部分的差异对系统整体性能的影响,得出结论:Shell煤气化技术与Texaco煤气化技术相比,气化过程的(火用)损失相对减小15%,冷煤气效率提高2.6个百分点,系统热转功效率上升2.1个百分点.本文研究成果为IGCC系统进一步改进提供了热力学基础理论支撑.