空分压缩余热自利用的理论增效极限研究

大规模空分系统中,利用各级空压机出口的低品位余热,经热驱动制冷循环转换后反馈用于冷却各级入口,可使实际过程进一步趋近于理想的等温压缩过程,实现压缩余热自利用和压缩过程自增效的目的。以10万规模空分中空压系统的余热回收为例,基于气体压缩和热功转换基础理论,构建理想情况下压缩余热反馈增效的热力学模型,分析该方法对压缩过程的理论增效极限。进一步,研究了压缩机级数、环境温度等关键因素对于压缩效率提升的影响规律。结果表明,在热机循环冷端温度和制冷循环热端温度为40°C的条件下,当环境温度为20°C时,四级自增效流程的理想节能率可达5.39%。此外,节能率与压缩机级数和环境温度分别呈负相关和正相关。整体而言,此方法理论上可达到的节能效果显著,具有较大的发展应用潜力。     

可达5K以下的三级斯特林型脉管制冷机性能研究

针对当前低温超导电子、军事及空间探测等对液氦温区紧凑、长寿命、高可靠性制冷技术的需求,设计并研制了一台三级斯特林型脉管制冷机。讨论了制冷机第三级的回热器、脉管、调相机构等相关参数的设计,着重分析了液氦温区回热器长度与温度分布的特殊关系。实验中以He-4为工质,第三级在充压0.91 MPa,频率29.9 Hz,输入电功率100 W的工况下获得了4.97 K的最低无负荷温度,有制冷量25 mW@6 K。该结果首次证明了采用He-4为工质、以三级结构的斯特林脉管制冷机实现液氦温区制冷的可行性。     

单级斯特林型脉管制冷机的能量流分析

斯特林型脉管制冷机结构紧凑、可靠性和效率高,具有广阔的应用前景.为了开展脉管制冷机的工作机理研究,本文进行热力学模拟计算,研制了一台单级斯特林型脉管制冷机.当输入300 W电功时,获得了35.1 K的无负荷温度,在77.0 K提供9.0 W的制冷量,达到了设计目标.结合本文实例,开展了脉管制冷机内部能量流分析,定量给出...     

空分系统压缩热回收利用方法比较研究

本文将三种空分压缩热的利用方式加以比较，包括有机朗肯–空分压缩热回收系统(ORC-ACS)，有机朗肯–电驱动式蒸气压缩–空分压缩热回收系统(ORC-VCR-ACS)，以及有机朗肯驱动式–蒸气压缩–空分压缩热系统(ORVC-ACS)。计算结果显示，ORVC-ACS具有最高的节能性和经济性，其节能功率可达1723 k W，折合节约电量15.1 GWh/a，空压机节能率达7.5%。ORC-VCR-ACS次之，其最高节约功率约为1268 k W,ORC-ACS的节能功率最低，其最高节能功率约为783 k W。ORVC-ACS的最高净现值约为9.9千万元，折现回收周期小于3.2年，具有较高的经济效益。ORC-VCR-ACS和ORC-ACS的最高净现值和最大折现回收周期分别约为9.7千万元、3.4年和4.4千万元、4.8年。此外，三个系统每年最多可节约二氧化碳分别为10.8、11.4和4.9百万吨，显示出巨大的环境潜力。