内燃机缸套水低温余热驱动除湿机组实验研究

本文针对内燃机冷热电联供系统缸套水低品位余热无法高效回收利用的难题,利用缸套水低品位余热驱动LiCl溶液吸收式除湿机组,搭建实验平台,改变内燃机输出功率,研究LiCl溶液吸收式除湿机组性能变化情况。内燃机输出功率从18 kW增加到50 kW,内燃机缸套水热负荷增加,再生器的再生能力增强,再生液脱水量△mg从0.84 g/s升高到1.02 g/k,再生液浓度从33.3%升高到34.0%;除湿器的性能增强,送风温度从21.1℃升高到22.5℃,相对湿度从49.49%降低到41.97%,溶液的除湿量从0.69 g/s增加到0.76 g/s。     

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。     

低品位余热驱动制冷问题的探讨

低品位余热的回收应用于制冷是节能减排、保护环境的有效方法之一。文中介绍了目前常用的两种余热驱动制冷的方式,并重点介绍了各种热源应用于溴化锂制冷的情况,最后比较了不同温度热水应用于溴冷机的区别,为余热回收应用于制冷提供理论参考。     

低温余热驱动的工业除湿系统性能研究

针对传统冷凝除湿方法耗电量大的问题,提出一种利用低温余热的双级溶液除湿系统,余热的高温部分通过再生器将稀溶液转换成浓溶液,余热的低温部分驱动单效吸收式制冷机制冷,实现了余热的梯级利用。浓溶液在第一级除湿器完成空气的初步除湿,中间浓溶液经过吸收式制冷机降温提高吸收能力后,进入第二级除湿器对初步除湿的空气进行深度除湿。新系统与冷凝除湿系统相比,相对节电率达到96.17%,余热折合发电效率达到6.94%。通过研究双级除湿过程驱动力的匹配,发现除湿过程除湿工质与湿空气之间的表面水蒸气分压力更加匹配,除湿过程平均水蒸气分压力差比冷凝除湿过程减少20%以上。本研究提供了一种利用低温余热实现空气深度除湿的新型除湿系统流程与方案。     

太阳能热化学与燃料电池联合的发电系统

本文提出了一种新型的太阳能与燃料热化学互补的发电系统,集成了太阳能热化学燃料转化过程与固体氧化物燃料电池(SOFC)单元。200～300℃中低温太阳能驱动甲醇热分解反应,将太阳能转化为富氢燃料(H₂、CO)的化学能,产生的太阳能燃料用于驱动SOFC燃料电池进行发电,实现了太阳能及甲醇燃料的高效发电利用。同时,采用微型燃气轮机(MGT)对SOFC余热及未反应燃料进行回收,实现动力余热的高效梯级利用,进一步提升了系统的发电效率及能源利用率。设计工况下,系统发电效率达到58.24%,太阳能净发电效率为41.1%。该研究为太阳能和清洁燃料的高效利用提供了新途径。     

低温余热/电联合驱动的双级溶液除湿系统热力性能研究

空气除湿广泛应用于工业干燥和建筑的暖通空调领域,表冷除湿和溶液除湿方法消耗大量电能,节能潜力很大,受到广泛重视。本文提出一种低温余热和电驱动的双级溶液除湿系统,低温余热通过再生器将稀溶液转换成浓溶液,浓溶液在第一级除湿器完成空气的初步除湿,中等浓溶液经过电压缩制冷机组降温并提高吸收能力后,进入第二级除湿器进行深度除湿。双级溶液除湿系统与表冷除湿系统相比,耗电量减少21.29%,双级溶液除湿系统消耗的余热的折合发电效率可达到2.11%。通过对双级溶液除湿系统以及参比系统进行平衡分析,揭示了双级溶液除湿系统节能的主要原因。本研究为低温余热高效利用,减少电力消耗提供一种新型技术方案。     

集成两级MCFC回收燃机排放CO_2的复合动力系统研究

本文以燃气轮机联合循环为基准系统,集成氧离子传输模(OTM)和两级熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)提出了一个回收CO_2的新型燃气轮机复合动力系统。采用与余热驱动制冷相结合的CO_2压缩液化新方法减少了总系统能耗。通过Aspen plus模拟分析了CO_2回收率,电流密度,燃料利用率对系统性能的影响,研究结果表明当碳捕获率为80.06%时,新系统效率(55.83%)比传统不回收CO_2的燃气轮机联合循环(56.03%)仅仅低了0.2个百分点,比常温冷却压缩CO_2方法(55.25%)高出了近0.6个百分点。本文研究成果将为回收CO_2的MCFC复合系统研究提供有益参考。     

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。     

低品位余热氨水吸收式制冷机理论与实验研究

利用工业企业300℃以下烟气余热实现工作区域供冷,解决企业生活区域供冷的同时实现节能减排。建立了余热式氨水吸收式制冷的热力学模型,在此基础上通过实验验证了不同操作条件下制冷系统运行的状态。针对实验样机得到余热烟气温度为280℃时系统存在最优的能源利用效率,冷却水进口温度升高5℃,制冷系数COP下降了0.047,实验样机COP不低于0.42,为优化利用低品位余热资源的制冷系统提供一定的理论基础。     

一种新型分布式功冷联产系统性能研究

提出一种新型分布式功冷联产系统,有机整合了小型燃气轮机、氨水蒸汽动力装置和吸收式制冷装置。燃机排烟的高温热量用于驱动氨水蒸汽动力装置做功,烟气低温热量和氨水透平排汽热量用于驱动吸收式制冷装置,实现了烟气余热的梯级利用。模拟结果表明,新系统的等效发电效率和(火用)效率分别为45.3%和35.5%,比参比系统分别高出7.5和8.6个百分点。系统(火用)分析和参数敏感性分析表明,燃机排烟余热的梯级利用是系统性能提高的主要原因。新系统为提高分布式供能系统的总体性能提供了一种新方法。     

小型全热回收新风机组模拟及性能分析

空调过程中,新风与排风之间的高效热回收是实现加大新风量并控制新风能耗的有效手段.本文提出一种新的热回收方式,将通过吸湿性液体的全热回收过程、吸湿性液体除湿过程与间接蒸发冷却过程三者相结合以实现新风与排风之间的全热回收,并利用空调冷凝器排热驱动除湿过程.对新风机组进行了模拟,结果表明机组能够实现很高的热回收效率.通过参数分析,找出影响机组性能的主要参数,为实验研究提供了指导.     

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.     

一种输出冷功比可调的新型功冷联供系统性能研究

本文提出一种新型氨水功冷联供复合循环系统。该系统包括一个氨水工质动力/制冷子循环和一个吸收式制冷子循环,并通过分流和混合过程耦合而成,其主要特点是当工作参数保持不变时,只改变分流比即可使系统输出冷功比在一定范围内连续变化。新系统可采用燃气轮机、燃气内燃机或高温燃料电池的排烟等中低温余热作为该系统的驱动热源。对分流比和再沸器出口工质温度变化对系统性能的影响进行了参数分析,结果表明,通过增加分流比可提高系统的输出冷功比和系统的联供效率。     

柴油机多品位余热回收低损跨临界联合循环

为高效低损回收柴油机多品位余热,本文提出了一种跨临界有机朗肯联合循环,其中高温级循环用于回收温度较高的发动机排气余热和废气再循环(EGR)余热,低温级循环回收发动机冷却水余热、增压空气余热、与高温级循环换热后的排气余热和EGR余热。本文对联合系统高温级工质选择多种高温型工质,并对系统热效率、回收功、效率及整体效率随高温级最大压力的变化规律进行模拟分析。结果表明存在一个最优的高温级最大压力P_(maxh),使得随着P_(maxh)的增大,系统热效率先上升后下降,工质均存在热效率η(th)的最大值。甲苯不论是热效率还是效率均表现出较好的性能,并且使柴油机效率提高了6.86个百分点。     

双轴跟踪太阳能驱动甲醇分解的动力系统研究

提出了一种双轴跟踪的中低温太阳能甲醇分解与化学回热耦合的动力系统。集热单元采用双轴跟踪的抛物槽式集热器;利用导热油吸收中低温太阳能和烟气余热从而间接分解甲醇;所生成的合成气进入燃气轮机燃烧作功,烟气驱动制冷和供热,实现冷热电输出。镜场采用双轴跟踪,余弦损失消除,集热效率得以提升。通过系统集成,将烟气余热和中低温太阳能转化为化学能,能量品位提高,并且化学回热作为中低温太阳能的备用能源技术,有利于系统稳定运行,延长系统运行时间。在设计工况下,系统的一次能源利用率为78.55%,太阳能净发电效率达22.61%。研究结果为高效利用太阳能提供了有效途径。     

一种基于内燃机余热回收的冷电联供系统

本文建立一种基于内燃机余热利用的冷电联供系统,构建了热力学数学模型,研究了关键热力参数对联供系统热力性能的影响。结果表明:布雷顿循环透平膨胀压比的降低、压气机进口温度的降低及透平进口温度的增加,均有利于系统热力性能的提升;有机朗肯循环透平进口压力的增加能使得系统的电能输出及总效率增加;喷射式制冷循环喷射器进口工作蒸气压力增加能提高制冷量及制冷效率。为了获得联供系统的最佳设计参数和性能,采用遗传算法,对系统进行单目标优化,得出此联供系统最大效率能达到54.22%,此时电能输出为31.58 kW,制冷量输出为3.15 kW,系统能较好地回收内燃机余热。     

采用焦炉煤气为燃料的SOFC-CCHP流程方案研究

本文基于分布式能源利用的思想,以固体氧化物高温排气驱动制冷机系统及供热系统同时产出一定量的电功、冷量和热量实现能量的梯级利用。通过ASPEN PLUS软件对SOFC-CCHP系统建模,设计出两种SOFC-CCHP流程方案——热水型余热锅炉系统和蒸汽型余热锅炉系统,并对系统进行分析。研究得到在两系统SOFC效率为55.17%时,采用蒸汽型余热锅炉比采用热水型余热锅炉系统净电效率提高2.58%,总效率提高了3.04%;此外采用热水型余热锅炉产生的热媒水量和制冷量也低于采用蒸汽型余热锅炉的系统,这是由于热水型余热锅炉损失较大,因此采用蒸汽型余热锅炉SOFC-CCHP系统有较好的经济性,应用前景广泛。     

一套新型冷电联供系统的性能研究

构建了一套新型利用低品位热能驱动的冷电联供系统,由无泵的有机朗肯循环(ORC)与氯化钙/氯化钡-氨两级吸附制冷机组成,热流体首先对无泵的ORC系统加热发电,在利用无泵的ORC系统的出口热流体来对两级吸附式制冷机的吸附床进行加热制冷,在实现冷电联供,同时实现了能量的梯级利用,大幅提高热量炯的利用效率。该新型冷电联供系统主要针对的对象是太阳能、地热能以及工厂余热等利用。     

蓄能型液体除湿冷却空调系统的建立与实验研究

本文提出了一种蓄能型液体除湿蒸发冷却空调系统的设计方案,并基于此方案搭建了一个制冷量为3 kW的蓄能型液体除湿蒸发冷却空调系统实验台。通过电加热器模拟60~80℃的低品位热源(太阳能、发动机排气余热、工业余热等),以LiCl水溶液作为除湿溶液,主要研究了在系统稳定运行时,各环境参数对此除湿蒸发冷却空调系统性能系数COP的影响情况。     

基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供系统

将水平井蒸汽辅助泄油(SAGD)技术运用于稠油开采可提高采收率,对超稠油油藏的开发具有重要意义。但伴随着SAGD工程的生产运行,大量中低温余热热能被浪费。针对稠油开采余热利用问题,本文设计了一种基于SAGD稠油开采余热利用的冷热电三联供系统,构建了系统热力学模型,利用Aspen HYSYS软件进行模拟计算,分析了关键热力学参数对系统热力学性能的影响。结果表明:卡琳娜循环的蒸发压力降低,透平进口温度增加,以及调整氨气组分为0.7,均有利于增加循环发电量、余热回收率和拥效率;低温制冷循环压缩比和冷凝温度的降低,可以提高制冷量和制冷效率;按卡琳娜循环余热回收率92.5%计算,系统最多可回收余热9.25×10~5 MJ/h,按0.9 CNY/kW·h电价计算,系统可带来约270万元/年的经济效益。