基于Kalina循环的内燃机余热回收系统的热力学研究

本文利用Kalina循环吸收内燃机(ICE)尾气余热,研究了ICE负荷、氨水浓度等关键参数对系统热力学性能的影响,并通过回收年限分析了系统的经济性。研究表明,较高的ICE负荷或氨水浓度可以改善系统性能;ICE常用负荷下,采用较低的透平入口压力可以获得更高的净输出功和热效率;ICE负荷或氨水混合物浓度越高,Kalina系统投资的回收年限越短,但如果ICE负荷小于25%,Kalina系统的回收年限将超过ICE的使用寿命。     

高温热泵回收油气生产低温余热室内模拟试验及应用研究

油田生产过程中产生大量低温污水,目前这些污水多用于回注或排放。如能将这些余热资源充分利用,油气生产过程能耗可降低20%以上,同时又可减少热"污染"。针对热泵系统冷凝过程和蒸发过程特点,提出了新的冷凝过程传热和蒸发过程传热计算模型;结合油田低温余热情况,研制成功了HTHPE(High-temperature heat pump Experiment)模拟试验装置。利用HTHPE模拟试验装置进行相关试验,回归出3个经验关联式,据此分析了参数变化对系统指标的影响。利用引进的工业用热泵,对大庆某采油厂进行流程改造,进行了工程试验。研究结果表明,以热泵装置回收油气生产过程中的低温余热,节能效果显著;由于投资、运行成本和能源定价等因素限制了热泵的推广应用。     

乳品行业低温余热回收系统性能分析

针对乳品行业排风风量大但品位低的特点,本文提出利用排风余热代替蒸汽来预热干燥空气的余热回收系统.在构建预热器、回热器和主加热器等部件热量流模型的基础上,建立了不包含中间节点参数的系统整体热量流模型.结合某奶粉厂运行数据对模型进行求解,结果表明,该系统将排风温度由90℃降低到42.58℃.在给定热负荷下,通过匹配中间回路...     

内燃机余热回收有机朗肯循环系统研究综述

有机朗肯循环(Organic Rankine cycle, ORC)系统是一种回收内燃机余热的有效方案之一,目前受到越来越多的关注。由于内燃机余热形式多样,温度梯度大且存在变温特性,基本有机朗肯循环用于回收内燃机余热有一定难度。本文对内燃机有机朗肯循环系统的相关研究进行了综述,以余热最佳匹配循环为基础,分别从工质和系统结构方面对比分析了超临界ORC,混合工质ORC,双回路ORC和添加额外回路ORC四种方案。采用温熵(T-S)图映射法,根据有机朗肯循环与理想循环的接近度,总结了多种有机朗肯循环系统用于内燃机余热回收的潜力。分析发现在相同的循环系统下,具有较高临界点的工质和有较大的温度滑移的混合工质更有优势,相同工质下,双回路ORC和添加额外回路的ORC是解决内燃机余热波动的合理方案之一。     

新型带热回收装置的热泵空调系统的应用研究

传统的风冷式热回收热泵系统只有在制取生活热水这段时间内是高效运行的,而传统的水冷式热泵系统难以实现冬季的热泵循环,设计一种新型的风水冷热水空调系统,在热回收器上连接冷却塔,在夏季制冷运行中,将不需要热回收的那部分热量完全通过冷却水带走,保证系统都能在较高性能系数的状态下运行。经过实际工程运行验证,系统的最高制冷性能系数可以达到3.5,最高综合性能系数可以达到6.5,达到了节能的目的。     

高炉冲渣水余热回收的可行性研究

根据高炉冲渣水的余热特点,提出了一个采用分离式热管换热器的余热回收的方案。文中对余热回收方案中换热设备的结构特点进行了描述。     

基于新型S-CO2动力循环的内燃机余热回收

为了有效回收内燃机的废热,基于超临界CO₂(S-CO₂)再压缩循环,提出了一种新型的S-CO₂动力循环,并建立了相应的热力学模型,以分析系统的热力学性能,研究透平入口温度和系统压力对循环性能的影响。结果表明,在设计工况下,系统的净输出功为33.06 kW,热效率和效率分别可以达到35.86%和67.90%,余热回收率为58.70%。随着高压透平入口温度的升高,循环效率增加而净功减少。随着低压透平入口温度升高,循环效率和净功均增加。此外,存在再压缩机出口压力使净功和循环效率达到最大。     

余热回收利用的高温热泵系统混合工质选择研究

开展高温热泵混合工质的理论研究,分析采用不同非共沸混合工质时热泵系统的热力学性能、经济性和环境性。研究结果表明:与纯工质相比,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)和R245fa/R290(0.7/0.3)等优选的十三种混合工质时,热泵系统的压缩机排气温度与压力均有下降,系统COP明显提升,其中采用R161/R245fa(0.3/0.7)混合工质时热泵系统的COP最高。采用混合工质时热泵系统的投资回收期均相对于纯工质有所降低,其中采用propyne/R245fa(0.3/0.7)时热泵系统的投资回收期最短,其后依次为R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R600(0.5/0.5)、R161/1butene(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)等。同时,相对于其他混合工质,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)和R245fa/R290(0.7/0.3)时热泵系统的TEWI值较低,环境性更好。综合而言,采用R161/R245fa(0.3/0.7)、RC270/R245fa(0.2/0.8)、R245fa/R290(0.7/0.3)、R600/R1270(0.6/0.4)和R161/R600(0.4/0.6)等五种混合工质时综合性能较好,其中采用R161/R245fa(0.3/0.7)时热泵系统综合性能最佳。     

工业制冷系统组合式热回收节能方案研究

为改善氨工业制冷系统的运行能效和经济性,对螺杆式制冷机组系统,提出一种回收压缩机氨蒸气显热部分冷凝热和油冷却器润滑油余热的组合式热回收方案。该方案在压缩机排气管上增设氨热回收器,在油分离器和油冷却器之间增设油热回收器。理论计算表明,热回收系统所回收的总热负荷相较于压缩机输入功率的百分比R_(t,p)可达84. 2%～99. 6%,而组合式热回收系统的综合性能系数COP_c比无热回收制冷系统的COP高29. 0%～62. 5%。系统改造实例表明,本组合式热回收方案节能效益显著,系统改造投资的静态回收期较短。     

基于粒子群优化算法的测光红移回归预测

星系的红移在天文研究中极其重要,星系测光红移的预测对研究宇宙大尺度结构及演变有着重要的研究意义。利用斯隆巡天项目发布的SDSS DR13的150 000个星系的测光及光谱数据进行分析,首先根据颜色特征并基于聚类的方法对星系进行分类,由分类结果可知早型星系的占比较大。对比了三种不同的机器学习算法对早型星系进行测光红移回归预测实验,并找出最优的方法。实验中将星系样本中u, g, r, i, z五个波段的测光值以及两两做差得到的10个颜色特征作为输入数据,首先构建BP网络,使用BP算法对星系的测光红移进行回归预测;然后利用遗传算法（GA）优化BP网络各层参数,将优化后的GA-BP算法应用于早型星系的回归预测试验中。考虑到GA算法的复杂操作会影响预测效率,并且粒子群算法（PSO）不仅稳定性高且操作简单,因此将粒子群算法应用到星系样本中早型星系的测光红移回归预测实验中,进而采用粒子群算法优化BP网络（PSO-BP）。实验中将光谱红移作为期望值,采用均方差（MSE）作为误差分析指标来评判三种算法的精度,将PSO-BP回归预测结果与BP网络模型、GA-BP网络模型进行比较。由实验结果可知,BP网络的MSE值为0.001 92,GA-BP网络的MSE值0.001 728,PSO-BP网络的MSE值为0.001 708。实验结果表明,所用到的PSO-BP优化模型在精度上优于BP神经网络模型和GA-BP神经网络模型,分别提高了11.1%和1.2%;在效率上优于传统的K近邻（KNN）测光红移估计算法, 克服了KNN算法中遍历所有数据样本进行训练的缺点并且其泛化性能优于其它BP网络优化模型。     

基于PSO-DE算法的污水处理优化控制研究

针对污水处理系统能耗过大,变量多,非线性和滞后严重等特点造成的控制困难问题,提出了基于改进型粒子群的算法的优化控制。粒子群算法具有自适应控制,全局搜索等优点但本身存在早熟收敛及在进化后期收敛速度慢等缺点,通过优势互补思想引入差分进化算法,新算法结合两者优势有效提高粒子在全局的寻优效率,建立对应的混合算法优化模型,并与普通粒子群算法优化进行比较,结果证明了该算法在保证出水水质的前提下做到降低能耗。     

沼气内燃机烟气余热ORC热电联产系统研究

以青岛市某污水处理厂为例分析了该厂现有沼气热电联产系统存在能源利用率及?效率低的问题,并提出了内燃机烟气余热+ ORC热电联产的余热利用方式.通过对改进后系统经济性、环保性及热工性进行计算分析,得到改进后的系统在满足污水厂中温厌氧发酵需热量的前提下全年发电量可增加60.2万kW·h,预计2.67年可收回初投资成本,相比...     

耦合热泵换热器的原理及变工况性能研究

工业能耗占我国总能耗超过70%,而其能源利用效率不足50%,因此工业余热高效回收利用是节能减排的重要途径之一。热泵技术是提升能量品位的有效方法,但吸收式热泵需要配置三个不同温度品位的热源或热汇,而电动热泵受热力学循环、工质物性、压缩机耐温耐压限制以及避免润滑失效一般只能工作于有限温度范围(<100℃)之内,因此该研究将吸收式循环与压缩式循环进行深度耦合,用于直接回收工业余热制取高温热水,同时确保压缩机的安全稳定运行.该文首先分析耦合热泵换热器的运行原理,其次建立了耦合热泵换热器的数学模型,最后对模型进行求解分析了关键参数对耦合热泵换热器性能影响变化规律。在设计工况下,当制取133℃热水时,耦合热泵换热器COP达到3.6,压缩机排气压力为1.2 MPa,排气温度为79℃,远低于压缩机耐温耐压上限和润滑油失效温度,因此耦合热泵换热器在利用余热制取高温热水或蒸汽领域具有一定的应用潜力。