小型低温余热发电系统性能分析

采用R123作为循环工质,建立了小型低温余热回收系统的理论模型和试验系统,分析了膨胀机转速对容积效率、热电效率、系统不可逆损失的影响.研究结果表明,在试验转速范围内,涡旋膨胀机容积效率随着转速的增加而增加,计算值高于试验值;系统热电效率的计算值随着转速的增加而降低,试验值先增加后减小,并低于理论值;系统不可逆损失随着转...     

单螺杆发动机在不同进气压力下的实验研究

为了改善原有气动发动机的缺陷,提出了一种新型的气动发动机—单螺杆膨胀机,其具有容积效率高、结构控制简单、噪声低、寿命长等特点。为了测试单螺杆膨胀机的各项性能,建立了单螺杆膨胀机压缩空气动力系统,对膨胀机在不同进气压力下进行了实验研究.实验结果表明:随着进气压力升高膨胀机输出功率及总效率升高,而气耗率下降,即膨胀机在高进气压力下具有较好的动力性能、经济性能和较高的总效率。     

变负载有机朗肯循环系统实验研究

电力供给侧面临热源高效利用和电网侧波峰波谷对电厂变负荷运行的要求,本文针对发电系统变负荷运行工况,在实验热源功率及温度分别为100 kW和110℃下,研究负载和膨胀机转速变化时,有机朗肯循环发电系统净效率及部件实际运行特性的变化规律。主要结论为:系统净效率随着负载功率和膨胀机转速的增大而增大,当负载为6 kW和膨胀机转速为3000 r/min时,系统发电净效率最大,为4.8%。膨胀比和工质泵等熵效率随负载功率和转速的增加而增大,膨胀机入口处过热度的变化规律与之相反;当系统效率最大时,膨胀机膨胀比、等熵效率与入口过热度分别为4.4、53.5%及8.8℃。     

有机工质离心透平设计与变工况性能研究

本文以R123为流动工质,进行离心透平级的一维热力计算,并通过数值模拟分析ORC离心透平级内流动情况及变工况性能。结果表明:在设计工况下,数值模拟结果与一维设计结果基本一致,功率与效率偏差在1%以内,符合设计要求。在变工况下,进汽压力在0.33~0.88 MPa变化时,效率随进汽压力增大先增大后减小,流量和功率随进汽压力增大而增大;背压在0.10~0.18 MPa变化,在临界工况下运行,效率和功率随着背压的增大而减小,流量保持不变;初温改变对透平生能影响较小,效率变化范围在1%以内;转速变化时,流量不变,效率先增大后减小,设计转速下效率最高。     

有机朗肯循环与吸附制冷串级连接的可行性研究

提出了一种新型串级连接,即将有机朗肯循环(ORC)与氯化钙/氯化钡两级吸附式制冷机组串联起来。ORC系统工质选为R245fa,假设等熵效率与功电转化效率乘积为0.4,当膨胀机进口压力从0.6 MPa变化到1.1 MPa,能量效率、效率、发电量变化范围分别是3.9%~5.5%、34%~31.5%、392~600 W,如果增加回热器后,能量效率从4.2%变化到6.0%;利用压缩空气模拟工质R245fa推动膨胀机,当进口压力为1 MPa时,膨胀机的等熵效率与功电转化效率乘积是0.53,发电量为300 W;两级吸附式制冷系统,当热源温度从75℃变化到95℃,制冷量、能量效率及媚效率变化范围分别是1.42~2.2 kW、13.4%~16.8%、18.1%~16.6%;有机朗肯循环与两级吸附制冷串连起来,热源温度为98℃时,系统总的能量效率为11.8%,媚效率为23.7%,发电量为560 W,制冷量是2.2 kW.     

R410a双级制冷循环性能研究

基于两级节流、中间完全冷却的R410a双级制冷循环,建立了热力学模型并进行了性能分析。结果表明,随着双级循环中间压力的升高,系统制冷量和耗功均降低,系统COP先升高后降低,系统存在最优中间压力,并且对应最优中间压力存在最优中间温度。与单级循环相比,双级循环的高压级压缩机排气温度低于单级循环的排气温度,约低35.47℃,双级循环系统COP提高了约7.41%。■分析表明,蒸发器■损失最大,约占总■损失的42.78%,其次,冷凝器■损失占32.50%;压缩机■损失最小,约为16.70%,其中,低压级压缩机■损失比高压级压缩机高约28.60%。由双级循环中膨胀机代替节流阀循环的分析得出,膨胀机循环性能COP比节流阀提高了约42.24%,■损失降低约23.74%,膨胀机循环无论在参数优化还是性能改善方面,均比节流阀循环具有一定优势。     

双节流跨临界CO_2两相流引射制冷系统的实验研究

文中介绍在跨临界CO_2制冷系统中采用的双节流装置,第一膨胀阀用来控制高压侧压力,第二膨胀阀用两相流引射器代替,以回收系统膨胀功。对双节流装置引射制冷系统的性能进行了实验研究,分析了两段式喷嘴几何尺寸和工况变化对引射器性能和系统COP的影响。实验结果表明,在固定工况下,随着第一喷嘴扩张角的增加,引射比和压缩机耗功先增大后减小,而系统制冷量和系统COP呈相反的趋势;随着第一喉部当量直径的增加,引射比和系统COP都先增大后减小。在固定几何尺寸下,蒸发温度为-1℃和-3℃时,系统COP和引射比分别取得最大值;随着气冷器出口压力的升高,引射比逐渐增加,而系统COP逐渐减小。     

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。     

两级跨音湿蒸汽离心透平的设计与气动分析

以湿蒸汽为流动工质,利用一维方法,进行了两级跨音湿蒸汽离心透平的气动初步设计,并采用平衡凝结流动模型,对该两级透平进行流道优化设计与性能分析。所设计的离心透平在进汽干度为0.995 kg/kg、压比为10.15的设计工况下,功率为250.62 kW,轮周效率为82.838%。在变工况条件下,通过调节转速、蒸汽干度、进汽压力、进汽温度与出口背压,获得了两级跨音湿蒸汽离心透平的性能变化规律。结果表明:低转速下小膨胀比的透平效率高,高转速下大膨胀比的透平效率高;进汽干度大的透平效率高;随着膨胀比的增大,效率先增大后减小,存在最佳膨胀比对应的极大值。     

环周进汽型两相流升压装置的实验研究

对环周进汽型变截面通道内超音速汽液两相流升压装置进行了系统的实验研究,实验中进汽压力为0.15～0.4MPa,进水压力为0.2～0.6 MPa,汽水面积比为0.5～9.0.实验结果分析表明,装置的升压性能随汽水面积比的增加先上升后降低.最佳而积比随进汽压力的增加而减小,随进水压力的增加而增加.同时对装置的耗汽性能进行了...     

CO_2跨临界动力循环性能理论及实验研究

非常规工质动力循环具有高效回收低品位热能的显著优势,CO_2环境友好,是较为理想的利用低品位热能的动力循环工质。采用理论和实验方法研究了CO_2跨临界动力循环的理论循环性能和膨胀机性能。研究结果表明,无回热时导热油出口温度随加热压力的升高而升高,并且不随膨胀机进口温度的变化而变化;有回热时导热油出口温度受回热器换热的影响存在极大值。随着超临界加热压力的升高,循环热效率和净输出功率存在极大值;回热能够显著提高循环热效率和净输出功率。初步实验结果表明内部泄露对CO_2滚动转子膨胀机性能具有重要影响,为提升膨胀机性能需尽量降低膨胀机内部泄露。     

带闪发器中间补气的R32空气源热泵系统性能实验研究

针对R32空气源热泵系统存在的冬季制热性能下降、排气温度过高等问题,本文对使用闪发器的中间补气空气源热泵系统性能及影响因素进行了实验研究。结果表明,系统相对补气量、制热量及压缩机耗功均随着相对补气压力的升高而增大,排气温度则随着相对补气压力的升高而降低,而制热COP在环境温度高于-5℃时,随相对补气压力升高而减小,在环境温度低于-5℃时,随中间压力升高而呈先增加后减小趋势,系统最佳相对补气压力约为1.2。与传统空气源热泵系统相比,带闪发器的R32中间补气热泵系统的制热量及压缩机耗功均大于传统系统,排气温度则低于传统系统;当环境温度高于-3℃时,传统热泵系统制热COP高于闪发器中间补气系统,而当环境温度低于-3℃时,闪发器中间补气系统制热COP高于传统热泵系统。     

CO2膨胀机内部快速降压相变膨胀过程的可视化试验研究

随着对于CO2膨胀机研究问题的不断深入,相关的一些影响膨胀机效率和稳定性的关键性问题随即被提出,其中膨胀机内部流体的膨胀相变过程是重要的影响因素之一,本文通过对膨胀机的内部改造,添加LED内部光源,嵌入承受高压的石英玻璃视窗,并结合CO2热泵系统以及高速摄影仪图像采集系统,建立了膨胀机内部流动可视化观测试验台,进行了一系列探索试验,捕捉了不同转速下、不同质量流量的多组连续数据图像,基于图像处理技术,获得了一些膨胀相变过程中的相关信息,并结合膨胀机性能曲线研究了相变过程与膨胀角度的变化关系,希望能为以后高效膨胀机开发提供参考依据.     

三级离心压缩机非定常流动与交变应力的数值研究

以三级天然气离心压缩机为研究对象,采用非定常流动和流固耦合方法,研究了离心压缩机在三种转速、多个流量工况下的内部非定常流动和叶片交变应力。研究表明:流场关键监测点处的压力脉动以叶片通过频率为主,在偏离设计工况下压力脉动频率成分较复杂,但是以叶片通过频率为主导;同一工况下,监测点压力脉动幅值逐级增加;同一转速下,随着流量增大,叶片交变应力幅值呈现出先减小后增加的趋势,并且随着转速提高而增大。     

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。     

离心式透平的变工况特性研究

本文以完全气体为流动工质,进行离心透平级的气动设计与性能研究。采用数值模拟方法,对所设计的离心透平级进行设计工况及变工况条件下的三维稳态流场分析。结果表明:在设计工况下,流道内的流场合理,流线流畅,气动性能符合预期;在变工况条件下,当转速一定,随着背压的降低,流量缓慢增大,效率先缓慢下降,再迅速下降。随着背压的升高,流量和效率都是先缓慢下降,再迅速下降;涡流的出现会导致变工况点的效率的迅速下降;转速增大对流量几乎没有影响,转速增大可使最佳效率点向压比p_2/p_1小的方向移动;转速减少对流量也几乎没有影响,转速减少可使最佳效率点向压比p_2/p_1大的方向移动;进口温度的变化对级效率影响较小,质量流量随进口温度的增大而降低。     

制冷剂充灌量对冷藏柜制冷性能影响的试验研究

冷藏柜制冷剂容量较小,系统中制冷剂充灌量的变化对制冷性能会产生很大的影响。通过改变系统中制冷剂充灌量,研究了制冷性能参数随制冷剂充灌量的变化趋势,为合理确定制冷剂充灌量提供了一定的依据。随着制冷剂充灌量的增加,蒸发压力和冷凝压力升高,蒸发器换热温差减小,过热度减小,冷凝器换热温差增大,过冷度增大;冷凝压力和蒸发压力压差增加,压比减小;压缩机平均功耗先减小后增加,制冷量则先增加后减小。     

亚临界CO2冷库制冷系统性能实验研究

为研究亚临界CO₂冷库制冷系统性能,建立制冷系统压缩机数学模型,分析压缩机吸气温度对输气量、容积效率等性能参数的影响。搭建亚临界CO₂冷库制冷系统试验台,分析储液器出口气、液质量比对系统性能的影响。结果表明,当吸气压力恒定时,吸气温度升高,压缩机实际输气量及容积效率均有小幅度提升。随着储液器出口气、液质量比增大,系统制冷量及压缩机功耗均升高,而系统COP呈先增大后减小的趋势。在气、液质量比为0.16时,COP达到最大值为1.95。     

喷水推进轴流泵的水力设计及性能分析

借鉴陆用轴流泵设计经验,利用Concepts NREC软件设计了三种不同安装角的喷水推进轴流泵,并采用三维雷诺平均N-S方程和S-A湍流模型对其流场和性能进行数值仿真。计算结果表明:叶片安装角对喷水推进轴流泵的性能和流场影响较大,动叶进口安装角减小6°后效率可提高3%~5%,叶片进口的狭窄高压区明显改善,动叶吸力面分离区和分离流动损失明显减小,叶片载荷分布更加均匀;静叶进口安装角减小后扬程和效率都有所提高,静叶出口的流场形态得到改善,角区分离得到控制、回流损失减小。     

小型煤层气液化流程优化分析

新疆、陕西、山西等我国很多地区都拥有丰富的煤层气资源,高效的低温液化技术能够显著提高我国煤层气资源的利用率。基于克劳特循环建立了煤层气液化流程,分析了分流膨胀气比例、压缩机出口压力对系统性能参数的影响。结果表明:通过选取合适的分流气比例可使得液化系统性能最优;煤层气中氮含量不会改变上述规律,而氮含量的提升会降低系统性能。进而针对克劳特液化循环液化率低的缺点,提出了用膨胀机代替部分节流阀并且置于低温换热器前的新循环。研究发现在压缩机出口压力低于4 MPa时,低压态新循环的系统性能参数要优于克劳特循环。在系统压缩后压力为3.0 MPa时,低压态新循环的液化率比克劳特循环高25.3%,单位液化功耗降低3.8%;在压缩机出口压力高于4.0 MPa时,高压态新循环的系统性能参数要优于克劳特循环;在压力为5.0 MPa时,高压态新循环液化率高3.33%,单位液化功耗低3.66%。