基于(?)分析的空分流程对比研究

以内、外压缩空分流程为对象,通过AspenPlus模拟计算获得系统总(火用)损失,(火用)效率及压力(火用)、温度(火用)、跑冷(火用)、分离(火用)占设备(火用)损失的比例,探讨两类流程的区别。研究发现:压缩、精馏及换热设备损失是空分系统(火用)损失的主要来源;内压缩流程主换热器、过冷器的传热损失比例大于外压缩流程;相对传统的外压缩流程,内压缩流程在生产液体及高压产品方面表现更优。最后探讨了一种基于空分流程产品冷(火用)与膨胀节流过程产生冷量的变化关系来进行流程比较的方法。     

太阳能高温电解水蒸气制氢系统热力学分析

本文对太阳能高温电解水蒸气制氢系统进行了设计.该系统以太阳能为唯一的一次能源,采用太阳能分频技术,提供高温电解水蒸气制氢所需的电能和热能.此外,利用余热回收器回收电解产物的余热.热力学分析表明:(1)系统制氢效率可达34.8%;(2)太阳能聚光-分频热电联产装置是系统能量和(火用)损失最大的环节.提高电解温度和降低操作电压可减小电解环节的(火用)损失.     

基于菲聂尔透镜的聚焦太阳能PV/T 系统热电性能研究

本文建立了基于菲涅尔透镜的聚焦型PV/T热电联产系统的一维稳态传热模型,对六种不同结构的PV/T系统的热、电效率和(火用)效率进行了计算,利用(火用)效率作为评价标准对六种系统进行了比较.分析表明采用聚焦型PV/T系统,在牺牲少量发电效率的基础上,可以获得具有一定温度的热能;增添玻璃盖板虽然能够减少热损失,但同时使得系统的光学效率降低,减少电池上的能量密度,反而使得系统的(火用)效率降低1%;环境恶劣的情况下,应将集热管外加保温腔体,透镜起到盖板和聚光器的双重作用,在不损失发电量的同时可以提高系统的热效率.     

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。     

利用液氮冷能的小型天然气液化流程

为了简化小型天然气液化流程中的制冷装置,增加产品的收益率,设计了一种利用液氮冷能且带精馏的天然气液化流程,在得到液化天然气(LNG)的同时得到液化石油气(LPG)。采用HYSYS软件对流程进行模拟,选取P-R方程计算天然气气液相平衡特性,以生产单位质量的LNG耗功最小为目标函数进行优化,得到了关键节点参数,主要分析了塔内工作状况和换热器管路的热负荷分布情况。结果表明:塔的操作压力对产品纯度影响很大,换热器过大的温差和负荷造成了主要的火用损失,LNG回收率大于90%。     

热工问题的分析

本文在热工问题的(火用)分析方面作了下列各项工作: 1.提出了四种工程意义明确而又严密的(火用)效率定义,并分别对各种具体情况提出了各类热工设备的合理的(火用)效率定义。 2.对高速稳定流动的理想气体工质的作功能力(总(火用)e~*),进行了分析,分析指出除常数零(火用)e_0外,总(火用)e~*系由两类不同质的作功能力所组成,由此引入了两个新概念:总焓(火用)e_i*和总压(火用)e_p*。由于新概念的引入,就区分了两类不同质的作功能力,这是热工问题(火用)分析的一个新发展。 3.指出了用(火用)分析法进行热工设备的最优分析,能否得到比热效率法更为合理的结果,这需视两种分析法的目标函数随分析对象的变化是否一致而定。 4.关于薄弱环节(火用)分析,本文指出了薄弱环节的确定,不仅需要进行纵的比较,而且还需要进行横的比较,也要注意区分两类不同质的作功能力((火用))的损失。     

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.     

(火积)理论在热功转换过程中的应用探讨

分析和讨论了(火积)理论在热功转换过程的应用及其局限性.对Carnot循环的分析表明,Carnot循环中系统的(火积)是平衡的,但(火积)和熵之间不存在dG=T2dS这样的联系.对于一般热力学过程,分析表明,在热量传递到内可逆循环中间接对外做功时,现有的(火积)理论可用于系统的分析.讨论了热功转换过程分析中(火积)理论与熵理论的不同.分析表明,两个理论的分析角度及优化输出功的前提条件是不同的.熵产从可用能损失的角度分析热功转换过程,而(火积)理论则从热量势能消耗的角度.当输入系统的可用能给定或者输入系统的热量及热量进、出系统的热力学力给定时,熵产最小化对应于输出功最大;对于(火积)理论,则当输入系统的热量及热量进、出系统的温度给定时,最大(火积)损失对应于最大输出功.同时,它们各自均有局限性.当相应的前提条件不满足时,最大(火积)损失或最小熵产可能不与最大输出功相对应.     

GAX循环的α-h图热力学分析

本文分别对单级氨水吸收式制冷循环和GAX循环进行了计算机模拟,在热源温度TH为120℃、TM为25℃、TL为5℃的情况下,两个循环的制冷系数分别为0.589和0.776,GAX循环高出31.8%。(火用)效率分别为15.4%和27.4%,GAX循环高出77.9%。在α-h图上别对两个循环的热力学结构进行了比较分析,认为循环的改进取决于热机子循环的热力学完善程度,GAX循环与单级循环内部的热泵子循环的(火用)需求是相同的,只是由于GAX循环改善了热机子循环的过程耦合结构,减少了(火用)的消耗而获得了整个循环的增益。     

聚光太阳能PV/T空气集热器能量和(火用)效率分析

文中建立了带有散热翅片的复合抛物面聚光太阳能PV/T空气集热器内部传热过程的一维稳态数学模型,对传热过程进行了数值模拟,对集热器热、电、(火用)和净电效率进行了计算.分析了空气质量流量、入射光强度、风速对集热器的空气温度及系统各效率的影响.结果表明:随着入射光强度的增加,空气进出口温差、热和(火用)效率是增大的,而电效率则有所降低.随着空气流量的增加,系统的净电效率和进出口温度差是降低的.通过计算可知集热器的(火用)效率在18%～11%,热效率可达65%,净电效率低于2%,并明显受空气质量流速的影响.     

LNG化学能与冷(火用)综合梯级利用的多重联合循环

本文提出了综合梯级利用LNG化学能和冷(火用)的多重联合循环。住对多重联合循环系统集成的设计构思基础上,通过不同物性工质和不同循环方式的系统集成,实现了LNG化学能和冷(火用)的高效梯级利用。新循环的(火用)效率与参比循环相比提高了2.3个百分点。本文成果为更高效综合利用LNG提供新的构思和方案。     

R22/R23自动复叠低温冷柜的分析

对一采用 R2 2 / R2 3自动复叠的低温冷柜进行了试验研究 ,建立该装置各部件火用分析模型并分析各部件火用流情况。结果显示该装置中压缩机的火用损最大     

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。     

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．     

利用LNG冷(火用)的准零CO2排放循环探析

本文研究利用LNG冷(火用)来完善燃用它的热机性能,既提高了效率,又能回收用LNG燃料热机的唯一主要排放-CO2.这种系统的温度区间横跨大气温度,会有很多新的特点值得探索.作为前期研究,本文建议了两种新循环,分别基于Brayton循环与超临界Rankine循环,且分别适用于LNG超临界及亚临界汽化过程.文中对此两种循环进行了分析计算与讨论,说明建议是可行的,热机效率可达60%以上,且同时基本回收所有燃烧产生的CO2.     

混合工质内复叠节流制冷机的分析及初步实验研究

本文对采用多元非共沸混合物工质的内复叠节流制冷循环进行了热力分析.采用分析的方法对制冷循环各部件进行了分析,同时比较了混合工质一次节流循环和内复叠循环热力性能.同时文章报道了混合工质内复叠节流制冷机的初步整机性能测试实验结果.     

多元混合工质内复叠节流结合涡流管复合循环的热力分析

针对多元混合工质内复叠节流循环和涡流管的特点 ,提出了一种新的复合循环流程 ,以期达到液氮以下的制冷温度。建立了适当的涡流管热力学模型 ,采用火用分析方法对复合制冷循环各部件进行了分析。在相同的条件下 ,对复合循环和内复叠循环的热力特性进行对比 ,结果表明 ,采用复合循环可以提高整个循环的火用效率 ,完全可能达到液氮以下的制冷温度     

中低温余热与甲醇化学间冷相结合热力循环研究

本文基于探讨中低温余热与清洁合成燃料间接燃烧相结合的能量释放新思路,揭示同时降低燃烧过程品位损失和提高低品位能的功能力的机理。采用图象佣分析方法,明确地指出甲醇间接燃烧佣损失减少的原因。从系统集成角度,探讨燃气轮机循环中利用压气机间冷的低温热与甲醇吸热裂解相结合的热力循环,并研究和揭示该循环热力特性规律。本文为能量释放新机理的研究和构思新颖中低温余热的热力循环提供基础依据。     

混合工质中低温热力循环特性研究

本文从热力学第二定律角度出发,对氨水混合工质中低温动力循环进行了分析。通过与简单蒸汽循环的比较,揭示了混合工质热力循环的特性及本质,指出工质蒸发换热过程的匹配及冷凝过程是混合工质循环高效的关键。为了改善冷凝过程,可采用分馏冷凝系统取代传统的冷凝方式。同时,本文还探讨了一些基本规律,明确了余热回收过程中中低温段换热匹配的重要性     

铅基堆超临界CO2复合循环发电系统热力学分析

本文对比了再压缩超临界CO2 (S-CO2)循环、蒸汽朗肯循环、He布雷顿循环分别应用于铅基堆的最优热学性能,明确了S-CO2循环与铅基堆结合较传统循环的热力学优势。为进一步提高再压缩S-CO2循环的效率,以跨临界CO2 (T-CO2)循环为底循环构建了再压缩S-CO2/T-CO2复合循环,探讨了不同顶循环透平入口温度、压力和压缩机入口温度条件下系统性能的变化规律,对比了S-CO2/T-CO2复合循环和S-CO2循环的热学性能。结果表明:铅基堆再压缩S-CO2循环发电系统较传统循环形式具有更高的热效率;构建的S-CO2/T-CO2复合循环能够有效提高S-CO2循环的效率,在所研究参数范围内,S-CO2/T-CO2复合循环的热效率和效率比S-CO2循环分别最大可提高约4.8%和8.3%;再压缩S-CO2循环和S-CO2/T-CO2复合循环热学性能随顶循环关键参数变化规律具有一致性。