基于超音速两相膨胀器的新型CO2热泵与制冷循环研究

综合性能优异的自然工质CO₂在改善环境问题方面具有重要作用。基于环保安全的CO₂,采用制冷效率较高、结构简单、无运动部件的超音速两相膨胀器作为膨胀降温装置,构建新型CO₂热泵与制冷循环,对新循环进行热力学分析和模拟计算研究。结果显示,理想的热泵循环最大热泵系数COP_h为5.83、最大制冷系数COP_c为4.90,展现出良好的制热制冷性能;空调温区工况,新型CO₂制冷循环COP_c为6.69,是现有制冷性能相对最优的CO₂跨临界制冷循环COP的1.63倍,且系统运行压力降低,安全性可靠性提高;冰箱温区工况,COP_c随STPE入口压力的增大稳定在3.5附近,相对卡诺效率保持在0.78左右。研究表明,基于超音速两相膨胀器的新型CO₂热泵与制冷循环具有一定的发展潜力,为CO₂利用提供一种可能的参考。     

CO2跨临界系统在冷藏车上的应用研究

采用CO₂双缸滚动转子压缩机搭建冷藏车用制冷机组,在焓差室内测试车厢温度(T_a)、压缩机频率(f)与排气压力(P_d)对排气温度(T_d)、制冷量(Q₀)和能效比(COP)的影响,分析机组用于冷藏车的可行性,适用的冷藏车类型及最佳运行方式.结果表明：名义工况下,Q₀=1.47 kW,COP=0.91,满足运输用制冷机组标准.在环境温度T_w=30℃,车厢温度T_a=0℃时,机组最大制冷量为Q₀=2.43 kW,因此机组可适用于车厢容积18m³内的D类冷藏车.用于上述冷藏车时,机组最佳运行方式为：预冷工况下,车厢温度T_a>5℃时,采用f=140 Hz,P_d=10 MPa运行;车厢温度T_a≤5℃时,采用f=140 Hz,P_d=9 MPa运行;运输工况下,采用f=80 Hz,P_d<...     

跨临界CO2热泵循环能效、经济性与环境性分析

为研究不同循环初始投资成本、生命周期成本及环境影响因子的区别,以及不同循环在不同运行工况下的性能。建立单级CO₂热泵循环(SSHP)、带回热器的单级CO₂热泵循环(SSICHP)、双级CO₂热泵循环(TSHP)、带回热器的双级CO₂热泵循环(TSICHP)的热力学、经济性和环境性模型,并建立多目标综合评价体系。结果表明：SSICHP、TSHP、TSICHP的热力学性能及环境影响因子较SSHP有所提升,双级压缩的能效比较单级压缩提高15%以上,但初始投资成本增加;在SSHP和TSHP中加入回热器后,初始投资成本分别降低2%、6.6%,生命周期成本分别降低5%、11.2%;SSICHP的经济性较好,TSICHP的能效比及环境性较好。     

CO2混合工质动力循环系统的动态特性对比

利用余热回收技术回收重载柴油机缸套水及排气余热是提高能源利用率的有效手段之一。搭建了三种形式的CO₂混合工质动力循环系统,并用实验数据进行标定及验证。并针对内燃机多变工况的特点,对比了三种不同系统在不同外部条件阶跃下的动态响应特性。结果表明,预回热系统能显著提高系统的输出功。随着系统部件的增多,系统响应速度逐渐变缓。研究结果为CO₂混合工质动力循环系统的实际运行提供理论指导。     

超声场强化超临界CO2萃取除虫菊酯的初步研究

本文以除虫菊花中的除虫菊酯萃取为对象,研究用超临界CO2对其萃取时,施加超声场对萃取物降解及萃取速率的影响.结果表明,在实验范围内施加超声场(200kHz,200W电功率)没有引起超临界CO2流体"空化",从而没有使易分解组分除虫菊酯降解;施加超声场可以提高除虫菊酯的萃取速率,且对萃取速率的影响比用水为共溶剂强,在实验范围内,萃取优化工艺条件为萃取压力(20MPa);施加超声场(200kHz,200W电功率);萃取温度(40℃);添加共溶剂水(0.5ml水/g干花);CO2流量(2.0L·min-1).     

R404A/CO2复叠式制冷系统的熵分析

为了研究R404A/CO₂复叠式制冷系统的性能,对其进行了热力学分析。采用理论计算和熵产最小法分析蒸发温度T_e、冷凝温度T_k、冷凝蒸发器的传热温差△T等参数对该系统的性能、部件及整个系统的熵产的影响。结果表明,给定T_e、T_k和△T时,在最佳低温级冷凝温度下,系统COP取得最大值,系统总熵产取得最小值;高温级节流阀和压缩机、冷凝蒸发器和低温级压缩机的熵产约占总熵产的80%。     

低CO2排放的太阳能/甲醇互补系统热力经济性分析

基于品位匹配和多能源综合梯级利用的原则,本文提出了低CO₂排放的太阳能与化石能源互补发电系统LESOLCC,并对其进行了热力经济性能分析。所提系统以甲醇为燃料,中低温太阳能首先提供甲醇重整反应的反应热,从而转化为富氢合成气的化学能,实现品位提升;其次通过燃烧前对CO₂的捕集,实现燃料的清洁燃烧,最终在高效联合循环中实现其热功转换。结果表明:基本工况下,系统当量效率达到55.1%,比投资为833$/kW,发电成本为0.124$/kWh,回收期17年;与相同化石燃料输入及CO₂捕集水平的尾气捕集CO₂的常规燃气-蒸汽联合循环（CC-Post）相比,发电成本下降了10.1%,充分显示其优越性。     

K9玻璃在脉冲CO2激光作用下的热应力分析

根据已建立的理论模型,计算得到了K9玻璃受脉冲CO2激光辐照时产生的热应力分布,研究了热应力的时间特征,在分析样品尺寸对损伤结果影响的基础上,提出了K9玻璃抗激光损伤的最佳半径。结果表明：K9玻璃产生的热应力损伤主要由环向应力控制,热应力以热冲击波的形式在样品内传播,大小随时间变化而来回振荡,且激光脉冲结束后比激光作用时间内产生的热应力要大。这说明若样品在激光加热期间产生的热应力不足以造成材料破坏,则有可能会在其后的冷却过程中产生更大的热应力,材料将会在冷却过程中发生破裂。根据样品参数对损伤结果的影响,进一步验证了K9玻璃抗激光损伤最佳半径的通用性。     

CO2激光写入旋转折变型长周期光纤光栅的制作及理论分析

提出了一种光纤横截面折射率变化呈旋转非对称变化的长周期光纤光栅（R-LPFG） 结构,并利用多层圆波导理论和横截面折射率离散分析方法,结合模式耦合方程组和数值求解方法理论分析了这种光栅的模式耦合特征.理论分析表明R-LPFG纤芯基模主要与一阶非对称包层模发生耦合,当光栅旋转度逐渐变大时,R-LPFG基模会与一阶非对称包层模的奇模和偶模同时发生耦合,这就会使原来单一的谐振峰逐渐分裂成双峰,这是常规光栅类型所不具有的透射谱特征.由于R-LPFG的双峰来自同一对耦合模式,它们对温度的响应很相似,因此可利用双峰间 关键词： 光纤传感 光纤光栅 2激光')" href="#">CO₂激光 旋转折变     

结合碳捕集的SOFC-sCO2布雷顿循环集成系统性能分析

固体氧化物燃料电池是将化学能转化成电能的全固态能量转换装置,被认为是极具前景的绿色发电系统。本研究提出了结合碳捕集的固体氧化物燃料电池-超临界二氧化碳布雷顿循环集成系统,通过阳极尾气富氧燃烧实现低能耗碳捕集,并利用s CO₂再压缩布雷顿循环回收燃烧室余热提高系统效率。模拟结果显示,该集成系统在设计工况下的净发电效率为59.74%,二氧化碳捕集量为134.50 kg/h。此外,关键工作参数对系统性能的影响分析结果表明,合理的阳极尾气再循环比、燃料利用率和燃料流量是确保系统安全高效运行的必要前提。     

CFETR超临界CO2锂铅双冷包层第一壁热工水力学分析

基于CFETR超临界CO2锂铅双冷包层基本结构,对超临界二氧化碳冷却第一壁方案进行了热工水力学分析。采用计算流体力学(CFD)的方法,通过限定第一壁最高温度,分析了流道间距、壁面粗糙度、流道尺寸和内壁面热流密度对驱动功率、出口温度和内壁面温度的影响,并与氦冷方案进行了比较,为后续包层结构设计提供参考。结果表明,减小流道间距、增大壁面粗糙度可以获得更好的冷却性能。增大流道极向尺寸可以有效降低驱动功率,而增大流道径向尺寸可以有效降低内壁面温度。考虑第一壁与增殖区换热后,内壁面最高温度会有较大提升。此外,超临界二氧化碳冷却第一壁所需的驱动功率小于氦气的驱动功率。