基于超音速两相膨胀的新型CO2制冷循环研究

提出了一种基于超音速两相膨胀的新型CO2制冷循环,开展热力学分析和模拟计算.结果 显示:在空调温区工况,新型CO2制冷循环COP较现有性能相对最优的CO2跨临界制冷循环COP提升了63.2％,且系统运行高压大大降低;自然工质气体添加剂对循环性能有较大影响,加入C2H6和N2后制冷温度更低,加入C2H6可提高相对卡诺效率...     

新型喷射制冷循环的研究

本文提出了利用双元工质在降低压缩比的同时降低蒸发温度的新型喷射制冷循环,由于双元工质低温域蒸发产生的双相流压缩过程也得到了圆满的解决;并且对R11取代物进行了研究．文中介绍了R123,R141b,R123／R141b,R123／R141b和R141b／R142b的实验及数据分析结果．实验结果显示了新型喷射制冷循环的优越性．     

喷射/压缩制冷循环的能量与■分析

为发现影响喷射/压缩制冷循环的关键部件提高循环性能,本文对该循环进行模拟分析。引入涉及关键尺寸的两相喷射器等面积混合模型和压缩机半经验模型,对R1234ze为工质的喷射/压缩制冷循环进行能量和■分析。结果表明:喉部面积比对喷射器及循环的性能有重要影响,存在一个最优值。随着冷凝温度的上升,机械性能系数COP_m、■效率降低,总■损增加。随着蒸发温度的上升,COP_m增加,■效率和总■损降低。部件■损排前三位的分别是压缩机、冷凝器和蒸发器,减少这些部件的损失是提升循环性能的关键。     

CO2两相流引射循环制冷系统性能的数值模拟

对引射器内部简化热力学模型进行了改进,建立了CO2两相流制冷系统的数学模型.利用MATLAB语言编写程序对该系统性能进行了模拟计算,分析了工况参数及引射比对引射循环系统性能的影响.模拟结果表明:CO2两相流引射循环制冷系统在较低的引射比条件下,就可以实现稳定运行,系统COP对气冷器出口温度的变化比较敏感,同时存在最优高压侧压力使系统COP达到最大;对于不同工况条件,CO2两相流引射循环制冷系统的COP比同工况条件下的传统系统的COP,理论上分别提高了11％ ～18％.     

褐煤热泵预干燥超临界CO2循环发电系统理论研究

褐煤含水量高,直接燃烧发电存在效率低、投资大的问题。为此,本文提出了一种集成褐煤热泵预干燥的超临界二氧化碳循环发电系统,并建立了超临界二氧化碳循环发电系统和褐煤热泵预干燥系统的耦合计算模型,以某660 MW发电系统为例,对直燃褐煤发电系统和褐煤热泵预干燥发电系统进行对比分析。结果表明：褐煤发电系统通过热泵干燥褐煤可以使系统发电效率提高1.44%,发电标准煤耗率降低8.06 g·(k Wh)^-1;分析发现,预干燥褐煤使得锅炉燃烧损降低高达4.47%,排烟耗散降低0.35%,从而使系统效率提高1.29%,燃烧损和排烟耗散降低是系统节能的主要原因;干燥机效率、褐煤干燥程度和热泵COP越高,褐煤热泵预干燥发电系统节能效果越显著。     

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。     

O2/CO2气氛下循环流化床煤燃烧SO2排放

在热输入功率50 kW的循环流化床O₂/CO₂燃烧试验装置上研究燃煤SO₂排放特性及石灰石脱硫机理。结果发现,未添加石灰石时,O₂/CO₂气氛下SO₂排放量比相同O₂浓度的空气气氛下低;随着O₂浓度的升高,排放量升高。相同钙硫摩尔比下,O₂/CO₂气氛下石灰石的脱硫机理以直接脱硫为主,脱硫效率比空气气氛下高;随着O₂浓度的增加,石灰石脱硫效率提高。     

跨季节土壤蓄冷过冷商超CO2制冷系统性能分析

本文针对商超冷冻冷藏系统节能降碳的需求,提出了跨季节土壤蓄冷过冷商超CO₂制冷系统,通过将冬季的冷能存储于土壤,夏季提取出来用于对气体冷却器出口的流体进行过冷,以改善高环境温度下CO₂制冷系统的性能。基于土壤蓄/释冷系统的热阻–热容模型,建立跨季节土壤蓄冷过冷商超CO₂制冷系统的动态仿真模型,选取北京与哈尔滨作为典型城市,对土壤蓄/释冷系统的温度场进行分析,并进一步对系统热力学性能和能效进行分析。结果表明城市气候对系统蓄/释冷模式影响显著,在环境温度较高的地区采用跨季节土壤蓄冷过冷技术时系统具有更高的过冷度和排气压力,并且系统能效提升更加显著,北京和哈尔滨在典型周内平均COP提升率分别为8.97%和8.33%。     

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。     

基于PC-SAFT的CO2混合工质相平衡计算

统计缔合流体理论(PC-SAFT)能够应用于CO₂动力循环中CO₂混合工质物性的预测。PC-SAFT状态方程在计算CO₂混合工质气液相平衡时,其收敛性较差。本文介绍一种利用基于基团贡献法的蒸气压估算方法为PC-SAFT状态方程提供初值,从基团角度来预测CO₂混合工质气液平衡的方法。该方法在很多情况下的准确度高于Refprop 9.0计算结果,尤其在较高的CO₂比例下。对于温度滑移较大的CO₂混合工质计算中,该方法不会计算出Refprop 9.0中不平滑的尖点,避免了在一些情况下出现反常的计算结果,是一种稳定可靠的计算方法。     

CO_2跨临界制冷循环中应用两相螺杆膨胀机的理论分析

本文在介绍利用环保、安全的ＣＯ２作为制冷剂的跨临界循环的基础上,分析了系统各部件的■损失情况,并通过与常规工质对比,提出了采用汽液两相螺杆膨胀机取代系统中节流阀的方法。该方法可明显提高系统的ＣＯＰ,具有广阔的实际应用前景。文章结合ＣＯ２超临界流体的实际特点,对研制、开发ＣＯ２两相螺杆膨胀机提出了设计思想和建议。     

超临界CO2布雷登循环热电联供系统多目标优化

本文研究了以超临界CO₂布雷登循环为原动机的热电联供系统,对系统主要运行参数进行了分析,得到运行参数对于系统热力学性能和经济性能的影响规律。同时,以一次能源利用率和单位输出成本作为目标函数,采用多目标遗传算法对系统进行了优化;在优化结果的基础上,通过TOPSIS法决策出最优解,并与单目标最优解进行对比。结果表明,透平进口温度、透平进口压力和压缩机进口温度的增大有利于系统效率的提高;作为代价,成本也相应增加。在热电比0~4范围内,尽可能增大热电比能够最大程度上降低系统的单位输出成本,提高能源的利用率。     

跨临界制冷循环中应用两相螺杆膨胀机的理论分析

本文在介绍利用环保、安全的CO2作为制冷剂的跨临界循环的基础上,分析了系统各部件的损失情况,并通过与常规工质对比,提出了采用汽液两相螺杆膨胀机取代系统中节流阀的方法。该方法可明显提高系统的COP,具有广阔的实际应用前景。文章结合CO2超临界流体的实际特点,对研制、开发CO2两相螺杆膨胀机提出了设计思想和建议。     

新型氨吸收式动力/制冷复合循环的热力学分析

在Kalina循环的基础上,本文提出了一个改进的吸收式动力/制冷复合循环,在logp-T图上分析了该循环的热力学原理,基于综合热效率η和（火用）效率ψ两个评价指标,通过模拟计算,研究了新循环的热力学原理和能量特性,发现新循环与Kalina循环的η分别为19.50％和14.54％,新循环比Kalina循环提高34.10％;两个循环的ψ分别为31.60％和31.19％。本文还研究了新循环的精馏塔进料浓度、透平出口压力对η和ψ的影响。     

低压两相自然循环密度波不稳定性的研究

1引言自从美国三哩岛事故和（前）苏联切尔诺贝利事故以来,科学家们努力改进反应堆的安全性。新一代轻水堆引人了固有安全的概念,其中的一个新概念就是使用自然循环来带走堆芯的热量［‘］。自然循环是依靠系统冷热流体间的密度差所形成的浮升力来驱动流体克服流动阻力?..     

CO2混合工质冷电联合循环非设计最佳运行组分研究

本文针对耦合在冷藏车上的CO₂混合工质冷电联合循环系统,对其道路运行时的非设计性能进行分析。首先,根据道路运行参数,对内燃机的工况变化区间进行了归类划分;随后,依次建立了稳态设计模型和非设计计算模型。计算结果显示,对于整个道路工况下不同的发动机运行工况,最佳的混合工质CO₂充注比例不同;另一方面,对于整个道路运行工况下的综合性能表现,考虑非设计运行与只考虑稳态设计的系统最优混合工质CO₂充注比例相近。     

CO2跨临界循环中膨胀过程的对比与分析

本文对于CO2超临界流体的等熵膨胀和等焓膨胀过程进行了热力学分析、计算和对比,发现等熵膨胀过程与等焓膨胀相比,增大了有效制冷量,增大的数值略大于所回收的膨胀功.而且对于减小节流损失的回热循环和膨胀机循环进行了分析和对比,对于选用原则给出了具体的判定方法.本文还进行了膨胀机中膨胀过程的热力学分析,分别得出了超临界区和两相区的膨胀功来源,及变化规律.经分析,本文作者认为可以采用闪蒸破碎模型简化汽液两相流绝热膨胀基本特性方程.最后,本文对膨胀机实际工作的不可逆因素进行了分析.     

O2/CO2气氛下CO对煤焦异相还原NO影响的研究

为揭示O₂/CO₂燃烧过程中高浓度的CO对煤焦异相还原NO的影响,在1073 K温度下使用山西褐煤在卧式炉上进行了实验。分别对O₂/CO₂浓度比及CO浓度下NO的还原特性进行详细实验研究。研究结果表明:在O₂/CO₂气氛下,O₂浓度为30%时具有较高的还原率;相同O₂浓度下O₂/CO₂气氛较空气气氛NO还原率高,表明在CO存在的条件下,高浓度的CO₂会促进NO的还原;当CO浓度从1.5%逐渐升高时,NO的还原率逐渐降低,到CO浓度为5%时,NO还原率比没有加入CO时还要低,而在空气气氛下CO浓度的变化对NO的还原率影响较小。     

两相自然循环流量漂移的分岔研究

本文基于分岔理论及DERPAR数值算法,运用均相模型计算得出典型沸腾两相自然循环系统的静态分岔解图。讨论了系统压力、欠热度、阻力等参数对运行稳定性及输热能力限的影响。通过采用不同冷凝器模型,研究了冷凝模型与参数对流量漂移特性的影响。并将结果与漂移模型计算结果进行比较,结果可为两相自然循环回路设计、运行提供参考。     

高功率TEA CO2激光器两波长激光切换输出技术

以TEA CO2激光器通常采用的平-凹光学稳定腔为基础,提出了一种新的波长选支方法——输出窗口镀膜选支方法。利用一台高平均功率TEA CO2激光器进行了选支实验研究,结合现有光学镀膜技术,得到了中心波长为9.3 μm的激光单谱线输出,其单脉冲能量及平均功率与激光器原中心波长10.6 μm单谱线输出的相应参数基本相当。研究发现,以相同单脉冲能量激光照射热敏纸时,中心波长9.3 μm激光光斑与中心波长10.6 μm的明显不同。同时,还设计出两波长窗口密闭免调切换装置,在一台激光器上实现了10.6,9.3 μm两个中心波长激光同等功率水平的免调切换输出,切换位置误差小于5″,密封性能满足使用要求。