油润滑压缩机驱动的脉管型双活塞斯特林制冷机的实验研究

脉管型双活塞斯特林制冷机采用脉管(热缓冲管)将膨胀活塞从低温端移至常温端,提高了系统的可靠性.本文采用油润滑压缩机作为脉管型双活塞斯特林制冷机的驱动源,利用弹性膜传递声功并将制冷机侧的工作气体与压缩机侧被污染的气体隔开,解决了大功率无油润滑压缩机成本高且难以获得的问题.初步实验以氦气为工质在2.5 Mpa、15 Hz工况时,-80℃获得了200 W的制冷量,-9℃获得了400 W的制冷量.为低成本、高效率、-80℃温区的大制冷量制冷机提供了一个新的选择.     

油润滑压缩机驱动高效脉冲管制冷机的研究

本文设计并加工了一台油润滑压缩机驱动的直线型脉冲管制冷机,压缩机和制冷机之间安装有弹性膜片,该弹性膜可以传递声功同时将压缩机侧工作气体与制冷机侧工作气体隔开,从而使油润滑压缩机作为斯特林型脉冲管制冷机的驱动成为可能,解决了使用传统无油直线压缩机成本昂贵的问题。经过系统实验,制冷机在以氦气为工质,充气压力2MPa,工频15Hz时,在80K获得28.5W制冷量,输入电功680W,电冷转化相对卡诺效率达到11.52%。     

混合工质制冷的液化空气储能系统分析与优化

本文提出了一种采用混合工质制冷的液化空气储能循环,构建了完整的液化空气储能热力系统循环流程以及热力计算分析模型。原料气由单级压缩机驱动的混合制冷机液化,采用丙烷进行预冷,利用遗传算法进行组分优化,开展了设计工况下系统热力学研究。典型工况下,系统的电–电转化效率ηC为43.89%,液化比功耗SPC为0.2306 k Wh·L^-1,系统品质因数FOM为74.64%。研究发现随原料进气压力的增大,ηC和FOM均增大,SPC逐渐减小。与基于Claude液化流程的储能系统进行对比,结果表明本文提出的系统循环性能较优,可为实际工程应用提供参考和依据。     

低温氦气离心风机气动设计及变工况性能预测

低温氦气离心风机是超导磁体循环预冷系统的关键驱动设备,其性能优劣直接影响整个预冷系统的性能。本文按真实气体模型计算气体的热物性,自主开发了离心压缩机初步气动设计和变工况性能预测程序,对以低温氦气为工质的离心风机进行初步设计和变工况性能预测。基于三维流场数值仿真分析验证该低温离心风机内部流动情况和级性能。结果显示：低温氦气离心风机在各工况下都有良好的气动性能,本文所建立的气动设计及性能预测方法准确可靠,可用于磁体循环预冷系统低温氦气离心风机的初步设计与性能评估。     

一种新型分凝分离式混合工质内复叠节流制冷机的实验研究

混合工质节流制冷机正在许多方面获得越来越广泛的应用。文中提出了一种新型分凝分离式内复叠节流制冷循环 ,设计了一种具有内部传热和传质的分凝分离器并用此来代替传统的气液分离器 ;建立了相应的单级油润滑制冷压缩机驱动的实验系统 ,并分别进行了 1 2 0 K和 1 80 K两个温区的实验研究。在 1 30 K时获得了 60 W的制冷量 ;1 35K时获得了 74W的制冷量 ;1 55K时获得了 2 65W的制冷量。     

复叠系统低温级制冷剂的循环性能对比实验

通过实验测试,比较了不同冷凝温度和蒸发温度下复叠系统低温级常用制冷工质R13、R23、R503和RS08B的COP、压比及制冷量等循环性能,又结合各制冷工质的环境性能、热工性能,分析了现有常用复叠系统低温级制冷工质各自的优缺点,为新工质的开发及进一步的制冷性能对比实验工作提供了有益的帮助.     

直线电机驱动热压缩机数值模拟及实验研究

提出了一种利用活塞与气缸间间隙充当回热器的热压缩机系统,利用编制的程序,分析了充气压力,加热温度.余隙容积、活塞与气缸之间间隙.工质等对直线电机驱动的热压缩机系统性能的影响.研制了直线电机样机驱动热压缩机样机并进行了系统实验研究,得到了阻力元件、活塞与气缸壁壁间隙、热端加热温度对冷腔和热腔内压力峰-峰值的影响,表明He...     

基于3D打印的微微型混合工质J-T制冷器实验研究

微微型节流制冷器在微小元件和制冷应用中有广阔的前景。本文通过对搭建一微型压缩机驱动的微型混合工质节流制冷器系统,取得初步结果。该微微型J-T节流制冷器采用3D打印技术,通道特征尺寸为0.1 mm,突破了传统机械加工的极限。通道深宽比达到8:1。初步实验表明,微微型J-T节流制冷器达到了230 K温区。由于采用微型压缩机驱动,系统结构紧凑,可在便携生物储存设备、低温医疗以及电子器件冷却等领域应用并能长期运行。     

船用新型闪蒸气再液化工艺设计与分析

液化天然气(Liquefied natural gas,LNG) 因单位热值二氧化碳排放量低、 能量密度高、 清洁等优点, 成为世界能源市场上增速最快的化石燃料. 利用液化系统对 LNG 储运过程产生的闪蒸气(Boiled off gas,BOG) 进行液化回收, 不仅有显著的经济效益, 同时可以满足环保要求. 基于 LNG 运输过程中 BOG 再液化需求, 本文设计了带冷量回收的新型混合工质再液化系统, 同时建立了4 种常规 BOG 液化系统模型, 利用化工流程模拟软件分析了典型工况下各系统的工作原理及内部能量传递关系, 并对比了不同工况下各系统性能. 结果表明, 在所设进出口条件下: 当 BOG 组分为纯甲烷时, 混合工质液化系统比功耗及所需冷却水量明显低于氮膨胀液化系统, 新型混合工质液化系统比功耗最低为0.53 kWh· kg-1 ;BOG 流量每增加100 kg· h-1 , 氮膨胀液化系统功耗增加约100.05 kW,而带冷量回收的液化系统功耗仅增加63.60 kW. 当 BOG 组分中氮气含量增加时, 液化率降低, 所需的制冷量、 冷却水量均降低; 当氮气含量约为5 % 时存在最小比功耗, 此时氮膨胀系统比功耗最小为0.96 kWh· kg-1 , 带冷量回收的混合工质液化系统比功耗最低为0.51 kWh· kg-1 . 带冷量回收的新型混合工质再液化系统结构紧凑、 能耗更低, 是应用于 LNG 船舶 BOG 再液化工艺的优选方案之一.     

几种中高温热泵工质的循环性能实验研究

出于对工质自身环境特性和系统运行性能对环境的综合影响的考虑,对理论循环性能优良的HCFCs工质HCFIC124、HCFC142b,含有HCFCs的二元混合工质MB3B、 MB3C、 MB1B和三元混合工质MT1C,在冷凝温度为60～90℃的中高温热泵工况范围内,进行了循环性能对比实验研究.实验在水-水蒸汽压缩式热泵实验台上、以指定工质侧参数的实验方式进行.结果表明, 6种工质的实验循环性能优良.与ODP为0、具有在冷凝温度为80℃以上的工况范围应用潜力的代表性工质HFC245fa相比,在HFC245fa适用的实验工况范围内,6种工质的压缩机排气温度均高丁HFC245fa; MB1B.MT1C系统的COP明显高丁HFC245fa,其余4种工质系统的COP略高于HFC245fa;6种工质系统的制热量均明显高丁HFC245fa.     

几种国外新型的小型天然气液化流程分析

液化流程的设计是小型天然气液化装置开发研制的关键。文中介绍了国外天然气液化装置研究机构和设计制造公司所提出的几种小型天然气液化流程,阐述和分析了其液化方法和特点,指出国外小型天然气液化流程制冷主要采用了天然气膨胀循环,制冷剂膨胀循环和混合制冷剂循环;其液化装置采取了模块化定制成撬块的思路,并且考虑了环保性。认为膨胀制冷方法在小型天然气液化流程中将得到广泛的应用。     

小型撬装式天然气液化流程模拟与分析

基于中国绝大多数天然气田储量不大,而且分布较分散,离天然气管道较远,因此小型撬装式天然气装置在中国具有广阔的应用前景。小型撬装式天然气装置要求设备少、结构紧凑、操作简单、可靠性高、适应性强、操作弹性大。这对于净化与液化流程提出了更高的要求。采用化工流程软件HYSYS,对单阶混合制冷剂流程,氮气膨胀流程和带丙烷预冷氮气膨胀流程三种工艺流程进行了模拟分析,并以单位能耗为指标对上述三种流程进行了优化。结果发现带丙烷预冷氮气膨胀流程换热平均温差较小,而且能耗较低、流程简单、启动快、操作与维护方便,是比较适合于小型撬装式液化天然气装置的流程。     

煤制天然气液化流程初步研究

鉴于煤炭清洁利用的必要性以及国内天然气供不应求的格局,煤制天然气(SNG)具有了一定的发展空间。以液化的方式储运煤制天然气是应对我国特殊的天然气市场结构的较好选择。而由于煤制天然气与常规天然气不同的组成,特别是氢气的存在,需要为其设计专门的液化流程。为了给流程的设计提供参考,在HYSYS软件上模拟分析了常规天然气液化流程(氮气膨胀流程和混合制冷剂流程)用于液化煤制天然气的可行性及其特点,发现常规天然气液化流程可以用于液化煤制天然气,只是流程的单位能耗稍有增加。另外,还通过模拟分析了精馏分离氢气对液化流程所产生的影响。     

小型天然气液化装置研究进展和关键问题

介绍了小型天然气液化装置的特点,概括和分析了国内报道的国内外小型天然气液化装置,分析了小型天然气液化装置研究的一些关键问题。指出小型天然气液化装置的研究是一项系统工程,主要涉及到三方面的内容,即液化流程设计和模拟、液化设备设计和选型、液化装置调试和整改,并对这三方面进行了深入分析,认为针对小型天然气液化装置的低温理论和技术的发展将提高小型天然气液化装置的效能。在进行小型天然气液化装置的研制时应立足于使设计的小型天然气液化装置国产化,取得自主知识产权,力求形成商业化规模。     

自复叠制冷循环中混合工质泄漏性能的研究

尽管自复叠制冷循环越来越广泛的用于深冷及普冷领域,对于循环中工质泄漏特性的研究却较少。以非共沸混合工质两相区的等温泄漏为基础,分析了在自复叠循环装置中各部件的泄漏对工质组成的影响,其中发生在冷凝器出口处、气液分离器和蒸发器出口处的泄漏对工质组成影响较大。以采用非共沸混合工质R600 a/CO2的自复叠低温冷冻箱为例,研究了不同泄漏点不同泄漏率的泄漏特性。结果说明当工质泄漏时混合工质组成和循环性能发生变化,在蒸发器出口处的泄漏对循环性能影响最大;当泄漏引起循环工质组成发生较大变化时,压缩机变容量和变压力比调节能力明显降低,此时系统不能满足设计工况的要求,工作性能变差。     

SMR型LNG装置入口节流负荷调节特性的模拟研究

SMR液化工艺在小型LNG工厂中得到广泛应用,由于LNG工厂经常运行于非设计工况下,因此负荷调节方法及调节特性十分重要。文中将基于HYSYS的工艺流程模拟与离心式压缩机性能仿真相结合,建立了SMR装置的变工况数学模型及工艺模拟方法,并对采用压缩机入口节流方法调节负荷时的调节特性进行了模拟研究。结果表明,在60%～100%负荷范围内,入口节流方式进行负荷调节有很好的效率,但当负荷降至50%以下时,调节效率会下降。采用入口节流调节负荷时应协调节流压力与冷剂循环量,并优先满足压缩机高效工作的要求。文中的模拟方法及结果对LNG装置的操作运行及设计有理论上的指导意义。     

Performance of a Single-Family Heat Pump at Different Working Conditions Using Small Quantity of Propane as Refrigerant

The performance of a domestic heat pump that uses a low quantity of propane as refrigerant has been experimentally investigated. The heat pump consists of two minichannel aluminium heat exchangers, a scroll compressor, and an electronic expansion valve. It was charged with the minimum amount of refrigerant propane required for the stable operation of the heat pump without permitting refrigerant vapor into the expansion valve at incoming heat source fluid temperature to the evaporator of +10°C. The inlet temperature of the heat source fluid passing through the evaporator was varied from +10°C to ?10°C while holding the condensing temperature constant at 35°C, 40°C, 50°C, and 60°C, respectively. The minimum refrigerant charges required at above-tested condensing temperatures were found to decrease when the condensing temperature increased and were recorded as 230 g, 224 g, 215 g, and 205 g, respectively. The results confirm that a heat pump with 5 kW capacity can be designed with less than 200 g charge of refrigerant propane in the system. Due to the high solubility of propane in compressor lubrication oil, the amount of refrigerant which may escape rapidly in case of accident or leakage is less than 150 g.     

LNG装置部分负荷下动态特性的仿真研究

天然气MRC液化装置的动态运行特性对其设计和操作运行有指导意义.MRC系统的动态特性主要取决于循环工况和离心机组运行工况的匹配.采用HYSYS软件建立了液化工艺模型,采用相似准则和工作特性曲线对离心机组的运行工况进行模拟计算.其中特性曲线采用描点并插值查表法进行计算.对部分负荷下液化单元的动态特性进行了仿真研究.在同样...     

焦炉气低温氢分离流程制冷循环

我国每年随焦炉气排放到环境中的氢气是数百亿立方米。文中提出分区液化的低温分离法将焦炉气中的氢分离并同时液化。通过CH4及N2的理想蒸汽制冷循环计算,结果表明CH4的制冷系数是N2制冷系数的2.7倍,而相应卡诺效率是1.6倍。通过Ne、H2、He的理想气体制冷循环计算,结果表明Ne的制冷系数和热力学完善度都最高。从热力学角度而言,可分别采用CH4和Ne作为制冷剂组成制冷循环。     

无回热混合制冷剂循环(MRC)液化天然气流程的系统模拟

针对混合制冷循环液化天然气流程的热力学研究进行流程的系统模拟。系统介绍了第一个多股换热器前高低压制冷剂之间不进行回热的典型混合制冷循环液化天然气流程的计算方法;指出了进行此类流程计算时应注意的事项:针对特定的参数进行了全流程的模拟,得到了流程各节点压力、温度、焓、熵、汽液两相流量、总流量、汽液两相摩尔分率;同时得到了流程中压缩机耗功、丙烷预冷量、制冷剂流量、各换热器的换热量等表示流程性能的参数