冷中子源逆布雷顿循环氦制冷机性能分析和优化

运用能量守恒和(火用)分析方法,对冷中子源氦制冷逆布雷顿循环过程进行热力分析和(火用)分析.找出了系统(火用)效率和各部件(火用)损失随着压缩机压比、膨胀机等熵效率、跑冷量、换热器冷热流体平均温差变化的规律,并提出减小循环跑冷量、换热器内冷热流体温差,以及提高压缩机压比、膨胀机等熵效率、物料分配均匀度以提高循环性能和系统(火用)效率的措施.基于换热器内部冷热流体温差分布对循环性能影响的分析,设计了膨胀机预冷循环方案,该方案的(火用)效率相对于基本循环提高了24 %.     

制冷系统的(火用)效率分析

在简要地阐述了制冷系统(火用)析的基础上,对单级压缩氨制冷循环和双级压缩氨制冷循环进行了 详尽的(火用)损失及(火用)效率的计算,进而可以得知系统各个环节能源利用的情况.同时简单地介绍了减少(火用)损失、 提高(火用)效率的一般措施     

高效双压氦液化循环研究

为了实现氦液化系统的高效性,提出了一种新型双压氦液化循环,探索在相同的高压压力下,流程参数、部件效率、系统液化率及(火用)效率等重要参数随中压压力的变化规律．结果表明：改变中压压力,流程液化率随着中压压力的增加而增加,而(火用)效率随之减小,当中压压力为7.0×10⁵ Pa时,液化量为90.46 L/h,(火用)效率达到最大值18.6%,当中压压力为12.5×10⁵ Pa时,液化量和(火用)效率分别为107.4 L/h和17.5%;双压氦液化循环相较于modified-Claude(修正-克劳德)循环,减小了节流阀处的损失,同时降低了系统功耗,提高了系统整体的(火用)效率．     

两级复叠式低温预冷设备的(火用)分析

为了辅助某换热器的性能实验并深入研究低温制冷机的性能,自行设计并搭建了一个两级复叠式低温预冷实验台.该实验台在低温级循环中加了一个回热器和冷凝器,当高温级循环辅助启动后,低温级循环可通过自身回热而实现独立运行并达到-60 ℃的制冷温度.采用(火用)分析方法对系统进行了分析,计算了各部件及整个系统的(火用)损失和(火用)效率,结果表明:高温级各部件的(火用)损失大于低温级各部件的(火用)损失;高温级气体冷却器及低温级回热器的(火用)效率较低.     

地埋管地源热泵系统源侧（火用）分析

摘要：建立了地埋管地源热泵系统的源侧热力学（火用）分析模型,模型中考虑了持续热扰动和环境温度变化对产出（火用）的影响,并对不同气候区域和不同埋深地埋管换热系统进行了（火用）分析．结果表明,长期运行时,环境温度的变化对欠用增量有显著影响,合理控制热泵的运行时间可以使系统获得较高的（火用）增量;埋深的减小使泵耗功明显增加,甚至会高于系统从热源得到的（火用）增量,而埋深超过100m时,深度的增加对提高火用增量来说并不经济．提出了地埋管换热器（火用）效比这一参数,对评价地埋管换热器获取（火用）增量的效率、经济性,以及确定地埋管地源热泵系统合理的运行时间有理论指导意义．     

SKS炼铅氧气底吹炉的(火用)分析

为揭示SKS氧气底吹炉内、外部不可逆损失的机理,采用(火用)平衡分析法建立SKS氧气底吹炉的(火用)分析模型,对SKS氧气底吹炉的能量、(火用)损失分布状况以及(火用)效率进行计算和分析,并对热、(火用)平衡2种分析方法进行比较.研究结果表明:当没有烟气回收装置和余热利用设备时,SKS底吹炉的(火用)效率仅为25.28%,排烟(火用)损失、输出产品的物理(火用)和内部化学反应等不可逆(火用)损失达74.72%,炉子的节能潜力很大;总(火用)流量为 1.527 275 2×1011 J/h,远远大于总热流量6.399 425 0×1010 J/h,说明(火用)平衡分析比热平衡分析更能反映SKS氧气底吹炉的物质流和能量流的本质,应推广采用(火用)效率来评价类似有色冶金炉窑的运行状况.     

通过火用分析法评价换热器性能问题的研究

通过对换热器进行火用平衡分析 ,推导了换热器内部火用损失的计算公式 ,结合实例计算出了某换热器内部火用损失的具体分布及热力学效率 ,根据计算结果评价了换热器热力学完善程度及节能重点 ,为制订节能措施提供了理论依据     

具有新的溶液循环双吸收式热变换器(火用)分析

依据溴化锂溶液的热力学性质和热力学第二定律,对具有一种新的溶液循环的双吸收式热变换器的热力过程进行了(火用)分析. 结果表明:与普通循环相比,新的溶液循环不仅具有更高的性能系数和(火用)效率,而且吸收蒸发器具有更宽的操作范围. 当热源温度、冷凝温度和吸收器的温度分别为70、25和150 ℃时, 普通循环的(火用)效率是56.2%, 而新循环的(火用)效率是65.7%. 当在吸收蒸发器和再生器之间增加第二溶液热交换器时,新循环的(火用)效率可以达到 69.6% ,而且吸收蒸发器的操作范围进一步增加. 同时也讨论了其他操作参数对系统(火用)效率的影响.     

氧化铝生产蒸发工序的(火用)分析

为降低氧化铝生产蒸发工序的能耗,根据工业铝酸钠溶液的密度、比热容、各组分的活度因子和标准化学炯等性质,推导出工业铝酸钠溶液的(火用)计算式;对四效蒸发器一三级闪蒸器系统炯进行分析,计算蒸发系统及其各单元的(火用)效率和炯损系数.研究结果表明:蒸发系统的(火用)效率为13%19%;三级闪蒸器的(火用)效率较高,均超过了90%;四效蒸发器的炯效率较低,几乎都低于80%,其中第4效蒸发器的(火用)效率最低,为9%~12%;冷凝水和乏汽形式的外部(火用)损失和蒸发器内传热过程引起的内部(火用)损失是蒸发系统的2类主要炯损失,其(火用)损系数分别为0.273-4).301和0.291~0.329;虽然预热器的混合炯损系数仅为0.016-0.030,但其用能过程不合理,因此,建议加强冷凝水和乏汽的余热回收利用,优化蒸发系统的传热温差分布和操作参数,改进预热器的使用方式.     

基于高级(火用)分析的富气乙烷回收工艺改进

针对国内新开发的中高压富气板块原料气工况条件,发现部分干气循环(recycle split vapor process, RSV)工艺在进行乙烷回收时存在能耗高及(火用)效率低的问题。采用常规(火用)及高级(火用)方法对RSV工艺进行计算,找出原料气预冷冷箱、外输气压缩机、透平膨胀机膨胀段、丙烷制冷循环二级压缩机、脱甲烷塔、外输气空冷器等6个(火用)损较高的关键设备,分析产生各设备(火用)损的主要原因。然后以降低外输干气回流比、降低丙烷循环量作为改进方向,提出采用两级分离、增加冷流方式的部分干气再循环(recycle split vapor with liquid flashing process, RWLF)工艺,与RSV工艺对比发现RWLF工艺总压缩功耗及(火用)损分别降低了6.1%、9.34%,(火用)效率提高了23.23%。以上结果表明高级(火用)分析法可用于乙烷回收工艺优化,为现场乙烷回收工艺优化提供新思路。     

双温冰箱压缩／喷射式混合制冷循环的分析

通过对双温冰箱压缩／喷射式混合制冷循环系统的分析阐明了混合循环的节能原理，同时推导了混合制冷循环的理想制冷系数．理论计算表明混合制冷循环系统的效率比简单制冷循环的高．     

直接接触式冰蓄冷系统制冷循环的分析

对新型蓄冷系统——直接接触式冰蓄冷系统进行了火用分析,并通过与常见的盘管式冰蓄冷系统进行对比,发现直接接触式冰蓄冷系统的火用效率有极大的提高,从而表明直接接触式冰蓄冷系统具有广泛的应用前景. 同时通过对系统各部件火用损失的分析,表明提高系统火用效率的有效措施是系统中采用高效的与制冷剂相匹配的压缩机.     

LNG冷箱中降温过程的动态模拟并行计算

由于单核计算无法承担LNG冷箱中降温过程动态模拟的高负荷,采用共享内存模式下的对称多核并行计算方法实现带预冷的氮膨胀液化流程中冷箱降温过程的动态模拟。动态模型中,板翅式换热器采用一维模型,压缩机、膨胀机和节流阀按稳态元件处理;并行方法中,根据并行机特征和液化流程特点进行计算单元的划分及边界耦合,利用路障对每个积分步进行同步控制,通过显式的函数调用进行单元间通信。将模拟结果与试验数据进行对比,验证动态模型和并行方法的合理性。模拟结果表明:工质的降温速率主要取决于膨胀机多变效率;该并行方法使模拟进程加速23倍,计算结点效率是单核计算的3.83倍。     

液化天然气冷量的特性及在汽车制冷中的回收利用

对“绿色”汽车燃料———液化天然气 (LNG)具有的冷量及其影响因素进行了分析 .结果表明 :在不同系统压力下 ,随着环境温度的升高 ,LNG冷量不断增大 ;在同一环境温度下 ,随着系统压力的增大 ,LNG冷量迅速降低 ,当压力p大于 2MPa时 ,LNG冷量已经很小 .基于LNG冷量特性 ,首次提出将该冷量进行回收 ,用于汽车制冷 (如低温冷冻、冷藏或汽车空调 ) ,以替代传统的蒸汽压缩制冷装置 ,减少额外功的输入 ,从而节约大量的能源 ,同时还可以有效减少噪声污染 ,避免氟里昂制冷剂泄漏造成的臭氧层破坏及温室效应 ,有利于环境保护     

CO2跨临界双级压缩循环性能研究及理论分析

为了探索CO2跨临界双级循环系统性能提高的方法,基于热力学循环分析方法,对CO2跨临界双级压缩循环建立了数学模型,并进行了理论分析．结果表明：在分析的几种循环中,2个气体冷却器双级循环最优高压最高,带中间冷却器和膨胀机双级循环最优高压最低;低压缩机效率对整个循环性能的影响要比高压缩机效率更为显著;带中间冷却器的循环存在最佳质量分配比;随蒸发温度增加,带中间冷却器的循环要比2个气体冷却器的循环最优中间压力变化要小;气体冷却器出口温度对循环性能的影响,要比蒸发温度的影响大;相同条件下,2个气体冷却器带膨胀机双级循环和带中间冷却器和膨胀机双级循环性能最优,2个气体冷却器双级循环性能最差,膨胀机循环性能要普遍优于节流阀循环性能．     

流体入口温度对换热器热力学性能影响的分析

采用Ｙｏｎｇ分析方法,分析了高低温换热器的热力学特性,给出了高低温温换热器Ｙｏｎｇ效率的计算式在考虑了和不考虑压力Ｙｏｎｇ损失这两种情况下,系统地讨论了冷热流体入口温度高代温换热器Ｙｏｎｇ效率的影响。     

冷冻消融预冷系统热力学分析

将单级蒸气压缩式制冷系统作为冷冻消融设备的预冷系统,利用热力学第一定律、第二定律对其建立数学模型,进行能量分析和?分析.研究了R134a,R22,R404a这3种制冷剂在不同蒸发温度和冷凝温度下循环性能系数、总损失、总效率的变化,以及系统中各部件的?损失、?损失占比和?效率.结果表明,在所选工况范围内,R22的性能系数、总?损失、总?效率均优于R134a和R404a,但与R134a相比无显著差异.计算结果表明,系统中压缩机、冷凝器、毛细管是循环总?损失的主要来源,而回热器及蒸发器的损失较少,分析了其原因,并提出了改进建议.     

带膨胀机的煤层气液化流程计算及热力学分析

为了比较不同煤层气液化流程中的损失、能耗的差别,首先对制冷剂中甲烷（CH4）的摩尔分数对能耗的影响进行了优化计算,在此基础上应用流程优化软件和编程手段对2种典型的液化流程方案进行了理论计算,进而对其损失、能耗进行了比较和分析.结果表明：CH4摩尔分数为50%左右时耗功最小,有利于流程的优化;理论上＂丙烷预冷的N2-CH4单级膨胀液化循环＂的损失和能耗均小于＂N2-CH4串联双级膨胀液化循环＂.     

R290/CO2蒸气压缩复叠式制冷系统实验

通过建立R290／CO2复叠式制冷系统实验台，对R290／CO2蒸气压缩复叠式制冷循环进行了实验研究，结果表明，CO2循环在较低温度下运行，黏性对CO2经过压缩机的性能影响较大，对流过管路的影响较小，CO2压缩机的压力比高于11290压缩机的压力比，但由于CO2压缩机由吸入的较低温度的工质冷却，CO2压缩机的排气温度低于11290压缩机的排气温度；CO2循环的能量损失较大，使得CO2循环的性能系数低于11290循环的性能系数．在CO2循环中可利用无吸排气阀的回转式压缩机，用膨胀机代替节流阀，以提高R290／CO2复叠式制冷循环的性能系数．