影响天然气液化的工艺参数分析

分析天然气的液化率与LNG的储存温度和压力、天然气节流前温度、天然气压力以及高低压制冷剂压力、温度等参数的关系,归纳出影响液化率的关键因素。研究得出降低储存温度和增加储存压力都可以提高天然气的液化率。混合制冷剂中甲烷含量对液化流程性能的影响：随着甲烷含量的增加,混合制冷剂流量、压缩机功耗、冷却水带走热量和丙烷预冷量均增加。     

流程参数对丙烷预冷混合制冷剂循环损失的影响

在丙烷预冷的混合制冷剂循环液化流程热力分析的基础上,对流程进行分析,并分析了流程中天然气压力、丙烷预冷后天然气的温度、制冷剂进入压缩机时的温度和压力及制冷剂压缩机排气压力对流程各设备损失的影响.分析表明,压缩机的损失占整个流程损失的一半.提高天然气的压力、混合制冷剂压缩机进气温度、混合制冷剂压缩机进排气压力,降低预冷后天然气温度,均可降低整个流程的损失.     

流程参数对丙烷预冷混合制冷剂循环Yong损失的影响

在丙烷预冷的混合制冷剂循环液化流程热力分析的基础上，对流程进行Yong分析，并分析了流程中天然气压力、丙烷预冷后天然气的温度、制冷剂进入压缩机时的温度和压力及制冷剂压缩机排气压力对流程各设备Yong损失的影响．分析表明，压缩机的Yong损失占整个流程Yong损失的一半．提高天然气的压力、混合制冷剂压缩机进气温度、混合制冷剂压缩机进排气压力，降低预冷后天然气温度，均可降低整个流程的Yong损失．     

丙烷预冷混合制冷剂液化流程中原料气与制冷剂匹配研究

针对高、中、低3种压力和2种成分组合而成的6种原料天然气,利用Aspen HYSYS流程模拟软件对丙烷预冷混合制冷剂液化流程(PPMR)进行了模拟研究,考虑了混合制冷剂高低压变化、混合制冷剂组分改变,从中获得了制冷剂组分与原料天然气Cp-T热力性质以及混合制冷剂高低压之间的相互关系.混合制冷剂组分的选择依赖于原料天然气Cp-T热力性质,而混合制冷剂高低压会影响制冷剂组分和流量.6种原料天然气在不同混合制冷剂高低压下的PPMR流程比功耗的比较结果表明:原料天然气的Cp-T性质是决定整个PPMR流程的功耗高低的关键因素,而混合制冷剂组分和高低压对系统功耗影响较弱.对于某一固定原料气,混合制冷剂的组分和高低压应当根据原料天然气进行合理选取以避免不必要的能耗增加.     

天然气膨胀预冷混合制冷剂液化流程操作条件优化

为获得液化流程最优性能,确定液化流程能耗水平,探究将其应用于城市天然气调压站调峰型液化天然气装置的可行性,对天然气膨胀预冷混合制冷剂(NGE-MR)天然气液化流程的操作条件进行了优化。建立了NGE-MR液化流程模拟及优化模型,分析了混合制冷剂组成、混合制冷剂循环高压压力等主要操作条件对流程性能的影响,在此基础上以比功耗最低为优化目标,采用定压比优化方法,对NGE-MR液化流程的操作条件进行了优化。结果表明:3种压比(10、9、8)下NGEMR天然气液化流程的最优混合制冷剂组成基本相同,各组分摩尔分数分别为2%(N2)、32%(CH4)、60%(C2H6)、6%(C3H8),最优混合制冷剂组成与压比相关性不大;NGE-MR液化流程的最优比功耗随压比的降低而逐渐降低,但幅度很小,基本维持在0.225~0.230kW·h/kg,较C3-MR及级联式天然气液化流程分别降低23.9%和34.4%。NGE-MR液化流程节能优势明显,适用于城市天然气调压站的调峰型LNG装置,可高效节能地生产LNG并用于城市天然气调峰。     

船用BOG再液化系统的工艺模拟及分析

船用BOG再液化系统是处理LNG船舶中蒸发气体的最常见方法。基于逆布雷顿循环的再液化系统，由于其紧凑性、简单性和安全性而成为再液化过程的首选。通过工艺模拟软件对BOG再液化工艺进行建模，研究制冷剂流量、制冷剂压缩机的出口压力对于再液化系统的功耗影响，并确定了不同出口压力下制冷剂的最小流量。此外，分析海水温度对于再液化系统的影响，结果表明，海水温度每升高1℃，系统功耗增加9 kW。     

电子膨胀阀制冷剂流量系数的试验研究

通过搭建的液环法节流机构流量特性试验台,进行了不同制冷剂质量流量测试.采用R22制冷剂,试验研究了电子膨胀阀开度、节流前后压差、入口制冷剂密度、出口制冷剂比体积以及阀头半锥角、流通面积和径向间隙对电子膨胀阀制冷剂流量系数的影响规律,获得了较大工况范围内流量系数的量化关系.结果表明,相对偏差在±6.5%以内,提出的关联式可以广泛应用于制冷空调领域的阀头线型设计中,以提高设计效率和经济效益.     

并联双循环风冷冰箱冷冻/冷藏切换时制冷剂迁移研究

针对并联双循环风冷冰箱在冷冻/冷藏切换时的制冷剂迁移特性进行了实验研究,该冰箱主要由压缩机、蒸发器、节流装置及冷凝器组成。冷藏、冷冻空间分别拥有独立的蒸发器、风机及主风道,冷藏、冷冻室有各自的感温包。依据蒸发器温度变化,冷冻向冷藏切换时的制冷剂迁移过程依次分压力平衡、制冷剂迁出冷冻蒸发、制冷剂迁移至冷藏蒸发这3个阶段。研究表明:阶段1,低压压力由冷冻蒸发压力向冷藏蒸发压力攀升;阶段2,冷藏蒸发器内基本无两相段,制冷量较少;阶段3,冷藏蒸发器出现稳定的两相段,且两相段长度不断增大,制冷量逐渐增多;冷冻向冷藏切换的过渡过程时长约为冷藏运行的23%,耗电量为20%,获取的冷量仅约3.4%,即存在较大的制冷剂迁移损失;冷藏向冷冻切换的过渡过程对冰箱整体性能几乎无影响。该结果可为风冷变频多门冰箱设计提供参考。     

制冷循环性能测试装置制冷剂R22替代研究

对工程热力学实验之制冷循环性能测试装置的R22制冷剂替代进行理论热力循环计算与物性分析,确定R290作为直接充灌绿色环保制冷剂替代候选,未更换其它部件并进行试验,研究表明:R290替代R22后,制冷剂充注量约为59.3%,降低了R290泄露爆燃危险;单位质量压缩耗功、单位质量制冷量及COP均提高,但由于制冷剂质量流量下降,故R290时压缩机耗功较小,而制冷量及COP较大;有回热制冷循环比无回热时压缩机耗功、制冷量及COP均提高,而制冷量及COP提高更多,因此回热有利。通过大学生创新实践,丰富了实验装置的功能、提高了学生对制冷系统的理解和操作能力,及对环保、节能和创新的意识。     

制冷剂雾化喷嘴节流性能研究

为提高制冷系统蒸发器内液态制冷剂的分配均匀度和换热性能,该文提出采用雾化喷嘴代替节流阀的雾化节流方案。采用计算流体动力学(CFD)方法对制冷剂的节流雾化特性进行模拟,分析了系统蒸发温度、冷凝温度、阀前过冷度等对制冷剂节流雾化特性的影响。结果表明,当蒸发温度、冷凝温度和过冷度的范围分别为5~15℃、45~55℃和0~8 K时,节流雾化喷嘴的出口流量在4.125~5.230 g/s之间波动,并受冷凝温度影响较大;雾化流场中约90%的两相流体处于3m/s以下的低速段时,雾化效果较好。冷凝温度升高、蒸发温度降低、过冷度减小均有利于雾化,但也造成雾化流场蒸发量不均,气流紊乱,使得湍动能边界产生剧烈波动,雾化不稳定。     

环保型CO2跨临界制冷系统

自然工质CO2是一种不对臭氧层产生破坏,具有很小的温室效应系数的制冷剂,本文介绍了跨临界CO2制冷系统的构成和控制特点,分析了影响其性能的主要因素,设计了CO2制冷压缩机、换热器、节流机构的关键技术,影响CO2制冷压缩机性能的主要因素是泄漏,影响压缩机以及所有循环系统配件安全性的主要因素是其结构强度,CO2制冷系统换热器设计的趋势是采用高流量密度的小管径和微通道换热器,这有利于提高换系数和承受高压,节流阈把高压侧压力节流到蒸发压力,同时控制高压压力并使其随气体冷却器出口温度的变化而变化,CO2,制冷系统调节特性与传统制冷系统不同。     

过热度和高压压力对跨临界CO2汽车空调系统的影响

为对跨临界CO2空调系统进行优化设计,考虑压缩机绝热效率随压比的变化,分析了过热度、气体冷却器出口温度以及高压压力等对系统性能系数(COP)的影响,并与不考虑压缩机绝热效率随压比变化的情况进行了对比。结果表明:系统存在最佳高压和最佳过热度;最佳过热度随着气体冷却器出口温度的提高而增大;气体冷却器和压缩机效率是影响系统性能的主要因素;在较大高压压力下,与气体冷却器和压缩机效率相比,过热度的影响可以忽略不计。     

制冷剂充注量对太阳能热泵热水器性能的影响

在建立太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动数学模型、压缩机和热力膨胀阀的集总参数数学模型和系统充注量模型的基础上,编制了直接膨胀式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.将模拟计算值和实验值进行了对比.基于此模型计算了不同充注量下系统的运行参数和性能参数,分析了充注量变化对加热时间、集热器出口过热度、蒸发压力、冷凝压力、压缩机功率、集热器集热效率及系统性能系数等的影响,指出了确定系统最佳充注量需考虑的主要因素.     

R410A充注量对直膨式太阳能热泵热水器性能的影响

基于太阳能集热/蒸发器和冷凝器的分布参数均相流动模型、压缩机和电子膨胀阀的集总参数模型和系统制冷剂充注量模型,编制了以R410A为工质的直膨式太阳能热泵热水器系统性能模拟程序.在集热器出口过热度维持不变的条件下,计算了不同充注量下系统热性能参数,分析了充注量变化对系统热性能的影响特性.结果表明：随着制冷剂充注量的不断增加,蒸发压力和加热时间逐渐减小,压缩机瞬时功率和集热器集热效率逐渐增大;而且,制冷剂充注量的变化对冷凝压力和系统性能系数(COP)的影响很小.     

吸收LNG冷能的丙烷冷凝器低温传热性能

利用丙烷作为中间介质回收LNG冷量是解决LNG冷能利用过程中大温差传热问题的有效途径。对超临界LNG丙烷在冷凝器中的传热进行理论研究。根据丙烷所处的状态将LNG与丙烷的传热分为过热区、两相流区及过冷区。通过参数分析研究丙烷入口温度、冷凝器尺寸、丙烷流量等对冷凝器整体传热结果的影响规律。结果表明:适量增大LNG流量、减小丙烷通道的尺寸有利于LNG冷量的回收,而过热丙烷的入口温度对LNG冷量的回收影响不大;提高冷凝器传热效能的途径包括:找出最佳丙烷入口温度、适当减小丙烷流量以及减小丙烷通道尺寸。     

用于冷中子源系统的氦制冷循环方案分析

为向冷中子源装置氢系统提供17．5K的低温冷源，设计了逆布雷顿循环的液氮预冷模式和4种膨胀机预冷模式，并对这5种循环模式进行热力分析和[火用]分析，获得了各循环模式下的主要热力参数并分析比较了各自的热力性质．结果表明：带液氮预冷和前置式并联膨胀机预冷2种模式的热力性能最好，[火用]效率最高；对于膨胀机预冷循环，并联模式优于串联模式，前置式优于后置式．循环系统[火用]损失部位主要在压缩机、膨胀机和换热器，减小这3部分[火用]损失的途径有以下方面：改善循环，减小系统氦的质量流量；提高压缩机的等温效率、膨胀机的等熵效率；改善换热器的内部温度、温差、压力分布及物流分配．本研究为中国先进研究堆冷中子源氦制冷系统的设计提供了数值基础。     

低温空气冷却器制冷效果实验研究

通过对低温空气冷却器冷却冷媒工质的实验研究，得到了冷媒工质在不同体积流量下空冷器传热系数的变化规律，以及在某一固定流量下空冷器传热系数随其对数平均温差的变化趋势．研究了空冷器传热系数与冷媒工质的体积流量、冷媒进出口温度，以及环境温度之间的关系．得出了空气冷却器在环境温度比较低的情况下，制冷效果很好的结论．     

充注量对小型热泵热水器性能影响的实验及分析

为了研究制冷剂充注量对小型空气源热泵热水器性能的影响,进行了不同充注量实验.根据实验数据分析了充注量的变化对加热时间、系统运行最大功率以及对蒸发压力、冷凝压力和系统性能系数(COP)等的影响.同时结合热力膨胀阀与蒸发器特性,分析充注量对系统稳定性的影响,提出了一个判断系统最佳充注量依据.比较了充注量变化对系统性能参数影响的敏感程度.研究结果可为小型热泵热水器的优化运行提供指导.