斯特林循环制冷机热力传热和流动过程的模拟分析

斯特林制冷机是近30年才兴起的一种低温制冷机,其热力过程和循环同常规的制冷机有很大不同.本文运用变质量系统热力学原理,提出综合分析斯特林循环中热力、传热和交变流动过程的计算机全模拟分析方法.以杭州制氧机厂生产的3LY-0.8/194产品为例进行了典型计算,得到循环过程全部热工参数(包括热力、传热和流动参数)的瞬时变化及一周的循环参数,计算结果与试验比较吻合.本方法不仅可以获得斯特林循环机内复杂过程的详细信息,为制冷机设计和改进提供依据,而且因计算工作量不大,便于在工程实际中使用.     

-150℃逆布雷顿空气制冷机动态温降特性研究

为了研究空气制冷机的动态温降特性,对采用工作轮直径为24 mm的小型透平膨胀机和板翅式换热器的逆布雷顿循环空气制冷机实验台进行了改进.采用高真空绝热冷箱对制冷机进行绝热,可使绝对压力低于10-3 Pa,得到的设计制冷温度为-150℃.对不同进口参数和采用不同直径风机轮的制冷机工况进行了实验研究,获得了透平膨胀机的实际温降曲线；以实验系统为基础建立了数学模型,得到了相应的理论温降曲线.研究结果表明:风机轮尺寸对空气制冷机动态温降过程的影响较大,实验的最低温度低于-150℃；所建理论模型能够较好地预测实际系统温降的过程.     

SARS患者专用PSA制氧机变压吸附过程的数值模拟:计算结果及分析

数值模拟了吸附时间、吸附压力、进气量、吸附床高度等工艺参数对微型氧氮分离过程的影响,分析了氧含量沿吸附床的演变过程.结果表明:微型氧氮分离过程为一种短周期的变压吸附循环;吸附压力越高,吸附阶段结束时氧气浓度波锋面穿透吸附床的距离越长;进气量越大,要求吸附床高度越大;吸附床长度缩短会导致吸附阶段氧气浓度锋面穿透吸附床;从开始到循环达到稳定状态需要大约15个循环;要想获得较高纯度的产品气,必须保证氧气浓度波锋面前沿不移出吸附床;传质阻力对过程的影响非常大,不能近似认为是瞬时平衡过程.     

内电解法处理印染废水中炉渣吸附床设计参数的确定

对废水通过固定吸附床的过程进行了物料衡算,确定了穿透曲线方程.通过对传质过程的分析,结合实验得出炉渣吸附床吸附厚度、吸附区下移速度及穿透时间等设计、运行参数.该参数符合运行过程,其理论分析为吸附床的设计提供了一定的理论基础.     

循环流化床锅炉不同负荷下燃烧份额的分布研究

为了预测循环流化床锅炉的热力性能,对不同负荷下循环流化床锅炉的燃烧份额分布进行了研究。依据大量变工况试验获得的循环流化床锅炉固体物料浓度沿炉膛高度的分布,通过物料平衡和能量平衡的建模研究,分析了不同工况下燃烧份额的分布,透视出流化床锅炉负荷由大到小,运行状态由循环床到鼓泡床间的迁移变化。得出了燃烧份额随负荷的变化规律,为循环流化床锅炉热力性能和动态特性的研究提供了一定的技术支持。     

真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床的理论和实验研究

为提高太阳能吸附集热床的集热和散热性能,本文设计了一种新型真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床。以活性炭纤维—甲醇为工质对,建立了吸附床非动态平衡吸附传热传质数学模型。以南京夏季典型一天的太阳辐射强度和温度为条件,模拟了吸附床内各点温度、压力、吸附率等随时间的变化规律。实验研究表明,在吸附阶段通水冷却可以迅速降低吸附床的温度,并验证了所建立数学模型的合理性,为系统的进一步优化设计提供了依据。     

烷烃中少量芳烃的固定床和模拟移动床吸附

在实验研究烷烃中少量芳烃的固定床吸附动态过程和模拟移动床吸附动态过程的基础上，用固定床和模拟移动床线性推动力模型进行了模拟计算，可得到如下结论：在本文的实验条件下，固定床吸附动态模型和模拟移动床吸附动态模型拟合的结果均与实验值相符；但从技术性能指标和技术经济指标两个角度都反映出对脱除烷烃中的少量芳烃的吸附分离过程，用固定床吸附过程比模拟移动床吸附过程更具有可行性。这些结果为在直链烷基苯的生产过程中，附低循环烷烃中芳构化物的含量，实现延长脱氢催化剂的寿命，提高烷基苯的产量提供了技术基础。     

煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性

以实验室活性炭吸附床为研究对象,建立了多维吸附床内煤矿乏风流动、吸附传质的数学模型.首先对活性炭富集煤矿乏风瓦斯过程进行了模拟,得到了各个循环步骤下床内详细的浓度分布和吸附量分布,模拟结果与实验结果符合较好.进而采用此模型,改变吸附压强、解吸压强和解吸温度等参数,对不同工况下瓦斯分离富集过程进行了对比模拟研究,揭示了煤矿乏风瓦斯变压吸附分离特性.     

单效溴化锂吸收式制冷机的仿真计算

溴化锂吸收式制冷机是一种可利用低品位热能的节能型制冷机.针对蒸汽型单效溴化锂吸收式制冷机在船舶空调系统中的应用,编写了制冷机的设计计算程序和变工况的仿真计算程序,主要研究设计参数对流体流量和传热面积的影响及外界参数对制冷量与热力系数影响的变化规律.其结果与理论分析能较好地吻合,对溴冷机的设计及操作运行、控制调节等具有一定的指导意义.     

基于聚光太阳能热发电的联合循环发电系统

针对我国西北沙漠地区太阳能资源丰富但缺水严重的问题,提出了一种间冷回热太阳能燃气轮机与卡林那相结合的联合循环发电系统。通过"比较法",推导出太阳能热发电效率简明解析式。基于能的品位概念,采用EUD图像分析方法,探讨了新循环各个子过程的不可逆损失,指出了不可逆损失分布特征和太阳能热发电效率提高的潜力。通过分析关键参数对热力性能的影响,揭示了这种太阳能联合循环的热力特性规律。另外,针对传统太阳能热发电系统在低辐照时不发电的现状,提出了一种由太阳能燃气轮机循环、朗肯循环、卡林那循环组成的联合循环发电系统,并提出了一种新的运行调变策略,根据太阳辐照强度的变化切换系统流程,从而实现低辐照发电。以新疆地区的气象条件为例,研究了系统四季典型日的变辐照运行性能。     

吸附式热泵循环的热力学分析研究

本文对吸附式热泵循环进行了热力学分析,在此基础上建立了热泵循环效率的热力学模型,以便确定系统的操作范围和最佳设计参数。热力学模型分析计算表明,控制系统效率的主要参数是:吸附器的型式和吸附剂性能以及热泵循环的操作温度。     

回热型吸附式空调动态特性

基于在回热型吸附式空调样机上开展的大量实验，研究了有关时间因素（如回热时间，回质时间，半周期时间等）对样机性能制冷系数COP和单位质量制冷功率SCP的影响，分析了SCP的瞬态特性，实际循环p-T图的特点，从而探索回热型吸附式空调的动态特性，为进一步改进其性能打下基础。     

内燃机车司机室吸附式空调器的性能仿真

机车司机室吸附式空调器是一种以内燃机排气的余热驱动的新型空调系统，该系统利用固体吸附式制冷原理，分子筛－水作为工质对，采用单吸附器结构，通过蓄冷器实现向内燃机车司机室连续，稳定地供冷，在对该系统进行制冷性能仿真的基础上，分析了各种温度状态参数对系统性能系数COP的影响，为实现样机的设计提供了重要依据。     

风冷热泵冷热水机组除霜过程仿真

在对风冷热泵冷热水机组除霜过程内部状态变化进行定性分析的基础上 ,建立了机组除霜过程动态仿真的数学模型 ,采用质量引导法对数学模型进行求解 ,仿真计算结果与实验值的对比表明 :风冷热泵冷热水机组除霜过程的动态仿真反映了机组除霜过程的变化趋势 ,为利用建立数学模型进行理论分析并与实验相结合的方法深入研究机组的除霜过程 ,掌握机组除霜过程中各主要部件的性能变化 ,改进机组除霜性能 ,提高机组在冬季的工作特性与可靠性打下了基础     

采用真空管太阳能吸附集热器的制冷系统性能分析

为提高吸附集热器的性能，提出了一种真空管太阳能吸附集热器的设计方案，建立了相应的数学模型，对所设计吸附集热器的性能进行了分析，用传热方程对采用此集热器的吸附制冷系统进行了数值模拟计算，得到了吸附床内的温度分布规律，理论分析表明，系统的最高温度和性能均优于一般的吸附制冷系统，研究了一些关键参数变化对系统性能的影响，并在此基础上，提出了一些真空管优化设计的方案，为以后的实用化提供了理论依据。     

渔船用吸附式制冰系统的设计

采用船用6160A型柴油机为热源，设计了一台发动机余热驱动的吸附式制冰系统．该系统中的吸附工质采用了块状活性炭，所设计的系统日产冰600kg．在吸附床设计中，充分考虑了传递通道的影响，通过对以往块状活性炭吸附床吸附性能数据的分析，完成了吸附床的性能预测，结果表明，所设计的吸附式制冰系统可以满足要求．经模拟仿真计算，系统的最佳循环时间在35min左右，相应的单位质量吸附剂的制冷功率为35W／kg．     

一次泵变流量系统部分负荷特性实验

搭建了变流量空调系统实验台,对一次泵变流量空调系统在定干管压差控制策略下部分负荷工况的运行特性进行了实验。结果表明：随着负荷率的降低,冷水机组COP先升高后降低,且在60%负荷率时COP最高;水泵综合效率始终降低;冷水机组输入功率与水泵输入功率呈现出不同的变化趋势——水泵输入功率始终降低,而冷水机组输入功率先降低后升高,导致27.2%负荷率下冷水机组和水泵的总输入功率高于45.1%负荷率下的总输入功率;水泵的变频运行不满足相似定律,推导出水泵输入功率与流量的关系方程,得出其输入功率与定压差阻力和机房侧阻力所占比重以及水泵综合效率有关,实验中水泵的输入功率近似与流量的二次幂成正比。     

区域供冷系统中不同类型制冷主机设计容量的优化分配

本文依据制冷主机系统寿命周期费用最小的原则,建立了区域供冷系统中不同类型制冷主机之间设计容量分配的优化模型。从实例计算的结果,可得出以下结论：在电价和蒸汽价格确定的情况下,对于冷负荷一定的某区域供冷系统,当采用电制冷主机和吸收式制冷主机作为冷源时,这两种制冷主机之间的设计容量分配存在最优值;电价对制冷主机设计容量的优化分配影响很大,蒸汽价格的影响相对较小;蒸汽的供应量是否有限制,对制冷主机设计容量的优化分配有较大的影响。     

耦合吸附吸收制冷系统的实现及其特性

针对现有吸附制冷系统采用单组分工质作为吸附质导致系统的压力偏高或偏低，且吸附、吸收式制冷效率较低的状况，根据吸收式制冷和吸附式制冷的工作原理及特点，提出了耦合吸附吸收制冷的新技术；同时分别采用13X分子筛、氯化钙和硅胶作为吸附剂，双组分工质氨一水为制冷工质，在不同脱附温度和氨水含量下进行研究．实验结果表明，与使用单组分工质一水比较，系统性能系数可提高2倍以上；由于将脱附蒸汽的冷凝过程设计成吸收过程，因而使系统在常压下运行成为可能．该研究结果为高效率低成本制冷机的研制提供了理论基础．     

Global Stability Characteristics of Irreversible Refrigerators

The dynamic stability analysis of an irreversible refrigerator working at the minimum power input P for given cooling load R was investigated.An irreversible refrigerator model was established based on coupled differential equations.The global asymptotic stability characteristics were proved by constructing Lyapunov function based on Lyapunov stability theory and analyzed by sketching global phase portraits.The influence of parameters such as initial and operating parameters were studied for different values.It was found that an equilibrium point of nonlinear system was the global stability point,and the temperature of the working fluids converged to the stability value as time t approximated to positive infinite.Besides,numerical integrations were carried out to corroborate the global asymptotic stability properties of the system.Finally,the dynamic stability and the thermodynamic properties of the system were analyzed.It was found that the energetic characteristics and the dynamic stability properties were deteriorated as the dimensionless cooling load R~* and the thermal conductance ratio b increased.