带回热器的高效跨临界CO_2水-水热泵的实验研究

为提高跨临界CO2水-水热泵系统的效率,在原有管壳式换热器的基础上,设计了新型套管式换热器,建立了新的水-水热泵系统.对带有回热器(IHX)和不带回热器的两种循环进行了实验研究.结果表明:在3种气体冷却器进水温度下,当获得中高温热水(45-70℃)时,随着气体冷却器进水温度的升高,制热系数(COPh)降低;带回热器循环的制热系数略高于不带回热器的循环,高5%-10%.     

R41跨临界单级压缩带回热器热泵系统研究

建立了跨临界单级压缩带回热器热泵系统的理论模型,并对R41(一氟甲烷)与CO2的循环特性进行了热力性能和火用的分析比较.结果表明:两种工质在常温下进行跨临界循环,R41系统的整体性能优于CO2系统.在选定工况下,R41系统比CO2系统的最优高压侧压力平均降低40.6%以上,系统性能系数平均提高14.2%以上,系统火用效率平均提高14.3%,且R41系统在单位质量制热量和压缩机排气温度方面均优于CO2系统.最后提出了通过减小气体冷却器传热温差、降低节流压差,以及合理利用蒸发器冷量来提高系统火用效率的观点.     

带回热器冷藏机组的动态仿真

为了建立带回热器的往复式冷藏机组的数学模型并仿真求解,采用引入压缩机出口比焓这一未知变量,利用冷剂的温度、压力、比容和比焓的拟合关系求取矩阵系数,以及多变量函数的Taylor幂级数将原函数展开而进行线性化降阶处理的方法,改进了仿真算法,进行了机组模型的动态仿真.实验验证新建模型正确,改进算法提高了仿真速度和精度.模型和算法可用于机组的模拟器研发和控制策略.     

高温双再生器型吸收式热变换器热力循环分析

提出一种新型以溴化锂溶液为工质的高温双再生器型吸收式热变换器（HDAHT）循环系统,该系统在高温单级吸收式热变换器循环中再生器和冷凝器之间增加了第二级再生器.HDAHT系统可以将高温废热源的温度进一步提高至有用温位.对HDAHT内各参数对系统性能系数COP的影响进行了模拟计算.计算结果表明,系统性能系数COP随着蒸发温度、低压再生器温度和溴化锂溶液中间浓度的升高而增大,随着吸收温度、高压再生器温度和溴化锂稀溶液浓度的升高而减小.在适合的操作条件下,本循环的系统性能系数COP达到了0.61,是高温单级吸收式热变换器的1.2倍.所得到的这些规律将为高温吸收式热变换器设计系统优化提供必要的理论依据.     

碟式聚光太阳能热发电系统用腔式吸热器热性能分析

对集热系统中的平顶锥形腔式吸热器进行热性能分析及实验研究．计算给出了在各种温度下各项热损失所占的比重及吸热器的总体热效率、实验得出了加热功率与腔式吸热器热效率的关系，表明平顶锥形腔式吸热器具有较好的热性能。     

空气源跨临界CO_2热泵中回热器影响的研究

为了研究回热器对空气源跨临界CO_2热泵系统运行情况的影响,以及回热器是否适用于跨临界CO_2热泵,进行了理论和实验两方面的研究。基于热力学分析方法对不同气体冷却器出口温度、排气压力下回热器效率的影响进行了理论研究,结果表明回热器提升系统性能系数与否取决于气体冷却器出口温度,气冷出口温度较高时,回热器效率增大才能提高性能系数。实验则在跨临界CO_2热泵样机上进行,结果表明:应用回热器可降低系统最优排气压力,降低幅度随环境温度降低以及进出水温度升高而增大;采用回热器可减少最优排压下系统功耗、提高系统性能系数,但对制热量影响趋势不定,在本实验中性能系数最多提升6.65%,功耗最多降低6.22%;虽然回热器的应用能提高系统性能系数,但同时也将导致系统排气温度增大,所以不适宜在低环境温度工况下使用。对理论和实验分析结果的差异进行了讨论,同时建立了最优排压降低值与环境温度、进出水温度之间的实验关联式来数值化地体现回热器对系统排气压力的影响,对回热器在工程中实际应用具有一定的参考意义。     

一种低温太阳能热发电循环系统的理论分析

提出一种可以有效利用太阳能来生产电力同时也提供一定热能或热水的动力系统。该系统基于有机朗肯循环,采用低沸点工质作为循环工质。选用R245fa(五氟丙烷)为工质,针对该系统在理想循环与实际循环下的性能进行对比分析,分析膨胀机进口压力、膨胀机进口温度和过热度等对系统性能产生影响的一些关键因素,并对循环系统中是否带回热器对性能的影响进行对比分析。对设定输出功率为2 kW的系统进行分析。研究结果表明:膨胀机进口温度(压力)越高,系统的循环效率越高,而过热度需要综合考虑设置在合理范围内。     

磷铜网加铅球填料回热器的换热性能分析

文章基于G-M低温制冷机装置,以磷铜网加铅球填料回热器为研究对象,通过数值模拟方法,得出了G-M制冷机回热器内部氦工质温度参数的动态变化规律;利用对流换热的场协同理论,对比分析采用磷铜网加铅球作为回热器填料的对流换热性能;针对不同填料类型的回热器进行了G-M低温制冷机整机换热性能对比实验,得出了提高整机换热性能的磷铜网与铅球的填充比例。     

热声发动机回热器操作因子的优化研究

研究热声热机中回热器长度和工作温度的优化方法.通过对热声学线性公式的进一步分解,提炼出一个量纲一参数———回热器操作因子.相对水力半径和回热器操作因子建立了工作频率与回热器长度及回热器水力半径之间的定量关系.通过回热器轴向尺寸和径向尺寸的一定比例缩放,使得热声系统在不同频率下实现相同的热声转换效率.以两种典型的热声发动机回热器为例,对操作因子进行优化研究,并由此得到了最佳工作效率下的回热器长度和温度分布.     

一种随机行列循环移位交织器的设计与仿真

在分组交织器及随机交织器的基础上,设计了一种随机行列循环移位交织器。仿真结果表明,相同条件下,随机行列循环移位交织器误比特率性能明显优于分组交织器、规则行列循环移位交织器和随机交织器,与新一代移动通信长期演进技术的信道编码方案中采用的二次置换多项式交织器的性能接近。同时,该交织器对存储空间的需求较少。因此,通过进一步的优化,可以推广到实际应用中。     

风冷冷热水机组性能测试系统节能运行分析及改进

对风冷冷热水机组常规测试系统进行了计算分析,针对常规测试系统中同时需要加热和制冷而造成的能量浪费现象,提出在该常规测试系统中空气侧增设表冷器,水侧增设水水换热器,对该系统进行节能改进设计.并以制冷量为25kW(制热量为32kW)的风冷冷热水机组测试系统为例,以试验工况数据为基础,对改进后系统的节能效果进行验算分析.通过比较改进前后的系统能耗得出,改进后的系统制冷测试工况时可节电32kW,热泵测试工况时可节电16kW,最后编写了表冷器的设计计算程序模块.     

寒区隧道地源热泵供热系统及优化分析

为解决寒区隧道冻害问题,将地源热泵型供热系统应用于内蒙古博牙高速林场隧道中.系统由取热段、加热段、热泵和分、集水管路组成,可用于隧道洞口段衬砌和排水系统加热.在分析研究该系统传热机理的基础上,建立考虑热阻和热源的隧道取热段传热模型,利用叠加原理、格林函数法和拉普拉斯变换法相结合的方法获得其解析解.热交换管间距对热交换管换热量有显著影响,随着管间距的增加,换热量呈线性增加.热交换管换热量随隧道埋深的增加而呈线性增加,热交换管应布置在埋深深的部位.与热泵持续运行相比,间歇运行有利于土壤温度场的恢复,有助于提高热泵运行效率.     

不同跨临界二氧化碳制冷循环的性能比较

建立了CO2制冷循环各个部件的稳态仿真模型，对6种不同的跨临界CO2制冷循环进行了稳态仿真，衡量了吸气回热、回收膨胀功以及二级压缩等方式对系统性能的影响．结果表明，采用二级压缩并回收膨胀功可以大大提高系统的性能；只采用两级压缩而不回收膨胀功，对系统的性能并没有明显的改善；单级压缩时如果系统中带有膨胀机，采用吸气热交换器可以提高制冷量，但对性能系数(COP)值的影响不大；单级压缩不回收膨胀功时，采用吸气热交换器可以大大提高系统的制冷量和COP。     

低温供热堆换热器的实时仿真研究

根据200 MW低温供热堆换热器的非标准结构特点,在流体以三次叉流自然循环方式冲刷一次侧管束的情况下,建立了合理的数学物理模型.通过编制程序,应用组合的效能 传热单元数法和平均温压法 2 种方法,对各控制体进行了传热特性分析.该程序能准确地计算出换热器两侧的功率、流量、温度耦合变化的相互影响,求得换热器两侧各控制节点的温度变化规律.结果表明:求解非刚性方程的阿当姆斯数值方法的计算速度要快于求解刚性方程的吉尔方法,2种计算方法的误差不超过 5%.证明了阿当姆斯方法更适合低温供热堆的换热器实时仿真.计算仿真为200 MW低温供热堆的设计和安全运行提供了可靠依据.     

串联式汽车尾气热电发电系统台架试验

利用低温型Bi2Te3基热电器件构建一种4层串联结构的汽车尾气热电发电系统,通过台架试验测试了系统的输出性能并分析其影响因素.结果表明：当热电器件的最高热端温度达到其最大耐热温度时,系统的可回收最大功率约为60 W;采用一体化间接冷却方式难以降低系统的冷端温度,从而导致温差不明显;在相同条件下,中间2层串联热电器件的总体输出性能较好,适当减小集热器的尺寸,可以提高其热容量和表面温度,从而提高系统的输出性能.     

R600a/CO2一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环的性能研究

基于天然工质应用于自复叠制冷循环的研究，对一级分凝和二级分凝自复叠制冷循环进行了理论分析，讨论了使用天然工质R600a／CO2作为非共沸制冷剂时制冷剂的配比、冷凝温度、蒸发温度和冷凝蒸发器冷凝侧出口过冷度对2种循环系统性能的影响．结果表明：2种循环均存在最佳的制冷剂配比，其中二级分凝循环还存在最佳中间温度；在一定的冷凝温度和蒸发温度下，二级分凝自复叠制冷循环与一级分凝自复叠制冷循环相比，性能系数大，单位质量制冷量大，压力比高；随着冷凝温度和蒸发温度的升高，二级分凝循环的性能系数提高得更多．     

空气源热泵换热器与岗亭壁体一体化供暖性能

设计一种由太阳能供电、空气源热泵换热器与亭壁一体化的供暖岗亭.首先,建立一体化岗亭设备模型,并采用Matlab语言编制仿真程序,对岗亭进行性能模拟;然后,选取太原某日工况,对岗亭模型进行实验验证,并对其供暖季性能进行分析.结果表明:亭壁蒸发器吸收室内外两侧空气热量、得热量比相同条件下,常规风冷蒸发器高31.41%;供暖季系统性能系数(COP)为3.22~4.96,平均COP值为4.18,高于常规风冷热泵,节能效果良好;供暖季太阳能发电量可满足岗亭热泵压缩机耗电量需求,证明岗亭可实现供暖零能耗.     

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．     

基于模拟退火算法的低温余热发电系统参数优化

为提高低温余热发电系统的综合性能,以单位发电量所需换热面积为目标函数,采用模拟退火算法对ORC系统的参数进行优化。研究结果表明:当热源温度和流量分别为120℃与62 kg/s,蒸发器内最小传热温差为10℃时,蒸发器内的最佳压力和流速分别为0.615 MPa与1.23 m/s;冷凝器内的最佳压力和流速分别为0.102 MPa与1.37 m/s;与传统算法相比,优化结果使单位发电量所需换热面积减少23%。随着热源温度的升高,最优目标函数值先降低后升高,在热源温度为200℃时达到最低值;综合考虑目标函数值及系统输出净功,蒸发器内合适的最小传热温差为15℃。     

The property diagram in heat transfer and its applications

Inspired by the property diagrams in thermodynamics,which distinctly reflect the performance and characteristics of thermodynamic cycles,we establish a state equation for heat motion and introduce a two-dimension property diagram,T-q diagram,in heat transfer to analyze and optimize the performance of heat exchangers,where heat flow is a state parameter for heat motion.According to the property diagram,it is convenient to obtain the influences of heat exchanger area,heat capacity rate and flow arrangement on the heat transfer performance during the analysis of heat exchangers and their networks.For instance,when analyzing the heat exchanger network in a district heating system,it is obvious to find that:if both the heat demand and the indoor air temperature in each branch of the network are the same,the total area of heat exchangers,the flow rate of water and the return water temperature in each branch are all the same;if the indoor air temperatures in different branches are different,the temperatures of the waters after flowing through different branches are different,which means that the mixing process of return waters with the same temperature is not an essential requirement to realize the best performance of district heating systems.