城市燃气门站压力能回收热力学分析

长输来气需在门站内经调压过程将高压燃气降到较低的压力方可送入城市燃气输配系统,节流降压过程存在压力能的损失.采用能量系统的(火用)分析法对城市门站调压过程进行热力学分析,结果表明节流.阀节流降压虽能满足工艺要求,但过程的(火用)损较大,(火用)效率低,应考虑可代替节流阀的其它压力能回收设备,如透平膨胀机、涡轮机等,从而...     

氯化钙/硼砂改性真空闪蒸制冰实验研究

为了研究可溶性盐氯化钙(CaCl_2)/硼砂对真空闪蒸制取冰浆的影响,在蒸馏水中加入CaCl_2作为添加剂,硼砂作为成核剂,通过引入固体吸附模块,进行了真空制冰实验。结果表明:添加CaCl_2可吸收部分闪蒸过程产生的水蒸气,并能缩短液相降温时间;随着CaCl_2浓度的升高,过冷度及含冰率逐渐降低,闪蒸率呈非线性变化;CaCl_2的添加质量分数建议为1%,能降低水的过冷度达2.08℃,含冰率达24.10%,闪蒸率达17%;硼砂的添加对降低CaCl_2溶液在闪蒸制取冰浆系统中几乎没有作用,相较于纯水,随着硼砂浓度的增加,CaCl_2-硼砂复合溶液对过冷度呈小幅降低趋势;随着初始温度的降低,闪蒸过程中的过冷度逐渐降低,含冰率逐渐升高,较低的初始温度有利于冰浆的制备。     

溴化锂第二类吸收式热泵热力过程的(火用)分析

通过计算机模拟,对溴化锂第二类吸收式热泵热力过程和热泵系统各部件进行了详细计算,提出了循环倍数、工作液浓溶液浓度、蒸发温度、冷却温度对(火用)效率的影响程度.指出了(火用)损失的分布,计算了(火用)损系数和(火用)效率.     

直接接触式膜蒸馏不同操作温度下的能耗分析研究

膜蒸馏(MD)过程伴随相变,能量利用效率是决定其是否具有竞争力的重要因素.考察了直接接触式膜蒸馏(DCMD)法海水淡化过程中操作温度对跨膜通量和(火用)效率的影响,计算和分析了不同操作温度下的系统(火用)损失和(火用)效率.结果表明,膜透过侧冷却至常温以下时,冷却部分的(火用)损失较大,占总能耗的35%以上;料液侧温度...     

有机朗肯循环膨胀机入口过热度实验

在给定热源条件下,探讨有机朗肯循环(ORC)膨胀机入口过热度对膨胀机性能和ORC系统性能的影响。建立了带前置泵的ORC实验系统,采用涡旋式膨胀机,R123为工质,在140℃热源下进行实验。通过改变膨胀机转矩调节系统蒸发压力,从而实现对膨胀机入口过热度的调节。实验获得最大膨胀机轴功和膨胀机实际运行效率分别为2.35kW和59.7%;ORC系统净输出功、热效率和(火用)效率分别为1.75kW、5.3%和21.8%。分析表明,随着膨胀机入口过热度递减,膨胀机机械效率递增,膨胀机等熵效率递减,膨胀机轴功和实际运行效率呈先增后减的变化趋势。膨胀机入口过热度为20℃左右时,有最大膨胀机轴功、最大系统净输出功、最高系统热效率和最高系统(火用)效率。此外,过热度影响系统的损失分布,随着膨胀机入口过热度减小,膨胀机(火用)损呈先增后减变化。     

双压膨胀有机朗肯循环中低温余热发电系统的热力性能

基于热力学第一定律与第二定律分析法,结合动量定理与质量守恒定律构建一种双压膨胀有机朗肯循环（ORC）中低温余热发电系统热力性能的预测模型,研究热源温度、蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力、循环倍率、喷射压缩器引射流体在混合室进口的马赫数、工质泵、向心透平及螺杆膨胀机的等熵效率对系统的净输出功率、热效率、余热利用率及(火用)效率等热力性能的影响。结果表明,系统的净输出功率与(火用)效率随着热源温度、蒸发温度、循环倍率及透平等熵效率的增大而升高,但随着夹点温差、闪蒸压力的增大而降低;系统的热效率随着蒸发温度、闪蒸压力及透平等熵效率的增大而升高;系统的余热利用率随着热源温度、循环倍率的增大而升高,但随着蒸发温度、夹点温差、闪蒸压力的增大而降低。当循环倍率k=2时系统的净输出功率、(火用)效率及余热利用率分别比常规单级ORC系统绝对提高了230.9kW、10.1%和17.9%。     

(火用)方法在垃圾气化剂选取中的应用

对于垃圾气化的转换效率,传统上采用冷煤气效率来表示,采用(火用)方法并提出了(火用)效率和累积(火用)效率。根据冷煤气效率、(火用)效率和累积(火用)效率对垃圾气化的3种气化剂进行比较,发现依照3种效率选取的最佳气化剂不尽相同。分析可得:(火用)方法要比传统方法更全面更具实践价值,(火用)效率和累积(火用)效率强调了合成气焓(火用)的利用潜力。由于累积(火用)效率兼顾到了气化剂获取的能耗成本,从而可为气化剂的科学选取提供依据。     

室温磁制冷机性能评测及能效分析

为建立磁制冷机能效统一评价指标,弥补采用温跨和制冷量作为磁制冷系统性能评价标准的不足,在现有评价方法的基础上提出了新的室温磁制冷样机能效指标-(火用)效率。为了验证新评价指标的可行性,分别对2011年维多利亚大学公布的样机数据和2012年丹麦理工大学公布的样机数据进行分析计算,将以温跨-热源温度和温跨-制冷量形式给出的测试数据统一转换为温跨-冷量(火用)的形式,以实现对不同样机的能效进行客观评价;同时搭建测试平台对四川大学旋转式室温磁制冷样机在25、27及30℃工况下进行冷量(火用)、(火用)效率指标测试。实验结果表明,该室温磁制冷样机在25℃工况下,磁制冷机转速6 r·min^-1时,制冷量为240 W,最大冷量(火用)为3.26 W。在剔除电机损失、机械损失、磁滞损失及涡流损失等因素的影响后,最大(火用)效率为0.039。     

换热管直径对换热器(火用)效率影响的探讨

本文通过换热管直径对换热器(火用)效率影响的分析,提出了换热器设计及改造时,减小(火用)损失的一条途径.     

乙烯分离与复叠制冷系统用能的综合优化

乙烯装置的分离过程要在低温下进行,由乙烯制冷系统提供所需冷量。乙烯制冷系统为封闭式循环,独立于分离单元之外。将乙烯分离单元与制冷系统同时优化,能有效提高装置用能效率。复叠式制冷级数是当前乙烯工业中使用最为广泛的制冷技术。本文针对乙烯分离过程和配套的复叠制冷系统,采用Aspen Hysys进行模拟并进行(火用)分析,发现系统主要的(火用)损失发生在换热与压缩两部分,其占总(火用)损失的83%,为节能的重点。进而通过夹点技术对冷剂配置进行分析,发现-56℃以上各温位的冷量配置不合理,远超过理论最小值,-56℃以下各温位的冷量基本达到理论最小值。提出了采用多股流换热器的换热网络理论设计方法,并对冷剂进行重新配置,该理论方案可以降低丙烯制冷压缩机约30%的功耗,并节约部分乙烯制冷压缩机功耗,显著降低了乙烯深冷分离能耗。     

机械蒸汽再压缩硫酸铵废水处理系统的分析

为全面反应机械蒸汽再压缩硫酸铵废水处理系统的用能情况,提高系统的效率,采用以热力学第二定律为基础的分析方法,对系统进行了分析。将硫酸铵废水视为实际溶液,建立了实际物流的分析模型,运用工厂实测数据对系统进行了分析计算,研究了参量:压缩比、蒸发温度和一效排出浓度对系统效率的影响并根据测算结果提出了改进建议。分析结果表明,该系统总的效率约为12.04%;各设备分析表明,换热器及压缩机是主要的损失部位,二者的损失约占总数的79.5%;参量分析表明,系统的效率随着压缩比的增大而减小,随着蒸发温度的升高而增大,在其他条件允许的情况下,应尽量采用压缩比小的压缩机和维持高的蒸发温度;在文中条件下,当一效排出质量分数为32%时系统的效率最大,应尽可能地维持在该质量分数下排料;消除进入加热器蒸汽的过热可以提高系统的效率。     

LNG动力渔船的冷能利用技术初探

液化天然气(LNG)动力渔船推广前景广阔,为提高其LNG冷能的利用效率,对比分析了在船舶上利用LNG冷能的冷库和发电两种方案的利弊,并在此基础上提出了一种新的LNG冷能利用系统。通过热力学分析,获得了不同有机朗肯循环(ORC)冷凝温度、蒸发温度和载冷剂出口温度条件下系统的冷能利用率及效率。分析结果表明,系统冷能利用率随朗肯循环冷凝温度的降低、蒸发温度的升高而有显著提高;随载冷剂出口温度升高,系统冷能利用率稍有提高,但载冷剂流量显著增大。该系统冷能利用率及效率最大值分别达200.1%和28.6%,可实现LNG冷能利用率的大幅提升,节能效果显著。     

新型太阳能双喷射制冷系统的可用能效率分析

在特定工况下对新型的太阳能双喷射制冷系统进行了火用平衡分析,计算了火用效率、总火用损失及系统中各设备的火用损率和火用效率,探讨了发生器温度和蒸发温度对系统火用效率和火用损失的影响。结果表明,太阳能集热器的火用损最大,火用损率为91%,其次为气体喷射器,火用损率为5%。在其他条件一定时,系统存在一个最佳的发生器温度使系统的火用效率最高,总火用损失最小。当发生温度为75～120℃,蒸发温度为7～15℃,冷凝温度为35℃时,系统总能量效率为10%～18%,火用效率为0.3%～0.65%。     

MVR并联双效蒸发结晶系统设计及研究

利用蒸发法处理工业废水,能够实现废水的资源化利用。本文针对不同类型蒸发器适用范围受限问题,将降膜式蒸发器与强制循环蒸发器联用,提出了机械蒸汽再压缩（MVR）并联双效蒸发结晶系统。首先设计了系统的工艺循环流程并建立数学模型,对该系统及其设备进行质量和能量衡算,并对模型的可行性进行核算。随后建立系统性能的?分析模型,对常压下质量分数为5%的硫酸钠溶液蒸发结晶进行实例计算,并将其与传统三效蒸发结晶系统进行比较。通过综合能量分析与?分析,MVR并联双效蒸发结晶系统的节能程度更大,其效能系数（COP）值为21.4,相同工况下高于传统三效蒸发结晶系统82.2%,而单位能耗仅为传统三效蒸发结晶系统的17.6%;其?效率高于传统三效蒸发结晶系统51.5%,?损失则低于传统三效蒸发结晶系统24.7%,这表明MVR并联双效蒸发结晶系统热力学完善程度更高,在节能方面有较大的推广应用潜力。     

Transient analysis of a new humidification-dehumidification solar still

A numerical study was carried out to investigate the transient thermal performance of a new humidification-dehumidification solar still. The still body is a relatively thin rectangular box with a top glass cover and bottom condensing sheet. The still body is divided (by a central insulated stepped sheet carrying a group of basins) into two chambers: the upper evaporation chamber and lower condensation chamber. Air is circulated between the upper evaporation chamber (where it is heated and humidified) and the lower condensation chamber (where it is cooled and dehumidified for water production). The influence of different environmental, design, and operational parameters on the still productivity was investigated. The results indicated that increasing the solar intensity, ambient temperature, basin absorbitivity, and initial saline water temperature increases the system productivity. On the other hand, increasing wind velocity, basin insulation thickness, evaporation and condensation surface areas, condenser emissivity, and saline water mass has little effect on productivity. The interesting result is that the decreasing airflow rate has insignificant influence on system productivity. Decreasing airflow rate from 0.1 to 0.001 kg/s partially increases the productivity from 5.2 to 5.3 L/m². The physical explanation and implications of these findings are explained.     

Energy and Exergy Evaluation of an Air Separation Facility: A Case Study

In this study, an air separation plant working according to the principle of separation of two columns and producing argon, nitrogen, and oxygen with a daily capacity of 250 tons was analyzed in detail with respect to the first and second laws of thermodynamics and the results were evaluated. The energy and exergy values for each point defined in the system were obtained. By using these values, thermodynamic evaluations for both the whole system and also its components were made. The efficiency values of energy and exergy, the values of energy losses and exergy destruction rates, the EIP (energetic improvement potential rate), ExIP (exergetic improvement potential rate), and the production of entropy values were found as 0.453, 0.79, 4368.475 kW, 10535.875 kW, 2391.535 kW, 3800.485 kW, and 35.347 kW/K, respectively. The energy and exergy efficiencies of the plant were found to be 45.3% and 13.1% respectively.     

Exergy analysis of a spray dryer: Methods and interpretations

Exergy analysis has been used to assess the intrinsic exergy efficiency of a spray drying system modeled to produce 1.25?kg s^?1 of skim milk powder. From an exergy perspective, the dryer has a low exergy efficiency of 38% (on an evaporation basis), while the efficiencies associated with the mass transfer and heat transfer are 94% (thermomechanical efficiency) and 30% (transiting exergy efficiency), respectively. The improvement potential of 575?kW, of the 722?kW energy flow in the feed, also shows that the exergy efficiencies of spray dryers are intrinsically small. Reviewing exergy efficiency factors, there appears to be no universal efficiency factor for an exergy analysis. The inevitable (INE) exergy loss method is a potential shortcut technique based on the Carnot efficiency and first law analysis. There are some limitations on using the INE method for processes that are not exclusively thermal; in those cases, an entropy balance (second law property) is more appropriate. The INE method still shows potential as a starting basis of comparison because it shows the scale and the efficiency together, which is important for targeting areas for process improvement without doing a full exergy analysis. This work is a short review of the work on dryer exergy efficiency, mainly focusing on the various factors which are used, followed by a discussion and case study testing each factor to find a potential optimization method and a discussion on each factors merits.     

基于链式循环二氧化碳重整的甲烷制甲醇过程火用分析

二氧化碳重整制甲醇过程对碳源高效利用和环境保护具有重要意义，可作为替代传统高能耗、高排放水蒸气重整过程的途径。用Aspen Plus软件模拟链式循环二氧化碳重整的甲烷制甲醇过程。结果表明，该过程的?损失主要集中在化学过程，占总?损的76.47%，其中燃烧反应与重整反应分别占41.62%和27.69%，而甲醇合成反应与水汽变换反应分别占3.55%与3.61%。与传统水蒸气重整制甲醇过程相比，在原料甲烷输入量一定情况下，二氧化碳重整制甲醇系统的重整过程比水蒸气重整过程?损失减少21.44%，水蒸气消耗量减少77.02%，整体系统二氧化碳排放量降低了25.89%，甲醇的产量提高了12.03%。随着重整反应温度的提高，?效率和甲醇产量均出现先升高、后平稳的趋势，并在980℃达到最大值。此外，较低的重整反应压力有利于提高甲醇产量。     

高温高压喷雾闪蒸的蒸发特性

基于新型高温高压喷雾闪蒸实验台,以水为工质,研究初始条件和运行条件对闪蒸蒸发特性的影响。首次将液体初始温度提高至100℃以上,将闪蒸罐运行压力保持为正压,并使用具有独特双S形叶片的涡旋实心锥喷嘴,将液体向上或向下喷入闪蒸罐。实验过程中液体初始温度为135～150℃,闪蒸压力分别为121、126、131、136、141、146 kPa,液体过热度为30～46℃。实验结果表明,闪蒸蒸汽流量随初始温度的提高而增大,随闪蒸压力的提高而减小。液体向下喷射比向上喷射产汽量更高,蒸汽带水更少。闪蒸效率随过热度呈线性增长,在大量实验数据基础上拟合出二者之间的经验公式。实验结果为高温高压喷雾闪蒸的工业应用提供借鉴。     

煤间接液化中费托合成单元装置的分析

在基于PRO/Ⅱ对低温费托合成系统进行模拟及优化的基础上,采用热力学分析方法,对低温费托合成系统进行了量衡算,分析了系统中各主要能耗单元的效率和损失状况。计算结果表明,系统中损失最大的过程是费托合成反应过程。费托合成反应器是损失最大的设备,效率为86.80%,损失占了总损失的85.15%;冷凝液回流泵效率最低,只有6.71%;效率最高的为石蜡收集槽、石蜡泵、石蜡中间槽等,几乎没有损失。采用热力学分析方法可以更准确地揭示系统中各环节和设备的最大损失,为改进设备、节约能源提供目标和对策。