CO_2跨临界循环水源热泵系统的试验研究

为研究CO2在热泵领域的应用,设计并搭建了CO2跨临界循环水源热泵系统试验台,研究系统在不同工况下运行的性能参数.试验结果表明:在水源温度为30℃,初始水温度为25℃,蒸发温度为10℃,终止水温度为60℃和65℃,蒸发器侧的水热源流量为0.6 m3/h条件下,系统COPH随着高压侧压力的升高,呈现出先升高后降低的趋势,最大COPH为4.4,与其相对应的高压侧压力为最优高压侧压力.     

CO2热泵最优排气压力理论分析与试验

目的:优化热泵系统性能,探讨二氧化碳系统在不同工况下的最优排气压力。方法:通过建立CO₂跨临界热泵模型,分析了排气压力和制热量、吸气过热度、制冷剂质量流量及系统能效的关系,深入研究了进出水温度和环境温度对最优排气压力的影响,再利用搭建的CO₂热泵试验台验证模型的可靠性。结果:3种出水温度下,制热量随排压的升高而增大,质量流量随排压的升高而减小,循环性能系数和过热度随排压的升高呈先增大后减小趋势,最优排气压力随着进出水温度和环境温度升高而升高,但进出水温度的升高会降低系统循环性能系数,据此拟合了出水温度60℃下的最优排气压力关联式,并设计了5组试验证明了其具有可靠性。结论:通过大量的仿真数据确定了系统的最优排气压力,并与试验值对比发现,误差值均小于5%,满足试验及设计需求。     

纸机干燥部蒸汽喷射式热泵内流体流动的三维CFD模拟

运用计算流体动力学(CFD)方法建立纸机干燥部蒸汽喷射式热泵内流体流动的三维数值模型并进行数值模拟。模拟结果表明:热泵内流体速度场并不完全呈旋转轴对称分布;热力与结构参数对热泵的工作性能影响很大,喷射系数随着引射流体压力的增大而迅速增大,在一定范围内增大工作蒸汽压力可迅速提高喷射系数,但当压力超过某一定值后,喷射系数反而随着压力的升高而逐渐降低;存在一个最优的喉嘴距可使喷射系数达到最大值。     

低速纸机热泵供汽节能的研究

热泵是一种被广泛应用的节能设备,用于改造低速纸机的蒸汽冷凝水系统,可达到较理想的节能效果.本文在研究了前人热泵性能试验的基础上,设计了某公司1760mm纸机热泵的性能实验方案,确定了实验热泵的高压蒸汽压力、闪蒸蒸汽压力与进烘缸蒸汽压力之间的相互关系,得出了一段热泵、二段热泵的最佳参数范围,并进行了热泵在1760mm纸机上的生产实验.根据试验结果,得出了热泵供汽系统的效益.     

应用于闭式河水源热泵系统的螺旋管换热器设计

为了设计应用于闭式河水源热泵系统的螺旋管换热器,采用数学模型和经验公式对闭式河水源热泵系统的螺旋管换热器的换热面积进行了理论计算,进而设计了螺旋管换热器的结构。根据上海松江地区的河水温度情况,通过试验研究了不同冷却水流量对螺旋管性能的影响。实验结果表明:此闭式河水源热泵系统螺旋管换热器的换热量为10.76kW,单位管长的换热量为27 W/m。实验方法得到的换热量与理论方法得到的换热量之间的误差为3.5%,说明设计螺旋管换热器的理论计算方法是可信的。     

榛子油3种提取方法的对比及超临界CO2萃取工艺优化

采用冷榨法、有机溶剂浸出法和超临界CO_2萃取法提取榛子油,并对榛子油的品质及提油率进行比较。采用单因素实验和响应面实验对超临界CO_2萃取榛子油的工艺进行优化。结果发现,超临界CO_2萃取法的油脂品质较好,且提油率较高。超临界CO_2萃取榛子油最优工艺条件为:萃取压力27 MPa,萃取温度50℃,CO_2流量20 L/h。在最优工艺条件下榛子的提油率为93.32%。榛子油中不饱和脂肪酸含量超过95%,主要为油酸和亚油酸。     

小型CO_2热泵系统的搭建与性能研究

天然工质CO_2以其优良的热物理性能和友好的环境特性成为热泵系统中运行工质最有潜力的替代物之一。为了加快CO_2作为制冷剂向实用化产品迈进,采用CO_2作为制冷剂,确定了跨临界CO_2热泵系统方案及工况,对气体冷却器、蒸发器及辅助部件进行了选型设计,并最终搭建了一个带回热器的跨临界CO2热泵系统实验台,该试验台结构紧凑,制造、运行成本较低。同时文章中就冷却水、冷冻水对系统性能的影响做了初步研究。研究表明:提高冷冻水流量对提高热泵出水温度的影响很小;提高冷却水流量可以有效提高能效比EEER,并对制取高温热水有很大帮助,但是同时会增加流动阻力。     

CO_2跨临界制冷系统单元件改进的性能研究

通过加入回热器和旁通阀,对带有双节流阀的CO2跨临界制冷系统进行了改进,通过对改进前后系统性能参数的理论分析和计算,得出结论:一定的工况下存在一个最佳高压侧压力(Ph,opt),它与气冷器出口温度(T3)、蒸发温度(Te)的关系为:Ph,opt=0.264 3 T3-0.008 9 Te-70.255 4;回热器的加入在低于Ph,opt的压力区内对系统性能有较大的提升,旁通阀的加入从理论计算来看对系统性能影响很小.     

跨临界CO2热泵热水器的实验研究

为了提高热泵热水器的效率,搭建了CO2热泵热水器实验台.实验结果表明:在冷却水出水温度为65 ℃时,CO2热泵热水器的COP随着蒸发温度的升高而升高;在某一蒸发温度下,气体冷却器放热量随着高压压力的升高先升高而后降低,系统的COP存在一个最优值.     

跨临界CO_2热泵热水器的实验研究

为了提高热泵热水器的效率,搭建了CO2热泵热水器实验台.实验结果表明:在冷却水出水温度为65℃时,CO2热泵热水器的COP随着蒸发温度的升高而升高;在某一蒸发温度下,气体冷却器放热量随着高压压力的升高先升高而后降低,系统的COP存在一个最优值.     

均匀设计法优化超临界CO2萃取丁香精油工艺研究

采用单因素试验和均匀设计法U_6(6~4)试验结合的方法优化利用超临界CO_2萃取技术提取丁香精油的工艺。单因素试验研究温度、压力、CO_2流速、颗粒度因素对丁香精油得率的影响,利用均匀设计法优化获得最优萃取工艺。试验结果显示,超临界CO_2萃取丁香精油的最佳工艺条件为:萃取温度55℃、萃取压力25 MPa、CO_2流速1.5 L/min、颗粒度150目。最优工艺条件下,丁香精油得率26.86%,丁香精油中主要成分含量:丁香酚59.91%、β-石竹烯18.02%、乙酰基丁香酚13.97%;主要成分总量91.90%。     

高压CO2与超高压均质协同杀菌装置的研发

高压CO_2杀菌和超高压均质杀菌都是非常有前途的非热杀菌技术。为了进一步提升其杀菌能力,把高压CO_2杀菌与超高压均质杀菌有机地结合起来,构建一个新型的高压CO_2与超高压均质协同杀菌技术,并对其工作原理、工作特点、结构组成进行系统的阐述,搭建协同杀菌试验平台。通过酿酒酵母的杀菌试验,验证了协同杀菌系统优于单一的高压CO_2杀菌或超高压均质杀菌。     

超临界CO_2法萃取花生油脚中磷脂工艺条件的优化

为探究响应面优化超临界CO_2法萃取花生油脚中磷脂的工艺条件,采用超临界CO_2法萃取花生油脚中磷脂,以花生磷脂的提取率为指标,在单因素试验的基础上,利用Box-Behnken响应面法对萃取工艺的关键因素萃取压力、萃取温度、CO_2流速进行优化。结果显示:萃取压力、萃取温度、萃取压力和萃取温度的交互作用对花生磷脂提取率的影响极显著。优化得到超临界CO_2法提取花生油脚中磷脂的最优条件为萃取压力31.64MPa、萃取温度45.59℃、CO_2流速7.02L/h、乙醇添加量为2%,此条件下花生油脚中花生磷脂的提取率为93.43%。说明采用超临界CO_2萃取法从花生油脚中萃取花生磷脂可以提高花生油脚的资源利用率。     

响应面法优化红柿协同脱涩工艺研究

试验以福建永定早熟红柿为试材,采用单因素试验和响应面分析法来确定早熟红柿的最优协同脱涩工艺条件。通过单因素试验探讨CO_2浓度、乙醇体积分数和脱涩时间三因素对柿果硬度、可溶性单宁含量的影响;根据单因素试验结果,选定CO_2浓度、乙醇体积分数和脱涩时间进行三因素三个水平中心组合试验,建立柿果硬度及可溶性单宁含量的二次回归方程,通过响应面分析得到优化组合条件。研究结果表明,当协同脱涩工艺条件为CO_2体积分数81%,乙醇体积分数31%,脱涩时间61 h时,红柿硬度理论值0.62 kg/cm~2,实际值0.61 kg/cm~2,可溶性单宁含量理论值为0.99 mg/g,实际值为0.97 mg/g。     

响应曲面法优化超临界CO_2萃取虎掌菌精油工艺及其挥发性化合物成分分析

以虎掌菌为萃取原料,采用超临界CO_2萃取技术进行虎掌菌精油的提取,在单因素试验的基础上,设定CO_2流量为25 kg/h,原料粉碎粒度为40目,一次性投料量为800 g,通过响应曲面法(Response surface methodology,RSM)建立数学模型,确定最优工艺条件:选择萃取压力、温度、时间为影响因子,以虎掌菌精油萃取得率为响应值进行响应面分析,结果表明在萃取压力33 MPa,萃取温度55℃,萃取时间145 min时虎掌菌精油萃取得率最大为4.18±0.46%,与理论值(4.23%)相接近。此外,采用气相色谱-质谱联用法(GC-MS)对虎掌菌精油的挥发性成分进行分析,通过人工解析结合标准图谱数据库(NIST)检索定性确认,共检测出77种化学成分,采用峰面积归一化法计算各化合物的相对百分含量,化合物含量占总面积的68.868%,其中主要成分为酸类28.09%,醛类18.77%,含氧杂环5.13%,烃类4.90%,酚类4.37%,醇类4.02%和酮类3.61%等,含量较丰富的有有2-甲基-己酸(19.46±0.81%),苯甲醛(6.86±0.17%)。     

纸机干燥部多段通汽系统中喷射式热泵的性能分析

提出纸机干燥部多段通汽系统中喷射式热泵的性能参数计算方法,编制出适应纸机特点的喷射式热泵性能分析与结构设计软件,给出了喷射式热泵的工作范围与调节特性的计算分析结果,据此在纸机干燥部多段通汽系统中设置喷射器,组成热泵系统,可明显提高供缸排水能力,降低造纸成本。     

均匀设计法优化超临界CO_2萃取辣椒红色素工艺研究

采用单因素试验和均匀设计法U_6(6~4)试验结合的方法优化超临界CO_2萃取法提取辣椒红色素的工艺。采用单因素试验研究了温度、压力、萃取时间、颗粒度对辣椒红色素收率的影响,利用均匀设计法优化选择萃取工艺的最优条件。结果表明,超临界CO_2萃取辣椒红色素的最优条件为萃取温度32℃、萃取压力20MPa、萃取时间3.5h、颗粒度50目。在最优工艺条件下,辣椒红色素收率为6.68%。     

香菇干燥中热泵法优势研究

系统研究了热风干燥、微波真空干燥和热泵干燥三种干燥技术对香菇收缩率、复水率、感官品质和能耗的影响,结果表明:热风干燥的香菇收缩率最高,复水性能最差;热泵干燥的香菇收缩率最低,复水性能最好;热泵干燥的干制香菇感官评分最高,其次是微波真空干燥,热风干燥的干制香菇的感官得分最低;对热风干燥、微波真空干燥和热泵干燥三种干燥技术进行能耗计算,其中热泵干燥消耗的能量最小,其次是微波真空干燥,热风干燥耗能最大。综合热风干燥、微波真空干燥和热泵干燥三种干燥技术对香菇品质影响的研究结果表明:与热风干燥和微波真空干燥技术相比,运用热泵干燥技术干燥的香菇产品综合品质最优。     

巴旦杏仁油的超临界CO_2萃取工艺及其成分研究

研究巴旦杏仁油的超临界CO_2萃取工艺,通过单因素试验和正交试验设计探讨了萃取压力、温度、CO_2流量和萃取时间对巴旦杏仁油超临界CO_2萃取得率的影响。结果表明萃取压力35 MPa、萃取温度40℃、二氧化碳流量6 L/min、萃取时间4 h为最优条件,在此条件下巴旦杏仁油萃取得率达到43.10%;采用气相色谱-质谱(GC-MS)联用技术对巴旦杏仁油脂肪酸组成进行分析,结果表明巴旦杏仁油不饱和脂肪酸质量分数高达92.20%,以油酸(78.448%)、亚油酸(13.723%)为主,饱和脂肪酸以棕榈酸(6.018%)为主。     

压力和温度变化对超临界CO_2流体萃取雨生红球藻中虾青素酯的影响

使用超临界CO_2流体萃取法萃取雨生红球藻中的虾青素酯,通过单因素实验和正交实验设计在中试级设备考察压力、温度、流速等主要工艺参数对萃取率的影响,并优化萃取工艺。结果表明,其最优工艺条件为:萃取压力40 MPa,萃取温度60℃,流速20 L/h。在此最优工艺条件下,超临界CO_2流体萃取对雨生红球藻中虾青素酯的萃取率可达88%。该工艺条件可放大为工业化生产条件。