CO2跨临界双级压缩制冷循环的热力学分析

Two-stage vapor compression refrigeration cycle was accomplished with an intercooler.The state of the refrigerant vapor leaving the intercooler affects the system performance.The thermodynamic analysis of the trans-critical two-stage refrigeration cycle using CO₂ as the refrigerant was made with a condensing temperature of 35℃.When the intercooler operated at about the geometric mean of the evaporating and condensing pressures,compared with the single stage cycle,the coefficient of performance（COP）of the two-stage cycle was improved.As the degree of superheating of the CO₂ vapor leaving the intercooler increased,the COP of the two-stage system decreased.     

跨临界CO2双级压缩制冷系统性能实验研究

自然工质CO₂作为制冷剂,替代氨和氟利昂在低温冷库制冷领域受到关注。针对现阶段CO₂制冷系统,其低蒸发温度范围内实验研究较少的问题,搭建了跨临界CO₂双级压缩两级节流制冷系统实验台,通过改变冷凝压力、低压级电子膨胀阀开度、室内温度,研究制冷系统制冷量和COP的变化趋势。研究结果发现：当冷凝压力为8.5 MPa时,制冷系统性能变化明显,随着低压电子膨胀阀开度从50%变化至100%,系统的制冷量增幅17.89%,COP增幅9.7%。随着室内温度从-34℃变化至-20℃,系统的制冷量增幅44.28%,COP增幅33.33%。在低蒸发温度范围内,合理选取系统运行工况对提升系统性能有重要作用。     

钙基CO_2吸收剂循环活性衰减原因初探

对钙基CO2吸收剂的循环活性衰减进行了实验研究,考察了随着循环次数的增加,吸收剂的表面形态、吸收剂分子孔径及比表面积等微观结构的变化,分析了钙基CO2吸收剂循环活性衰减的原因。结果表明,随着循环次数的增加,吸收剂晶粒中的片状结构已经完全消失,取而代之的是正方体状的大晶粒,晶粒生长严重,大量空隙被封闭。而由此引起的吸收剂的比表面积的不断减小和孔容积的降低以及孔分布的改变,导致了吸收剂循环活性的衰减,吸收剂的循环转化率降低。     

N_2O跨临界二级蒸气压缩制冷循环及回热特性

为解决CO2跨临界循环能效低、排气压力高的问题,将天然工质N2O用于跨临界循环,建立了相应的理论模型,比较了CO2和N2O用于二级蒸气压缩跨临界循环的性能,并分析了回热效率对于CO2和N2O系统能效Ccop和最优高压侧排气压力的影响。结果表明:N2O用于二级蒸气压缩跨临界制冷循环中的综合性能要优于CO2,在所选定的工况范围内,N2O的Ccop值比CO2最多提高13.3%,最优高压侧排气压力最多降低17.7%。回热效率对于CO2和N2O系统的最优高压侧排气压力几乎没有影响,回热循环对于CO2二级压缩跨临界系统的能效提升更为有利。     

跨临界CO2热泵系统最优排气压力的实验研究

为了研究跨临界CO₂热泵系统中不同热水出水温度下,环境温度对系统最优排气压力的影响,通过理论结合实验分析,以跨临界CO₂热泵机组为平台,在环境室进行了热泵热水器的性能研究。研究结果表明：环境温度和出水温度的上升都会导致系统最优排气压力的上升。出水温度为50℃时,随着环境温度从-20℃上升至3℃,系统的最优排气压力从8.26 MPa上升至9.07 MPa。拟合出以环境温度为自变量的最优排气压力关联式,关联式预测值和实验值最大偏差为1.33%。以环境温度和出水温度为自变量,通过曲面拟合的方法得到适用于该机组的最优排气压力关联式,关联式预测值和实验值最大偏差为1.26%。后者拟合的关联式具有更高的准确性。     

CO2跨临界循环特性对热泵干燥系统的影响

对CO2跨临界循环的超临界放热特性和运行规律进行了分析,根据这些特性,对其应用于干燥热泵系统进行了探讨,并对蒸发温度、过热度及气体冷却器出口温度对系统除湿率的影响做出分析。研究表明CO2跨临界循环放热段存在大的温度滑移,气体冷却器出口温度低有利于系统运行,这些特点非常适合干燥系统,而且干燥系统除湿率也受到这些特性的影响,系统存在最优运行压力和最佳的蒸发温度与气体冷却器出口温度组合。     

CO2跨临界循环冷热联供机组性能实验研究

采用CO₂跨临界循环水-水热泵技术,测试了CO₂跨临界循环冷热联供机组的性能特点。通过调节压缩机频率、电子膨胀阀开度、蒸发器侧乙二醇水溶液进口温度与气冷器侧进水温度等方式,测试该机组在以制热为主要目标时最优排气压力的变化,以及不同参数对制热量、制冷量、制热COP_h与系统综合能效COP(制热COP_h与制冷COP_c之和)的影响规律。研究结果表明：在额定工况下,压缩机频率从80 Hz增加到120 Hz时,系统最大制热COP_h从3.9降到3.3;当乙二醇水溶液进口温度升高、气冷器进口水温降低时,系统的制热COP_h以及系统综合能效COP都随之升高。机组同时供冷供热可明显提高系统综合能效,经济性好且节能效果显著。文中的研究成果对于屠宰、酿造等同时具有冷热需求的行业推广应用CO₂冷热联供机组具有参考价值。     

CO2/HCs混合工质亚临界与跨临界循环的性能分析

为了研究CO₂/HCs混合工质应用于热泵系统的性能,建立单级带节流阀亚临界循环和跨临界循环数学模型,分析了CO₂/R170,CO₂/R1270,CO₂/R290,CO₂/RC270 4种混合工质的特性、不同混合工质配比对循环制冷系数COP和高压压力的影响,以及蒸发温度和冷凝温度对循环性能的影响。结果表明：在亚临界循环中,性能最好的是CO₂/RC270,COP_c峰值为2.92,COP_h峰值为3.92,质量比在0.1/0.9左右,COP_c和COP_h分别比其他2种工质高出了9%、26%和7.1%、18%。在跨临界循环中,CO₂/R1270当质量比为0.96/0.04时,COP_c最大值为3.2,COP_h最大值为4.2; CO₂/R290能有效降低高压压力,当循环的高压压力在7.5 MPa下时...     

跨临界CO2热泵系统的喷射器特性

在自行研制的跨临界CO₂热泵热水器实验台上,通过调节系统中阀门开度控制喷射器的进出口压力和温度,研究喷射器的流量、喷射系数、压缩比和效率的变化规律。实验结果表明:同时增大工作流体压力和引射流体压力可以提高喷射器的工作性能,减小工作流体压力或者增大引射流体压力可以提高喷射器的工作完善度。高效率喷射器的研制是优化跨临界CO₂热泵系统的关键要素。     

CO2跨临界循环系统性能影响的研究进展

CO_2因其优良性质被认为是最具有潜力的长期热泵替代工质。然而,实际应用中CO_2循环系统大多采用跨临界循环,其高压侧压力比常规系统要高很多。为了解决这一问题,一些学者尝试将性能优异的冷媒与CO_2组成混合制冷工质应用于CO_2跨临界循环系统中。从国内外CO_2跨临界系统的研究及应用现状出发,总结了当前典型的CO_2混合工质跨临界制冷循环系统,并概述了不同种类添加剂对CO_2热泵系统性能的影响,为CO_2跨临界系统的进一步研究和应用提供了参考和依据。     

变工况双级压缩中间压力及其对系统性能的影响

基于质量与能量守恒方程,以转子压缩机几何模型为基础,建立反映中间压力形成过程的变容量双级压缩系统压缩机动态耦合模型,并利用实验对模型进行了校核。基于模拟和实验结果,分析了中间压力随时间的变化及其变工况特性。结果表明,中间压力具有脉动特性,但脉动幅值相对于时均值较小;在影响中间压力的因素中,低高压压缩机理论输气量比的影响最为显著,冷凝温度的影响明显小于蒸发温度的影响;系统制热量随中间压力的升高近似呈线性增加,而系统制热COP随中间压力升高具有先升高后降低的趋势,且存在最优值。     

碳基材料吸附二氧化碳及电解吸的实验研究

利用碳基材料具有良好的导电导热性能,研发电解吸技术,取代传统的真空解吸工艺,进行吸附剂再生。估算能耗,为碳基材料吸附捕集温室气体CO2的研究和应用提供基础依据。筛选出十余种由椰壳、煤、沥青、木炭和聚合物基体制备成的颗粒状、纤维状以及蜂窝状的碳基吸附剂,进行实验研究。基于实验结果,比较捕集烟道气中CO2的吸附量、选择性、电加热升温速率、电解吸工艺的电能耗。探讨采用碳基材料吸附和电解吸技术捕集烟道气中CO2的有效性和可行性。实验结果表明:采用电加热碳基材料吸附剂,升温速率较快,能使吸附剂达到快速解吸再生的目的。而且电直接加热到吸附剂,电能利用率较高。通过表面改性等方法提高碳基材料吸附CO2容量,电解吸工艺在CO2吸附捕集技术中具有显著的优势。     

单机双级滚动活塞压缩机热泵系统的性能特性

将R410A为工质的单机双级滚动活塞压缩机闪发器系统用于房间空调器,能有效地降低排气温度、提升制冷/制热能力,具有显著的节能效果。通过对单机双级滚动活塞压缩机闪发器热泵系统的分析计算,得出压缩机适宜的高低压腔容积比为4/5。对研制出的样机进行了实验研究,结果表明,在蒸发温度为5℃,冷凝温度为35～45℃的工况下,制冷COP_r最高可达3.81,排气温度低于91℃;蒸发温度为-5～-10℃,冷凝温度为40℃时,制热COP_h最高可达3.38,排气温度低于111℃。     

非均质多孔盐水层中超临界CO_2的注入压力与饱和度分布特性

为了研究盐水层孔隙结构特性对CO2注入过程的影响,采用对数正态分布的随机分布孔隙率表征地下盐水层的非均质孔隙特性,引入与盐水层中局部温度和局部压力相适应的CO2密度和黏度,建立了超临界CO2-盐水体系的两相流驱替过程数学模型。通过数值模拟研究了超临界CO2注入的过程参数和盐水层特性对CO2注入特性和盐水层中饱和度分布的影响。研究表明:CO2的注入压力主要与盐水层的深度和盐水层的体积平均孔隙率有关,而受盐水层孔隙率分布的影响较小;盐水层的孔隙率分布特性对CO2饱和度分布影响非常显著;在盐水层总容积相同的条件下,深层盐水层的CO2存储容量比浅层盐水层的小,且注入压力大;在CO2封存过程中,应选择合适的注入速率,最大限度地提高盐水层封存容量的利用率。本文的计算方法和分析结果为超临界CO2的地下封存过程和注入后的评估方法等提供了计算方法和理论依据。     

O2/CO2气氛煤焦的燃烧及其孔隙结构变化

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉实验装置,制备了不同环境气氛下（O₂/N₂及O₂/CO₂气氛）、不同燃尽率的煤焦试样,并采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形貌。结果表明,在相同的操作条件下,相同O₂浓度的O₂/CO₂气氛下煤焦的燃烧速率较慢、燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小。两种气氛下燃尽过程孔结构参数（SBET和VBJH）均呈减小趋势,且在孔径变化较明显的区域内（<5 nm）在CO₂气氛下煤焦的孔径分布较小且与煤种相关。SEM图像显示CO₂气氛下的煤焦表面致密,孔隙较少,其定性结果与N₂吸附法的定量测量结果吻合较好。     

双效氨水吸收式制冷循环的性能

双效氨水吸收式制冷循环是将高温级的吸收热用于加热低温级发生过程的高效且较简洁的新型复叠循环。通过数学建模对双效氨水吸收式循环在热源温度、冷却水温度、蒸发温度和放气系数等变化条件下的制冷性能系数（COP）等指标进行了分析计算,对双效氨水吸收式循环与传统的单效循环和双级循环的制冷性能系数进行了比较。结果表明,双效循环在冷却水温度低于30℃且蒸发温度高于-15℃的条件下有较高的COP值,但其所需热源温度比其他两种对照循环的高。     

Thermodynamic performance of O2/CO2 gas turbine cycle with chemical recuperation by CO2-reforming of methane

This paper proposes a novel power cycle system composed of chemical recuperative cycle with CO₂–NG (natural gas) reforming and an ammonia absorption refrigeration cycle. In which, the heat is recovered from the turbine exhaust to drive CO₂–NG reformer firstly, and then lower temperature heat from the turbine exhaust is provided with the ammonia absorption refrigeration system to generate chilled media, which is used to cool the turbine inlet gas except export. In this paper, a detailed thermodynamic analysis is carried out to reveal the performance of the proposed cycle and the influence of key parameters on performance is discussed. Based on 1 kg s⁻¹ of methane feedstock and the turbine inlet temperature of 1573 K, the simulation results shown that the optimized net power generation efficiency of the cycle rises up to 49.6% on the low-heating value and the exergy efficiency 47.9%, the new cycle system reached the net electric-power production 24.799 MW, the export chilled load 0.609 MW and 2.743 kg s⁻¹ liquid CO₂ was captured, achieved the goal of CO₂ and NO_x zero-emission.