换热器的损失分析

分析了换热器的各项火用损失对换热器性能的影响,导出了火用损失及火用损系数的计算式,并通过实例计算给出了火用损系数与换热器几何尺寸、热冷流体流速、温度及热负荷之间的关系曲线,为换热器的优化设计提供了依据     

热管式换热器的热力学分析

目前对热管式换热器的研究大都是基于能量守恒定律,从传热学角度研究其传热性能,从热力学能量利用角度进行的研究相当少。本文以热力学第二定律为基础,用(火用)参数对气—气、气—水组合型热管式换热器进行了(火用)优化分析。提出了冷、热流体参数的优化选择方案,并且从热力学观点研究了这种类型换热器的工作效率。此外,本文也为换热器的(火用)分析提供了一个可行的研究方法。     

考虑压力(火用)时换热器的传(火用)有效度

在考虑压力火用损失的情况下,给出了换热器传火用有效度的计算式。系统地讨论了传热单元数、冷热流体热容量比以及流型对以理想气体和不可压缩流体为目标介质的换热器传火用有效度的影响,并与不考虑压力火用损失的情况进行了比较,最后把换热器的传火用有效度与传热有效度进行了比较。     

考虑压力时换热器的传有效度

在考虑压力（火用）损失的情况下,给出了换热器传（火用）有效度的计算式.系统地讨论了传热单元数、冷热流体热容量比以及流型对以理想气体和不可压缩流体为目标介质的换热器传（火用）有效度的影响,并与不考虑压力（火用）损失的情况进行了比较,最后把换热器的传（火用）有效度与传热有效度进行了比较.     

换热器效率的影响因素及其在热经济分析中的作用

通过对简单换热器的效率进行分析,得出了在忽略热损失及压力损失时,换热器的火用效率不仅与换热温差的大小有关,而且与热冷流体的温度有关的结论;提出了在热经济分析中,不能简单地根据效率的高低来判断换热器的结论.     

太阳能热管式吸热蓄热器的(火用)分析

从热力学的角度(火用)来分析热管式太阳能吸热蓄热器,结合实例计算热管式太阳能吸热蓄热器热平衡和(火用)平衡.得出热管式太阳能吸热蓄热器(火用)损失的主要原因是传热的不可逆性引起的(火用)损失.减少(火用)损失的关键措施是减小冷热源之间的传热温差、提高冷热源的温度水平.     

提高涡轮增压内燃机效率的探讨

本文首先论述了内燃机在工业交通各领域的广泛应用以及内燃机节能的必要性和重大意义。其次对涡轮增压内燃机进行全面(火用)分析,(火用)平衡和(火用)效率的计算。最后对如何进一步减少(火用)损失进行探讨,指出了提高内燃机(火用)效率的途径。     

工质比热匹配对有机朗肯循环不可逆损失的影响

有机朗肯循环可以将低品位热能转化为有用功。为了提高能量利用率应尽可能减小系统中的不可逆损失。蒸发器是主要的火用损部件,对其进行优化可以显著提高系统性能。为改善热源与热机系统耦合、减小蒸发器内火用损以提高热功转换效率,提出利用工质比热变化改善换热过程温度匹配的模型。固定换热器两侧流体出入口温度,定义变量k为流体在高温端与低温端比热的比值,其变化范围0.5~3.5,假设比热随温度线性变化。为分析不可逆损失与温差的关系提出"积分温差",证明了积分温差与不可逆损失之间的拟线性关系。列出可能的九种温度匹配情况,得到理论上最大和最小的不可逆损失。通过计算废热气体驱动有机朗肯循环的算例,证明了利用比热变化改善换热匹配的有效性。     

NH_3/CO_2低温制冷系统热力学分析

用(火用)分析的方法对一种NH_3/CO_2复叠式低温制冷系统进行了研究。通过对NH_3/CO_2复叠式低温制冷系统的性能进行的模拟计算,分析了不同中间温度下系统各部件(火用)损失情况及整个系统的(火用)效率随中间温度和冷凝温度的变化情况。结果表明,不同中间温度下系统各部件(火用)损失所占的比重各不相同:同一冷凝温度下,复叠式两级低温制冷系统存在一个最佳中间温度使系统的(火用)效率最高;高温级冷凝温度变化时,系统总的倪效率也要随之变化,随冷凝温度的增加,系统所能达到的最大(火用)效率并不是一直增高,在一定范围内先增高后降低。研究结果为系统的进一步优化设计和节能提供了理论的依据。     

An Improved Combined Power System Utilizing Cold Energy of LNG

论文标题：一种改进的利用液化天然气冷火用的动力循环

作者姓名：王平,李佳星,沈胜强

单位：大连理工大学能源与动力学院海洋能源利用与节能教育部重点实验室

创新点说明：在kalina循环的基础上,利用中高温热源,对分馏子系统进行了改进,改善了氨水工质和天然气在换热器中的换热情况,从而有利于LNG冷能的回收。

目的：提高联合循环中底部循环的热效率和火用效率,并且在联合循环中合理利用LNG的冷 火用

方法：利用大型通用流程模拟软件Aspen Plus建立流程并模拟计算。

结果：改进之后的循环获得了更高的热效率和火用效率。

结论：新的循环相比于旧循环,系统的结构有所精简,在分析了系统中各个换热器的火用损失并对比两个循环之后,新循环的换热器中的火用损失有所减少。

关键词：联合循环;液化天然气;冷能;kalina循环;热力学分析

中文摘要：

通过对循环进行模拟和热力学分析,改进了一种动力循环,在该循环中燃气轮机排气的余热和液化天然气的冷能得到了很好的利用。在kalina循环的基础上,通过改变基础溶液的浓度,从而在换热器中获得了很好的换热匹配并且减少了系统的不可逆损失。研究表明：kalina循环可以用于液化天然气冷能的回收,改进之后的循环的火用效率为42.97%,相比于改进之前的火用效率39.76%,改进之后的系统有更好的热力学性能。

     

表面式换热器的分析

平衡分析法(简称分析法)是一种新颖的热力学分析法。本文以表面式换热器为例,对平衡分析法进行了有益的分析探讨:建立平衡方程,提出效率具体表达式,分析冷、热流体的温度和流动阻力对效率的影响等。     

换热器的优化设计探讨

利用单位面积(火用)收益-E_F作为换热器优化设计的目标函数,导出了冷、热流体处在各种基本状态下E_F的表达式。在换热器优化设计应用中,通过计算E_F,初步确定了换热器的最佳出口温度及其他相关参数,为换热器的初步设计提供理论依据。     

分析在小型热电站热电联产中的应用

用■平衡分析法分别对小型热电联产系统和分散锅炉供热系统进行了■流分析,两者 的■效率对比表明,用热电联产系统取代分散锅炉供热是节能措施之一。通过对热电联产系统内各环节的■流损失计算,得出各热力设备的■效率,可找出系统用能不合理的主要薄弱环节,为今 后设备工艺改进指出方向。     

两相混合式换热器瞬态工况热力学模型及应用

换热器是能量系统的重要设备,两相混合式混热器作为换热器内部能量交换比较复杂的设备,研究其能量分布具有重要意义。通过对混合式换热器进行了研究,建立了两相混合式换热器的热力学模型,相对以往的稳态研究加入了瞬态项的影响。运用所建模型,对某除氧器进行模拟,得到了其瞬态工况的能量分布,为了验证瞬态模型的计算结果,采用稳态模型进行了计算,并与瞬态结果进行了对比,差别主要在工质蓄热火用上,并给出了影响蓄热火用的主要因素。     

Evaluation of convective heat transfer in a tube based on local exergy destruction rate

In this study, exergy efficiency is defined to evaluate convective heat transfer in a tube based on the local exergy destruction rate from the equilibrium equation of available potential. By calculating this destruction rate, the local irreversibility of convective heat transfer can be evaluated quantitatively. The exergy efficiency and distribution of local exergy destruction rate for a smooth tube, an enhanced tube into which short-width twisted tape has been inserted, and an optimized tube with exergy destruction minimization are analyzed by solving the governing equations through a finite volume method(FVM). For the smooth tube, the exergy efficiency increases with increasing Reynolds number(Re) and decreases as the heat flux increases, whereas the Nusselt number(Nu) remains constant. For the enhanced tube, the exergy efficiency increases with increasing Reynolds number and increases as the short-width rate(w) increases. An analysis of the distribution of the local exergy destruction rate for a smooth tube shows that exergy destruction in the annular region between the core flow and tube wall is the highest. Furthermore, the exergy destruction for the enhanced and optimized tubes is reduced compared with that of the smooth tube. When the Reynolds number varies from 500 to 1750, the exergy efficiencies for the smooth, enhanced, and optimized tubes are in the ranges 0.367–0.485, 0.705–0.857, and 0.885–0.906, respectively. The results show that exergy efficiency is an effective evaluation criterion for convective heat transfer and the distribution of the local exergy destruction rate reveals the distribution of local irreversible loss. Disturbance in the core flow can reduce exergy destruction, and improve the exergy efficiency as well as heat transfer rate. Besides, optimization with exergy destruction minimization can provide effective guidance to improve the technology of heat transfer enhancement.     

基于线性加权评价法的碟式斯特林机多目标优化

在考虑了集热器的热损失,斯特林热机的热阻、热漏和回热损失的基础上,建立了不可逆太阳能斯特林热机模型。讨论了温度比、吸热温度等参数对整个系统无量纲功率和总?效率的影响,通过线性加权评价函数方法对系统的无量纲功率和总?效率进行多目标优化。研究得出:线性加权评价法求得的最佳温比的数值范围为x_2opt＜x＜x_1opt其可使功率与总?效率达到最佳折中;通过使太阳能斯特林热机达到最佳吸热温度T_H,增大聚光比C和回热器效率ε_R,减小集热器的对换系数h和导热桥损系数k₀,可提高太阳能斯特林热机的无量纲功率与总?效率。     

Thermal analysis of a solar parabolic trough receiver tube with porous insert optimized by coupling genetic algorithm and CFD

In this paper, the heat transfer enhancement in a solar parabolic trough receiver tube with porous insert and non-uniform heat flux condition was investigated. A new optimization method, which couples genetic algorithm (GA) and computational fluid dynamics (CFD) based on Socket communication, was proposed to optimize the configuration of porous insert. After the acquisition of the optimal porous inserts, some performance evaluation criterions such as synergy angle, entransy dissipation and exergy loss were introduced to discuss the heat transfer performance of the enhanced receiver tubes (ERTs) with optimal and referenced porous inserts. The results showed that, for a large range of properties of porous insert (including porosity and thermal conductivity) and Reynolds number, the heat-transfer performance of ERT with porous insert optimized by GA is always higher than that of the referenced ERTs. Better heat-transfer performance can further improve the solar-to-thermal energy conversion efficiency and mechanical property of the solar parabolic trough receiver. When some porous materials with high thermal conductivity are adopted, ERT can simultaneously obtain perfect thermal and thermo-hydraulic performance with using the same optimized porous insert, which cannot be achieved by using the referenced porous insert. In the view of those introduced evaluation criterions, using the optimized porous insert can obtain better synergy performance and lesser irreversibility of heat transfer than using the referenced porous insert. Entransy dissipation per unit energy transferred and exergy loss rate have equivalent effects on the evaluation of irreversibility of heat transfer process. These evaluation criterions can be used as optimization goals for enhancing the comprehensive performance of the solar parabolic trough receiver.