面向月球基地的自循环热管理及发电系统研究

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作者 孙培杰 王长焕 +4 位作者 李双菲 王东保 吕小静 翁一武 卜劭华 《载人航天》 CSCD 北大核心 2024年第2期206-213,共8页

针对月球基地热管理需求,根据月面热环境特点,设计了一种面向月球基地的新型自循环热管理及发电系统。系统将有机朗肯循环(ORC)和喷射制冷循环(ERC)相结合,以仪器设备散热和太阳能或核能废热为热源,以外部冷背景为冷源,系统内一部分的... 针对月球基地热管理需求,根据月面热环境特点,设计了一种面向月球基地的新型自循环热管理及发电系统。系统将有机朗肯循环(ORC)和喷射制冷循环(ERC)相结合,以仪器设备散热和太阳能或核能废热为热源,以外部冷背景为冷源,系统内一部分的工质吸收热源,通过有机朗肯循环发电,另一部分工质通过蒸发器吸收航天员日常工作环境中的热量,为航天服和科学研究提供冷量。系统不需要外部电力,可以独立运行,实现发电与制冷。经分析模型计算,在满足月球基地热量收集、传输和排散的基础上,可以实现最大废热制冷率40%以上,总废热利用效率50%以上. 展开更多

关键词 月球基地 有机朗肯循环 自循环热管理 喷射制冷循环 发电

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低温热源喷射式发电制冷复合系统特性分析 被引量：16

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作者 郑彬 翁一武 +1 位作者 顾伟 翁史烈 《中国电机工程学报》 EI CSCD 北大核心 2008年第29期16-21,共6页

提出一种低温热源喷射式发电制冷复合系统。该系统将有机物朗肯循环与喷射式制冷循环相结合,利用透平排气驱动喷射器工作,同时实现发电和制冷的功能。在定义系统评价指标的基础上,选取性能优良的有机物R245fa作为工质,建立系统仿真模型... 提出一种低温热源喷射式发电制冷复合系统。该系统将有机物朗肯循环与喷射式制冷循环相结合,利用透平排气驱动喷射器工作,同时实现发电和制冷的功能。在定义系统评价指标的基础上,选取性能优良的有机物R245fa作为工质,建立系统仿真模型,进行计算分析。计算结果表明,在热源蒸发温度Tg=120℃,制冷蒸发温度Te=7℃,冷凝温度Tc=25℃的标准工况下,系统的热力学第一定律效率可达37%,热力学第一定律折合效率可达15.6%,火用效率可达37.5%。分析同时表明,提高热源蒸发温度Tg,提高制冷蒸发温度Te,降低冷凝温度Tc,有利于提高系统的工作性能;提高透平膨胀比β可以提高系统电冷比R。 展开更多

关键词 发电制冷复合系统 有机物朗肯循环 喷射式制冷循环 余热利用 低温热源

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太阳能喷射式电冷联供系统的性能分析 被引量：7

3

作者 蔡向明 翁一武 郑彬 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2010年第6期462-466,472,共6页

提出了一种新型太阳能热有机物喷射式电冷联供系统,并建立了相应的热力学模型.在此基础上,选取R245fa作为工质,采用Matlab软件对系统进行了仿真计算,分析了发生温度、冷凝温度、蒸发温度、涡轮膨胀比及太阳辐照度对系统性能的影响.结果... 提出了一种新型太阳能热有机物喷射式电冷联供系统,并建立了相应的热力学模型.在此基础上,选取R245fa作为工质,采用Matlab软件对系统进行了仿真计算,分析了发生温度、冷凝温度、蒸发温度、涡轮膨胀比及太阳辐照度对系统性能的影响.结果表明:在太阳辐照度为800W/m2的条件下,在57.3m2的集热面积上可以获得2.03kW的净发电功率和2.85kW的制冷功率,完全能满足普通家庭的日常用电和制冷;提高发生温度、提高蒸发温度、降低冷凝温度或增加太阳辐照度均有利于提高系统的工作性能;提高涡轮膨胀比可以提高系统的电冷比. 展开更多

关键词 太阳能 电冷联供系统 有机物朗肯循环 喷射式制冷循环 热力学模型 仿真计算

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应用于有机朗肯循环的喷射器理论与实验研究 被引量：3

4

作者 李新国 孟庆良 赵翠翠 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第10期3101-3109,共9页

将喷射器应用于有机朗肯循环(ORC),构成喷射式有机朗肯循环(EORC)。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基... 将喷射器应用于有机朗肯循环(ORC),构成喷射式有机朗肯循环(EORC)。EORC中喷射器引射膨胀机的出口排气,以降低膨胀机排气压力,增大膨胀机的工作压差,来提高循环的做功能力。为分析喷射器性能对EORC循环性能的影响,以经典喷射器理论为基础,选用R600为工质,在MATLAB平台,编制喷射器引射系数与引射压力的优化程序,对喷射器的最大引射系数与最小引射压力进行优化研究。结果表明,混合压力和引射系数一定时,工作流体的引射能力随工作压力的增大不断提高,能够引射更低压力的引射流体;最大引射系数和喷射效率随工作压力增大逐渐增大。并据此设计喷射器和构建EORC实验系统,初步实验表明:相比于ORC,EORC的做功能力明显提高,但系统热效率有所降低。 展开更多

关键词 喷射器 喷射器性能 有机朗肯循环 喷射式有机朗肯循环

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丙烯腈生产工艺低品位能量回收系统及其性能的研究 被引量：1

5

作者 刘纪云 卢苇 +3 位作者 陈汉 王颖 徐昆 许浩 《石油化工》 CAS CSCD 北大核心 2015年第12期1512-1517,共6页

为回收利用丙烯腈生产投料段液态原料的冷能及吸收塔尾气焚烧炉排放的低温烟气余热,设计了一种喷射式制冷循环与低温有机朗肯循环复合的低品位能量回收系统。结合某年产200 kt丙烯腈项目,利用Matlab建模对所设计的系统进行仿真。试验结... 为回收利用丙烯腈生产投料段液态原料的冷能及吸收塔尾气焚烧炉排放的低温烟气余热,设计了一种喷射式制冷循环与低温有机朗肯循环复合的低品位能量回收系统。结合某年产200 kt丙烯腈项目,利用Matlab建模对所设计的系统进行仿真。试验结果表明,在满足工艺冷量需求的前提下,喷射式制冷机组较原工艺中的螺杆制冷机组可节电110.65 k W;由于利用了液态原料蒸发过程的冷能,该系统中有机朗肯循环在较低的冷凝温度下运行,较常规有机朗肯循环系统热效率提高52.4%;该系统的热效率和?效率分别为19.1%和49.8%;提高热源发生压力和循环工质过热度及降低循环工质冷凝温度,均有利于提高系统的性能。 展开更多

关键词 丙烯腈 低品位能量回收 有机朗肯循环 喷射制冷循环

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内置热泵的热电冷联合有机朗肯循环能效分析 被引量：3

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作者 洪光 张新铭 李建军 《合肥工业大学学报（自然科学版）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第10期1297-1301,共5页

文章对内置热泵结构的小型太阳能驱动的热电冷联合有机朗肯循环(Combined Cooling Heat andPower-Organic Rankine Cycle,简称CCHP-ORC)系统进行了热力分析,与一般CCHP-ORC系统相比,该系统利用低品位能源利用效率更高。CCHP系统用引射... 文章对内置热泵结构的小型太阳能驱动的热电冷联合有机朗肯循环(Combined Cooling Heat andPower-Organic Rankine Cycle,简称CCHP-ORC)系统进行了热力分析,与一般CCHP-ORC系统相比,该系统利用低品位能源利用效率更高。CCHP系统用引射器代替热泵压缩机,将热泵与ORC合并,热泵系统的加入提高了CCHP系统能量利用率。系统热力计算将系统高温热源、环境温度和需求温度固定,采用R245fa作为系统工质,以热电联合循环为例对系统进行热力计算,得到了在给定条件下系统的最佳工作参数。通过对比可知内置热泵能较大提高CCHP-ORC系统的能量利用率。 展开更多

关键词 有机朗肯循环 热电冷联合 能效分析 热泵 引射器

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低温热源喷射式发电制冷复合系统的分析 被引量：2

7

作者 郑彬 翁一武 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2011年第6期469-474,共6页

根据热力学第二定律,对一种新型低温热源喷射式发电制冷复合系统进行了分析,并以R600a作为工质对系统进行了仿真计算.结果表明:在热源入口温度为420 K、热源热水流量为0.2kg/s、热源蒸发温度为370 K的标准工况下,系统净发电量为2.74 ... 根据热力学第二定律,对一种新型低温热源喷射式发电制冷复合系统进行了分析,并以R600a作为工质对系统进行了仿真计算.结果表明:在热源入口温度为420 K、热源热水流量为0.2kg/s、热源蒸发温度为370 K的标准工况下,系统净发电量为2.74 kW,系统制冷量为11.99 kW,系统的效率达到25.83%,系统能量利用率为45.34%;系统损失主要发生在蒸汽发生器和喷射器中.在热源蒸发温度提高过程中,系统内部工质流量发生改变,导致系统净发电量和效率小幅下降,制冷量和能量利用率先增后降.当热源蒸发温度为370 K时,系统能量利用率达到最大值. 展开更多

关键词 低温热源 发电制冷复合循环系统 有机物朗肯循环 喷射式制冷循环 分析

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有机朗肯循环-喷射式制冷功冷联产系统热力分析 被引量：1

8

作者 杨新乐 卜淑娟 +2 位作者 戴文智 李惟慷 李奇 《辽宁工程技术大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第3期247-252,共6页

为充分利用地热能资源,在有机朗肯循环(ORC)基础上,结合喷射式制冷系统(ER),提出了一种新型有机朗肯循环-喷射式制冷功冷联产系统.以110℃饱和地热水为热源,采用R123为循环工质,基于热力学第一、第二定律建立了联产系统热力学理论模型,... 为充分利用地热能资源,在有机朗肯循环(ORC)基础上,结合喷射式制冷系统(ER),提出了一种新型有机朗肯循环-喷射式制冷功冷联产系统.以110℃饱和地热水为热源,采用R123为循环工质,基于热力学第一、第二定律建立了联产系统热力学理论模型,编制计算程序并以能源利用率为评价指标进行了系统热力性能分析.结果表明,抽汽份额α在0~0.7内,能源利用率随蒸发压力p3增加而增加,而抽汽份额α在0.8~1之间时,能源利用率随蒸发压力增加而逐渐减小;能源利用率随抽汽压力p6增大而增大,且抽汽份额α越大增幅越高;随冷凝压力p10增加能源利用率不断减小,当p10为0.3 MPa,α为1时,能源利用率达到最大值为74.1%;制冷蒸发温度T8越高能源利用率越大,且抽汽份额α越大能源利用率增幅越大. 展开更多

关键词 地热源 有机朗肯循环 喷射式制冷 功冷联产 热力分析

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调节传热窄点以提升有机朗肯循环性能的分析 被引量：2

9

作者 李新国 弭慧惠 +1 位作者 吴晓松 高冠怡 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第5期2517-2525,共9页

依据热源温度与工质临界温度之间的关系,有机朗肯循环(ORC)的循环性能呈现有极值的优化工况或单调递增两种现象,并且后者优于前者。引起这种差异的主要原因是加热过程中传热窄点位置的不同,导致循环的加热量不同。由此,本文提出调节ORC... 依据热源温度与工质临界温度之间的关系,有机朗肯循环(ORC)的循环性能呈现有极值的优化工况或单调递增两种现象,并且后者优于前者。引起这种差异的主要原因是加热过程中传热窄点位置的不同,导致循环的加热量不同。由此,本文提出调节ORC中加热过程的传热窄点位置,以提高循环的加热量和净输出功。并构建一种喷射式有机朗肯循环(EORC),研究证明如何实现加热过程的传热窄点位置调节以提高循环性能。此调节还增强了传热的匹配性,或降低了传热的不可逆性。结果表明:热源水温度100~160℃范围内,采用R245fa,EORC的最大净输出功比ORC提高了34.99%~22.57%。EORC中,热源水温度120℃下,混合工质R134a/R245fa(0.7∶0.3)的最大净输出功比纯工质R245fa和R134a分别提高了7.12%和9.45%。 展开更多

关键词 有机朗肯循环 喷射式有机朗肯循环 喷射器 传热窄点 传热匹配

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低温热源喷射式冷电联产系统经济性分析

10

作者 张新铭 丁崇安 +1 位作者 洪光 游飞 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2013年第4期309-315,共7页

建立了低温热源喷射式冷电联产系统热力学模型,提出以换热器的总面积与输出有效能之比值Rap以及膨胀机入口比体积与输出有效能之比值Rvp为目标函数,对系统的经济性进行了分析,并对所选5种有机工质进行比较筛选.结果表明:在电冷比r=0.5... 建立了低温热源喷射式冷电联产系统热力学模型,提出以换热器的总面积与输出有效能之比值Rap以及膨胀机入口比体积与输出有效能之比值Rvp为目标函数,对系统的经济性进行了分析,并对所选5种有机工质进行比较筛选.结果表明:在电冷比r=0.5的情况下,存在最佳冷凝温度tc=30℃左右和最佳制冷蒸发温度te=8℃左右,且有机工质R600为最优工作工质;低温热源喷射式冷电联产系统适宜电冷比较低的场合. 展开更多

关键词 冷电联产系统 有机物朗肯循环 喷射式制冷 经济性

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基于SOFC/MGT/ORC的微型冷热电联供系统性能分析 被引量：4

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作者 游怀亮 韩吉田 刘洋 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第A02期300-308,共9页

提出一种基于SOFC/MGT/ORC的微型冷热电联供系统,首先建立并验证了联供系统数学模型,然后给出设计工况下联供系统的输入参数,重点分析在夏季工况下,燃料流率、燃料利用率、蒸汽碳比、压缩机压比等关键操作参数对系统性能的影响。结果表... 提出一种基于SOFC/MGT/ORC的微型冷热电联供系统,首先建立并验证了联供系统数学模型,然后给出设计工况下联供系统的输入参数,重点分析在夏季工况下,燃料流率、燃料利用率、蒸汽碳比、压缩机压比等关键操作参数对系统性能的影响。结果表明,在夏季设计工况下,该联供系统发电效率及?效率分别为69.12%、64.4%,同时系统一次能源利用效率可达92.65%,比冬季设计工况高13.1%。 展开更多

关键词 固体氧化物燃料电池 微型燃气轮机 有机朗肯循环 喷射器 热力性能分析

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基于热力循环三维构建方法的喷射式功冷并供系统优化研究 被引量：1

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作者 涂岱昕 张晓林 +2 位作者 张强 许伟聪 夏宏伟 《动力工程学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期79-84,共6页

采用热力循环三维构建方法作为功冷并供系统的优化策略,分析了非共沸工质的组分特性对喷射式功冷并供系统性能的影响。对考虑工质组分质量分数变化的三维热力循环与传统二维热力循环系统性能进行对比。结果表明:采用热力循环三维构建方... 采用热力循环三维构建方法作为功冷并供系统的优化策略,分析了非共沸工质的组分特性对喷射式功冷并供系统性能的影响。对考虑工质组分质量分数变化的三维热力循环与传统二维热力循环系统性能进行对比。结果表明:采用热力循环三维构建方法可以使系统性能明显提高;蒸发温度为413.15 K时,系统增加分离器后热效率从33.2%提升到35.25%。 展开更多

关键词 喷射式功冷并供系统 非共沸工质 有机朗肯循环 三维构建方法

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并联型热电联产系统的热力性能模拟

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作者 张承虎 林己又 谭羽非 《哈尔滨工业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第6期112-118,共7页

为解决传统中低温余热回收系统循环热效率低、冷凝热难以利用的问题,提出了一种并联型有机朗肯循环与喷射式热泵联合循环系统结构。通过并联布置热机子循环与热泵子循环,并增设外部换热器,可回收全部冷凝热量用于制备辐射采暖水,同时系... 为解决传统中低温余热回收系统循环热效率低、冷凝热难以利用的问题,提出了一种并联型有机朗肯循环与喷射式热泵联合循环系统结构。通过并联布置热机子循环与热泵子循环,并增设外部换热器,可回收全部冷凝热量用于制备辐射采暖水,同时系统输出的热电比在一定范围内可调节。建立了系统能量分析模型和?分析模型,对比分析了联合循环与有机朗肯循环的热力性能。研究了部件?损失与系统?流特性,并分析了工质流量比和蒸发温度对系统热力性能的影响规律。结果表明:联合循环热回收效率和?效率比有机朗肯循环分别提高了60.83%和30.76%。?损失最大的两个部件分别是发生器和外部换热器,造成外部换热器?效率低的主要原因是内部传热温差较高。工质流量比对系统热力性能影响显著,当蒸发温度低于25.2℃时,工质流量比的可调节范围最大。本研究成果可为高性能中低温余热回收系统的研发提供指导。 展开更多

关键词 热电联产 有机朗肯循环 喷射式热泵 热力性能 ?分析

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