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机械工程学报 2011年第14期47卷 140-145页

作者：宋卫东赵力天津大学热能与制冷工程系天津300072

为寻求最小熵增工况,避免最大熵增的出现,提出基于温焓分析的最小熵增法。基于温焓关系推导出极值熵增工况需满足的表达式。拟合出换热流体的温焓关系。在一定对数平均温度的约束下,用C语言编程分别计算二氧化碳跨临界循环冷凝段和R407... 详细信息

为寻求最小熵增工况,避免最大熵增的出现,提出基于温焓分析的最小熵增法。基于温焓关系推导出极值熵增工况需满足的表达式。拟合出换热流体的温焓关系。在一定对数平均温度的约束下,用C语言编程分别计算二氧化碳跨临界循环冷凝段和R407C热泵循环冷凝段的换热工况。结果表明,换热器两端流体的换热温差在对数平均温差附近时,或者冷流体侧较接近等温,热流体出口较接近冷流体进口温度时熵增最小,换热流体两侧都接近等温时熵增最大;传热窄点处单位换热量熵增较小并且在较小范围内波动时系统单位换热量熵增会出现较大范围的波动。一般情形下,传热窄点处单位换热量熵增较小时,系统单位换热量熵增也较小。这种方法能有效的预测可用能损失最小时的运行工况,为换热器标准工况的制定提供较为可靠的理论方法。

关键词：换热流体温度匹配温焓分析最小熵增法可用能损失

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基于最小熵增法的复叠式高温热泵混合工质优选及实验研究

基于最小熵增法的复叠式高温热泵混合工质优选及实验研究

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作者：张蓓天津商业大学

学位级别：硕士

随着碳达峰、碳中和期限的临近,诸多高能耗的工业用户越来越重视余热的回收利用,迫切需要通过切实可行的余热回收技术提高能源的综合利用率。热泵提质并转移热量的技术可对工业余热进行梯级利用,减少化石燃料的消耗及温室气体的排放,提... 详细信息

随着碳达峰、碳中和期限的临近,诸多高能耗的工业用户越来越重视余热的回收利用,迫切需要通过切实可行的余热回收技术提高能源的综合利用率。热泵提质并转移热量的技术可对工业余热进行梯级利用,减少化石燃料的消耗及温室气体的排放,提高整个生产过程中的能源利用率并降低成本,成为解决中低温余热回收利用的重要方式。但目前单级高温热泵在提升温度超过65℃时,不具备经济效益,可推广性较差。为了扩展低温余热的回收再利用范围,提高复叠式高温热泵性能,本文对水源复叠式高温热泵开展理论及实验研究,为其在工业低温余热回收中的推广运用提供指导,研究内容与结论如下:构建了复叠式高温热泵系统性能的热力学循环计算模型,基于本课题研究的工业余热温度范围,选择了用作高温级、低温级循环混合工质的基础工质及添加组元。采用基于最小熵增法的混合工质组分的优选方法,分别建立低温蒸发器、高温冷凝器中由温差传热产生的熵增模型,理论分析各工况下低温蒸发器、高温冷凝器内由于传热温差产生的相对额外熵增,由此确定了各工况下非共沸混合工质最优组分配比。搭建了水源复叠式高温热泵系统的实验测试台,设定实验工况并确定高温级、低温级循环工质及实验方案,在热源温度为20-50℃时最高制备出150℃的高温热水,证明了将该系统应用于低温工业余热利用领域的可行性。在低温级循环采用R134a、R134a/R245fa(9:1、8:2、7:3、6:4)、高温级循环采用R245fa、热源温度分别为20、30、40℃、循环温升最高为90℃的条件下进行实验;在低温级循环采用R142b、高温级循环采用R365mfc/R245fa(9:1、8:2、7:3)、热源温度分别为20、30、40、50℃、循环温升最高为100℃的条件下进行实验;并对实验结果进行分析,研究系统在不同工况下,低温级、高温级分别采用非共沸混合工质对水源复叠式高温热泵系统性能的影响:COP随制热温度的升高呈下降趋势,制热量随制热温度升高的变化趋势与高温级循环工质潜热的降低比率与质量流量的增加比率有关,压缩机输入功率随制热温度升高的变化趋势与压缩机输气系数及工质密度的变化比率有关,压缩机排气压力随制热温度的升高呈上升趋势,合适配比的低温级、高温级混合工质可提高系统COP、降低压缩机排气压力、降低压缩机输入功率。通过对实验数据进行分析,从COP和制热量来分析高、低温级循环采用混合工质在不同设定工况运行时系统的循环性能,根据实验数据结合非线性温焓关系进行实验值相对额外熵增的分析计算,研究了非共沸混合工质组分的变化对换热器内工质温度分布的影响,并与理论计算结果进行对比,验证了基于最小熵增法的低温级、高温级混合工质优选方法的适用性,为非共沸混合工质的选择评价提供参考。

关键词：工业余热回收水源复叠式高温热泵非共沸混合工质最小熵增法循环性能

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复叠式高温热泵低温级工质最小熵增法筛选

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煤气与热力 2022年第6期42卷 5-10页

作者：董胜明张蓓胡晓微王佳文朱婷婷天津商业大学天津市制冷技术重点实验室天津300134

设定3种工况,选择R245fa作为复叠式高温热泵系统的高温级工质,将R134a、R245fa按不同质量比(9:1、8:2、7:3、6:4)混合后的非共沸混合工质(以下简称混合工质)作为低温级工质。基于最小熵增法计算蒸发器中混合工质的相对额外熵增。以相对... 详细信息

设定3种工况,选择R245fa作为复叠式高温热泵系统的高温级工质,将R134a、R245fa按不同质量比(9:1、8:2、7:3、6:4)混合后的非共沸混合工质(以下简称混合工质)作为低温级工质。基于最小熵增法计算蒸发器中混合工质的相对额外熵增。以相对额外熵增最小作为目标,筛选混合工质的最优质量比。采用实验方法验证最小熵增法筛选混合工质最优质量比的可行性。由理论计算结果可知:3种工况最小理论相对额外熵增对应的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2。当工况1-3的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2时,混合工质与热源水的换热温差在蒸发器沿程的波动最小。由实验结果可知:3种工况最高系统制热性能系数对应的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2。根据系统制热性能系数实验结果筛选出的最优混合工质质量比,与采用最小熵增法的理论筛选结果一致。3种工况最小实验相对额外熵增对应的混合工质质量比分别为9:1、8:2、8:2。实验获得的各工况的最优混合工质质量比与理论分析结果一致,验证了理论方法的正确性。

关键词：非共沸混合工质复叠式高温热泵最小熵增法相对额外熵增

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