2种SOFC-MGT底层循环系统性能对比分析

设计一种新型固体氧化物燃料电池与微型燃气轮机底层联合循环发电系统结构(SOFC-MGT底层联合循环2),基于Matlab/Simulink软件建立了SOFC-MGT底层联合循环2的仿真模型,并与传统的SOFC-MGT底层联合循环1的系统性能进行对比分析.结果 表明,SOFC-MGT底层联合循环2的电堆输出功率要低于底层...     

燃料电池-燃气轮机底层循环性能研究

燃料电池-燃气轮机联合循环系统作为舰船电力综合系统优质动力源,具有传统热机不可比拟的高效性。本文针对燃料电池-燃气轮机底层循环构建数学模型,并对其性能进行仿真研究。目前燃料电池单堆功率相较于微型燃气轮机较小,为实现燃料电池与微型燃气轮机的功率匹配,提出多堆燃料电池与燃气轮机联合循环。分析多堆燃料电池与燃气轮机联合循环功率匹配与参数优化,使得系统在不同工况下均保持较高效率。为实现燃料电池-燃气轮机联合动力系统在水面舰艇上的应用打下坚实基础。     

船用柴油机废气余热驱动ORC系统性能研究

针对船用低速柴油机废气余热的回收,提出了利用中间热水间接换热的回热式有机朗肯循环（ORC）系统,采用DWSIM软件对ORC系统进行了模拟,研究了蒸发压力、有机工质R245fa流量和中间热水流量对系统热力性能的影响,并分析了系统的经济性。结果表明：在设计工况下,系统净输出功为373.02 kW,系统效率为12.1%,?效率为36.7%,?损失主要发生在蒸发器、膨胀机和冷凝器中。增加蒸发压力和R245fa流量均能提高净输出功,但ORC系统效率随R245fa流量的增加而减小。中间热水流量的变化对ORC系统影响较小,减小中间热水流量能小幅提升净输出功和效率。系统总投资成本为2.4×106$,设计发电成本和折旧回报期分别为0.15$/(kW·h)和5.8年。ORC系统可以通过维持较高的蒸发压力和R245fa流量以及减小中间热水流量来取得较好的经济性。     

基于ORC的船舶主机余热回收方案选择

为有效回收船舶余热,通过对MAN 6S80MC-C型低速二冲程船舶主机运行数据进行梳理,计算出该主机在45％～65％负荷下的废气和缸套水余热参数.根据船舶实际情况,设计基本有机朗肯循环、串联有机朗肯循环和双有机朗肯循环3种船舶余热回收方案.以新型低碳环保型制冷剂R1233zd(E)为系统工质,对3种船舶余热回收方案的热性能进行理论分析.结果表明:双有机朗肯循环余热回收方案的净输出功率最大,串联有机朗肯循环余热回收方案的热效率最高,双有机朗肯循环系统较适用于船舶余热回收.     

中型邮轮柴油机余热回收系统性能研究

文章针对某一中型邮轮用柴油机,结合有机朗肯循环技术设计了一套余热回收系统.根据柴油机和循环装置相关参数,研究循环流量、蒸发压力以及烟气末温等因素对循环系统输出以及效率的影响规律.研究表明,系统输出功率及效率均随流量的增加先增大后减小;随着蒸发压力的升高,系统输出和效率均不断升高;随着烟气末温的升高,系统输出功率不断减小...     

热源变化影响下S-CO2布雷顿循环动态分析

文章基于能量守恒微分方程建立了改进的S-CO₂再压缩布雷顿循环动态模型,分析了船舶烟气温度和流量的变化对循环系统的动态响应。研究结果表明,热源温度和流量的降低导致循环系统的输出功以及循环效率降低;相对于热源流量,热源温度对循环系统的影响较大。     

海洋环境条件对船舶间冷循环燃气轮机性能的影响

针对未来大型船舶活动海区的海洋环境特点,分析了外界空气温度、海水温度、空气湿度、空气盐度、海水盐度等对船舶间冷循环燃气轮机的性能影响。研究结果表明,外界空气温度对间冷循环燃气轮机性能影响最大,随着外界空气温度的升高,间冷循环燃气轮机的进口空气流量、输出功率和效率均有不同程度的下降;随着海水温度的增加,机组效率和功率均下降,但影响不大;大气湿度在常温下影响较小,但在高温环境条件下不容忽视,空气盐度、海水盐度也会在一定程度上影响间冷循环燃气轮机的性能。     

进气冷却对燃气-蒸汽联合循环性能的影响

利用模块化建模的方法建立了由单轴燃气轮机和双压余热锅炉所组成的燃气-蒸汽联合循环机组及进气冷却系统的数学模型。量化分析了进气温度对燃气-蒸汽联合循环性能的影响,以及采用溴化锂制冷和喷雾技术冷却进气对燃气-蒸汽联合循环机组性能的改善程度。结果表明,两种进气冷却方式都能有效提高联合循环机组的输出功率和发电效率。我国气候干燥的北方地区以喷雾冷却为宜而温湿的南方地区以溴化锂吸收式制冷为宜。     

船舶余热有机朗肯循环的工质选择

船舶耗油量巨大且会产生大量余热和氮硫化物,为实现船舶节能减排,本文考虑使用有机朗肯循环回收利用船舶余热。但船舶余热形式复杂且温度不同,为使系统性能达到最佳,本文选取7种工质,并以MAN S35MC船舶柴油机为例,通过性能对比分析得出:相比其他工质,R601最适宜船舶余热的回收利用。在最佳工况条件下,有机朗肯循环系统回收利用船舶余热的总热效率能达到12.35%,总输出功率266.24kW,总■损率309.02kW,可使船舶柴油机的有效功率提高6.32%,这对实现船舶节能减排具有重大意义。     

回热对闭式燃气轮机循环性能的影响

本文研究恒温热源条件下具不要逆压缩、膨胀过程的闭式燃气机回热循环有限时间热力学性能，导出循环功率输出和热效率与循环压比间的关系，由此可得最佳功率，效率特性，对于给定的热源条件，回热对循环功率有很大影响，这一结论与经典的分析明显不同，分析中计入了工质与高、低温热源间换热器和回热器的热阻损失和压气机，涡轮机中的不逆压缩和膨胀损失，当不计高，低温侧换热器的热阻损失时，本文结果与经典结论一致。     

柴油机不可逆循环性能分析及优化

建立了不可逆diesel循环的热力学模型，对diesel循环进行了有限时间热力学分析。推导出在内可逆、内外均不可逆时diesel循环在给定热力学模型下输出功率与热效率之间的关系式，并证明了内可逆diesel循环有一最大输出功率，而此时循环热效率即为著名的CA效率，并求出了最大输出功率表达式，证明了在具有最大输出功率时循环压缩比及预胀比有确定的关系。当具有内外双重不可逆时，相应公式只是对内可逆时的公式用不可逆系数I进行修正，即用ITL代替原公式中的TL即可。给出了计算实例，并通过实例计算分析了内不可逆系数、热源温度对最大输出功率、热效率的影响及循环压缩比、预胀比对热效率的影响。本文的研究对内燃机的设计和性能评估有理论意义。     

闭式燃气轮机的最大功率输出

本文从有限时间热力学观点出发,导出有限时间约束条件下闭式燃气轮机循环的最大功率输出及其相应的效率界限。     

船舶并联式气电混合动力系统能量效率分析

为提高船舶系统能效,提出一种船舶并联式气电混合动力系统方案,在Simulink平台上建立系统的仿真模型。结合实例对蓄电池的储能效率进行分析,得到该系统在E3循环、不同功率比下天然气发动机的燃气消耗和电动机的效率,从部件效率、总能量效率和总能量效率提升率3个方面对系统能量效率进行研究。结果表明,该系统在转速100%、功率100%和转速91%、功率75%工况下机械推进模式能量效率高,在转速80%、功率50%工况下电力推进模式能量效率高,在转速63%、功率25%工况下大功率比并联推进模式和电力推进模式能量效率高。     

低压自然循环系统自然循环能力限特性分析

基于一维四方程两相漂移流模型,采用数值计算的方法对低压自然循环系统在不同的加热段入口欠热度及不同系统压力情况下的自然循环能力特性进行了研究.结果表明,当系统运行压力为1.5 MPa时,选定自然循环系统加热段入口欠热度,总存在某一加热热流密度使得系统的自然循环流速最高;不同的系统运行压力对自然循环系统的自然循环能力有明显的影响.     

船舶烟气S-CO_2布雷顿循环稳态热力学优化

主机烟气余热进行循环再利用是船舶绿色化的重要技术实现途径,其核心环节在于采用适宜的热力学循环系统实现烟气输入热功到涡轮输出轴功之间的高效能量转换。在简述超临界二氧化碳(S-CO_2)布雷顿热力学循环系统基本原理和技术特点的基础上,根据换热器、涡轮机和压缩机等系统核心组成设备的数学模型,在Fortran软件环境中建立以系统热效率为目标优化函数的再压缩式循环结构的稳态运行效率数值计算仿真模型,分别针对循环压比、回热器总换热系数、分流系数等参数对系统循环热效率的影响问题进行算例分析。结果表明:在2.10～2.45的压比范围内,不同工况条件下均存在全局最优分流系数使得热效率最大化。船舶热能动力循环发电系统最优运行工况分析中,在涡轮机入口温度500℃、压缩机入口温度35℃下,存在最优分流系数为0.39,对应的循环压比为2.37,循环热效率为32.15%。     

基于鳍片式热电模组的船舶柴油机废气余热利用及其影响因素分析

摘 要：设计了一种鳍片式热电转换模组,并将其应用在船舶柴油机废气余热回收系统中,通过理论和实验,分析鳍片式热电转换系统的影响因素。结果表明：当柴油机负荷为75%,热电晶片总数为1428,排气温度550K 时,设计的鳍片式热电模组发电功率为6.72kW,热电转换效率可达5.42%。排气温度、冷却水温度以及柴油机负荷都会影响热电转换系统性能。随着柴油机负荷的提高,热电转换系统发电功率和转换效率也随之增大,但负荷在75%之前增大的幅度大于从75%~100%的负荷。热电模组鳍片数量会影响转换系统的热端温度和传热量,在条件允许范围内,可通过增加鳍片数目,提高废热回收效率。     

基于海水环境下ICPT系统电磁耦合器的研究

感应耦合电能传输技术(ICPT)是近来兴起的一种新型电能传输模式。针对深海环境下海流扰动影响ICPT系统传输性能稳定的问题,利用ANSYS有限元仿真软件分析电磁耦合器不同间隙下耦合系数和电感参数随磁芯偏心量的变化趋势。建立含有补偿电容的互感等效电路,计算分析系统谐振情况下系统功率和传输效率的影响因素,仿真研究系统功率和传输效率随输入电压、负载电阻、频率和线圈匝数的变化规律,为提高海水环境下ICPT输系统的优化设计提供参考。     

对空调冷媒水闭式循环系统设计中几个问题的探索

本文就空调冷（热）水循环系统的两种形式即同程式和异程式作了详细的比较，并通过实例说明，空调冷（热）媒水循环系统采用同程式大大改善了系统的水力失调现象，给系统的运行调整工作带来了极大的方便。文章对如何经济合理地选择管径作了一定的阐述。文章同时分析了系统的定压方式以及定压点的选择对系统运行的安全性方面所起的作用，结论指出，机械循环闭式水循环系统采用高位水箱定压方式，设备简单、工作安全可靠。     

工质选择对有机朗肯循环热力学系统的影响

本文首先介绍了有机朗肯循环所用工质的热力学性质,指出工质应满足干湿性、压力以及环保等方面的要求,然后对三种不同工质在热源温度低于100℃情况下朗肯循环发电系统的热力学模型进行分析,比较了不同工质下系统参数对有机朗肯循环性能的影响规律,指出了工质选择的方法和策略。     

两次节流循环在丙烯再液化系统中的热力分析

在传统LPG船再液化系统中采用两级压缩一次节流中间不完全冷却循环的基础上提出了两级压缩两次节流中间不完全冷却的再液化循环.结合两种节流方式的压力—热焓（p-h）图进行了理论分析,并且基于丙烯液化石油气船的实例,进行了两种节流方式的热力分析,计算出了再液化系统在一次节流和两次节流时的单位制冷量、制冷系数、压缩机功耗等一系列数据并进行了比较.结果表明,在相同条件下,两次节流循环与一次节流循环相比,单位制冷量提高了1.66％,理论制冷系数提高了2.24％,压缩机消耗的理论功率降低了2.19％.使用两次节流的再液化系统可以减少设备的体积与重量,节约成本与船上有限的空间.