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Heat Recuperation for the Self-Condensing CO_(2)Transcritical Power Cycle: 2024年; The supercritical CO_(2)Brayton cycle has potential to be used in electricity generation occasions with its advantages of high efficiency and compact structure.Focusing on a so-called self-condensing CO_(2)transcritical power cycle,a model was established and four different layouts of heat recuperation process were analyzed,a without-recuperation cycle,a post-recuperation cycle,a pre-recuperation cycle and a re-recuperation cycle.The results showed that the internal normal cycle's share of the whole cycle increases with increasing the cooling pressure and decreasing the final cooled temperature.Heat load in the supercritical heater decreases with increasing the cooling pressure.From perspective of performance,the re-recuperation cycle and the pre-recuperation cycle have similar thermal efficiency which is much higher than other two layouts.Both thermal efficiency and net power output have a maximum value with the cooling pressure,except in the condition with the final cooled temperature of 31℃.Considering both the complexity and the economy,the pre-recuperation cycle is more applicable than the other options.Under 35℃of the final cooled temperature,the thermal efficiency of the pre-recuperation cycle reaches the peak 0.34 with the cooling pressure of 8.4 MPa and the maximum net power output is 2355.24 kW at 8.2 MPa of the cooling pressure.; PAN LishengSHI WeixiuSUN YinSUN YiweiWEI Xiaolin

CO_(2)跨临界制冷系统新型分布式压缩循环研究: 2024年; 为了对CO_(2)跨临界蒸气压缩循环进行高效冷却并提升系统性能,提出分布式压缩循环系统(distributed compression cycle system,DCCS)。在DCCS中,气冷器出口的超临界CO_(2)不再被进一步过冷而是进行二次增压,并在常规热汇条件下进行放热冷却。通过热力学计算DCCS在不同工况下的性能随二次增压比变化情况。结果表明:相对于基础系统,DCCS可有效提升系统性能,在气冷器出口温度不变时,最大制冷COP增幅在8.2%~10.76%之间,制冷量的增幅最高可达约26%。在蒸发温度不变时,最大制冷COP增幅在8.57%~13.51%之间。DCCS中理想的二次增压比要求并不高,且对于二次增压所增加的系统功耗相对于基础系统不会超过20%。相对于目前仅采取单一过冷技术的系统,DCCS在系统性能系数上仍具有优势。DCCS的提出为跨临界CO_(2)蒸气压缩循环系统的性能提升与完善提供了全新的方向。; 吕亚亚马国远王磊; 关键词：跨临界制冷循环

跨临界CO_(2)热泵空间应用研究展望: 2024年; 随着中国深空探测事业的发展,建立月球基地成为未来载人航天活动的趋势,采用基于跨临界CO_(2)热泵的热控系统可以实现高效散热,具备降低辐射器面积和热控系统重量的应用潜力。对跨临界CO_(2)热泵空间应用具备的优势进行了总结,包括实现辐射器高效散热、热泵系统更高性能系数、压缩机体积更小等。同时指出了跨临界CO_(2)热泵空间应用存在的难题,包括现有热力学模型无法适应空间应用、热泵在低/微重力下油气分离效率低等。基于现存的难题,提出了未来的研究重点,以指导跨临界CO_(2)热泵的后续研究及空间应用。; 牛子天付振东苗建印杨琦吴琪杨乐; 关键词：月球基地 COP 油气分离

CO_(2)/HCs跨临界热泵系统仿真模拟与优化: 2024年; 为了研究CO_(2)/HCs混合工质跨临界单级带节流阀系统的性能,针对CO_(2)/R1270和CO_(2)/R290这2种混合工质建立系统模型,并通过试验对其进行了验证。模拟分析了蒸发器入口温度、气冷器出口温度、高压压力、冷却水温度和流量对系统性能的影响;对系统进行优化计算,分析了气冷器内管管径、外管管径和管长对换热系数和换热量的影响。结果表明:当蒸发器入口温度升高,气冷器出口温度和冷却水入口温度降低,冷却水流量升高时,COP_(c)增大;CO_(2)/R1270的最优制冷高压压力在9 MPa左右,比纯CO_(2)降低了3%,CO_(2)/R290的最优制冷高压压力在8.5 MPa左右,比纯CO_(2)降低了8%;适当增大气冷器的内管管径或减小其外管管径,可以有效提高其换热性能。研究结果可为CO_(2)/HCs混合工质跨临界系统的优化设计提供参考。; 杨俊兰詹宇航殷明陈丹丹; 关键词：碳氢化合物混合制冷剂跨临界循环

跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷系统性能评价: 2024年; 为了改善商超用CO_(2)制冷系统的性能,提出跨临界CO_(2)内部过冷增压制冷(TCISS)系统,对比了该系统与3种不同CO_(2)增压制冷循环的性能,并通过已有试验数据对其仿真模拟结果进行了验证。为详细分析该系统的现实应用性能,进一步建立经济性和环保性模型,并与R134a/CO_(2)复叠制冷(RCOS)系统进行比较,以哈尔滨、北京、南京、广州城市为例,分析2种系统在不同气候区域的性能。结果表明:当高压压力大于10.5 MPa时,环境温度在5~30℃范围内,TCISS循环比其他3种CO_(2)增压制冷循环的COP都要高;TCISS的初始投资成本比RCOS高24.5%,但其年度运行成本更低;TCISS的全生命周期成本(XLCC)普遍低于RCOS,并且在哈尔滨的XLCC最小,在广州的XLCC最大。在4个不同的城市中,TCISS系统的SO_(2),NOx,PM2.5,PM10的4项污染物排放指标均低于RCOS,其总等效变暖效应降低了21.2%~23.9%。研究结果可为推动TCISS系统的发展和应用提供理论指导。; 杨俊兰陈丹丹殷明詹宇航; 关键词：全生命周期成本污染物排放量

跨临界CO_(2)循环系统控制优化策略的研究进展被引量：1: 2024年; 控制策略作为跨临界CO_(2)循环系统的重要组成部分,是保证系统高效节能运行的关键。介绍了系统最优排气压力经验计算和泊金汉π定理的反馈控制、基于梯度追踪和极值寻优的实时在线控制以及基于神经网络的预测控制等,详细分析了系统控制策略的发展历程和未来发展趋势,并总结如下:离线控制建立简单、成本低,但易受到环境因素和系统部件变化的影响而导致控制性能降低;实时在线控制策略可以实时追踪系统最大能源效率对应的排气压力,但由于寻优过程费时较长,导致控制系统的收敛时间过长;模型预测控制系统可以实现实时优化和快速收敛,有着良好的发展前景。结合新能源汽车、建筑供暖、轨道交通、商超冷藏、军工等实际场景对跨临界CO_(2)循环系统控制策略的应用特点和未来发展趋势进行分析,进一步说明了提高控制策略的适用性是未来研究的重要方向,并分析将广义预测控制、强化学习等具有自适应属性的方法应用于跨临界CO_(2)循环系统控制策略的可行性,同时探讨了开发适用于大规模循环系统和储能系统控制策略在我国“双碳”背景下的重要意义。; 王定标段鸿鑫王光辉王光辉刘鹤羽秦翔; 关键词：跨临界控制策略预测控制

超临界机组跨临界区域Fe系沉积动力学过程研究: 2024年; 为得到超临界机组锅炉受热面中Fe系颗粒在跨临界区域的沉积分布动力学过程,建立了水平圆管的二维模型,通过改变入口温度、入口流速、壁面加热功率、颗粒受力和颗粒粒径来进行颗粒沉积分布情况研究。结果表明:颗粒粒径是影响颗粒沉积动力学过程的主要因素,对于粒径大于1.0μm的颗粒,对颗粒沉积起抑制作用的力由大到小依次是Saffman升力、热泳力、布朗力,但当颗粒粒径小于1.0μm时,对颗粒沉积起抑制作用的力由大到小依次是热泳力、Saffman升力、布朗力;当颗粒粒径为2.0μm时,其在跨临界区域沉积效果最好,且随着入口流速的增加,颗粒的沉积质量浓度峰值逐渐减小,沉积位置向管道出口处移动;随着壁面加热功率的提高,8.0μm颗粒的沉积总量变化不大。; 肖卓楠卞博杨杰李科

复合坐标系跨临界液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定增长高效预测方法: 2024年; 针对混合动力专用内燃机实际运行的跨临界条件,传统方法对于主导可燃混合气形成质量的液滴表面Kelvin-Helmholtz不稳定性分析方法难以实现跨临界宽范围的有效预测。采用复合坐标系方法,建立跨临界强对流环境的等效液滴不稳定性高效预测模型,分别采用全局扩散动力学模型、热力学控制模型及局部液滴表面切向不稳定模型。在全局坐标系模型可以通过模态坐标变换求得解析解,局部坐标系引入势函数等,提高求解速度。而对于可实用性流体计算仿真模型,可通过无量纲物理参数描述不同跨临界条件下空气动力、惯性力、黏性力、表面张力、加速度等控制因素的变化规律,以及其对液滴表面切向和法向不稳定波增长的影响规律。结果表明:液滴表面的空气动力仍然支配着跨临界条件液滴表面切向不稳定波的发展;压力增大时,液相雷诺数控制的流动特性减小与欧尼索控制的液滴黏性力减弱基本抵消;环境温度增加时,雷诺数表征的流动特性对Kelvin-Helmholtz波增长的贡献越来越小,液滴的惯性力影响也越来越弱。; 崔海港闫啸宇高岩飞陈飞杨世春; 关键词：跨临界液滴

柴油发动机燃油跨/超临界喷射特性数值仿真被引量：1: 2024年; 针对柴油发动机工作条件下喷雾特性变化复杂的问题,利用计算流体动力学软件CONVERGE,采用大涡模拟(Large Eddy Simulation,LES)方法进行跨/超临界柴油机燃料正庚烷的射流喷雾特性仿真分析,对LES中湍流亚格子模型进行深入研究,并从质量分数、密度和温度三方面对比跨/超临界射流的喷雾特性。研究结果表明:随机湍流分散模型开启会使喷雾贯穿距的预测值更接近试验值,当湍流分散系数c_(ps)=0.16时模型预测的贯穿距比c_(ps)=0.05更加贴合试验的结果;跨临界射流存在更加类似于液态的区域,升温时从环境吸收更多热量;与跨临界射流相比,超临界射流喷雾的温度扩散更加迅速,并且喷雾前端温度接近环境温度;跨临界射流中类似液态区域形成了较大的密度分层,抑制喷雾扩散,超临界射流喷雾外层的絮状结构比跨临界射流出现得更早,絮状结构范围更大,径向扩散作用更强;两种状态下温度、密度和质量分数分布呈现一定的对应关系,即温度、质量分数和密度都在中心轴线靠近喷油器处最大,随着轴向距离和径向扩散的增大而减小。; 刘宇浩解方喜刘成军刘宇洪伟; 关键词：柴油发动机燃油喷雾特性

带喷射器的低温跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统性能: 2024年; 针对低蒸发温度下跨临界CO_(2)制冷系统实验研究较少的现状,设计搭建了带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷实验台,在蒸发温度为-33~-29℃,气冷器出口温度为30~40℃,高压压力为8.20~9.70 MPa的实验工况下研究制冷系统的性能变化,并将实验结果与理论计算结果进行对比。研究结果表明:实验结果与理论热力学计算结果变化趋势一致,喷射器的应用可显著提升跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的性能,其对制冷系统COP的最大提升率可达29.37%;在实验工况下,带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的最优高压压力为8.80 MPa,对应的最优COP为1.63;带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的制冷量和COP随蒸发温度的升高而增大;气冷器出口温度对制冷系统的性能影响显著,随着气冷器出口温度从30℃升至40℃,制冷系统的COP降低61.4%。这些研究成果可为带喷射器的跨临界CO_(2)两级压缩制冷系统的研究提供参考。; 傅兵张良叶方平焦兴蓉杨玉麒; 关键词：喷射器制冷性能

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