新型跨临界co2冷热电联合循环性能研究与分析

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1、新型跨临界CO2冷热电联合循环性能研究与㶲分析重庆大学硕士学位论文（学术学位）学生姓名：浮翔指导教师：徐肖肖副教授专业：动力工程及工程热物理学科门类：工学重庆大学动力工程学院二O一四年四月Performanceandexergyanalysesofnovelcombinedcooling,heatingandpowerwithtranscriticalCO2cyclesADissertationSubmittedtoChongqingUniversityinPartialFulfillmentoftheRequirementfortheDegreeofMaster

2、ofEngineeringByFuXiangSupervisedbyAssociateProf.XuXiaoxiaoSpecialty:PowerEngineeringandEngineeringThermophysicsCollegeofPowerEngineeringChongqingUniversity,Chongqing,ChinaApril,2014重庆大学硕士学位论文中文摘要摘要随着近几十年全球人口膨胀及经济的快速发展，能源危机、气候变暖和臭氧层耗减等问题日益严重。CO2具有良好的环保性能和优良的物理特性，是十分理想的替代工质，受到了广泛关注。针对这一

3、现状，本文在常规的跨临界CO2喷射式制冷循环的基础上提出了两种新型跨临界CO2冷热电联合循环，并对其进行了理论分析。两种新型联合循环的特点为：均选用了环保的CO2作为工质；在常规的跨临界CO2喷射式循环中加入了中间抽气式膨胀机，利用了喷射器将中间抽气式膨胀机抽出的高压CO2工质作为工作流体引射处于蒸发压力的CO2工质，既回收了部分膨胀功又可以提高了喷射器的性能；加入了气体加热器，利用太阳能、燃料燃烧后的高温烟气、工业余热等低品位热能加热处于超临界状态的CO2气体，提高了膨胀机输出功。本文建立了喷射器以及两种新循环的数学模型。利用EES工程计算软件对两种循环进行了热

4、力学模拟计算。结果表明，膨胀机抽气率，膨胀机进口温度，膨胀机进口压力，膨胀机抽气压力对系统性能有重要影响。此外，发现两种新循环均存在最优高压侧压力，此时系统COP最大。对两种循环进行㶲分析发现，供热器、气体加热器、气体冷却器的㶲损失占系统㶲损失比例最大，减小换热温差可以显著减小系统㶲损失。选用高效率的压缩机也可以提高系统性能。在研究了国内外文献对冷热电联合循环性能评价方式的基础上，本文根据两种新型联合循环的特点提出了合适的性能评价指标：分别为热电联产效率CHP，制冷系数COP以及系统㶲效率exg。通过对两种联合循环进行性能分析发现两者均具有较高的性能。此外，本

5、文还对两种新型联合循环以及常规CO2喷射循环三者相互进行了比较。结果发现，相同条件下B循环COP为三者最大；三者均存在最优高压侧压力，使得系统COP最大，且两种联合循环的最优压力较高；总体看来，A、B两种联合循环在压缩机出口压力较高时拥有比常规的CO2喷射式循环更高的COP，且这一差距随着压力的增大而增加。关键词：CO2；喷射器；性能评价；联合循环I重庆大学硕士学位论文英文摘要ABSTRACTEnergycrisis,climatewarmingandozonelayerdepletionhavebecomeincreasinglyseriousastheglob

6、alpopulationexpansionandrapideconomicdevelopmentinrecentyears.CO2receiveswideattentionsasoneofthebestalternativeworkingfluidduetoitsexcellentphysicalpropertiesandenvironmentalprotection.Forthissituation,twonovelcombinedcooling,heatingandpowerwithtranscriticalCO2cyclesareproposedontheb

7、asisofconventionaltranscriticalCO2refrigerationcyclewithejector-expansiondevice.Thetheoreticalanalysesarecarriedout.Thefeaturesofthetwonewcombinedcyclesarethat:anextractionturbineisaddedtotheconventionaltranscriticalCO2ejectorrefrigerationcycle;Ittakestheextractedhigh-pressureCO2asthe

8、worki