為解決可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中存在能源輸出的間歇性和波動性問題,基于熱力學(xué)定律和能量梯級利用的原則,提出了一種內(nèi)燃機(jī)增壓-壓縮空氣儲能冷熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng),建立了系統(tǒng)的熱力學(xué)模型并對系統(tǒng)進(jìn)行了熱力學(xué)分析,重點(diǎn)研究了系統(tǒng)中壓氣機(jī)等熵效率及出氣壓力、透平膨脹機(jī)等熵效率及進(jìn)氣壓力、換熱器效能和內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣壓力對系統(tǒng)性能的影響規(guī)律。研究結(jié)果表明:在設(shè)計(jì)工況下,系統(tǒng)的能量效率為86.08%,?效率為59.45%,相對節(jié)能率為43.50%;透平膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力對系統(tǒng)的能量效率影響較小,有效改善發(fā)電過程中的變工況問題;提高系統(tǒng)中換熱器效能和內(nèi)燃機(jī)進(jìn)氣壓力可以提高系統(tǒng)的能量效率、?效率和相對節(jié)能率。該結(jié)果可為系統(tǒng)的工程應(yīng)用提供理論依據(jù)。 

【文章來源】：儲能科學(xué)與技術(shù). 2020,9(06)

【文章頁數(shù)】：9 頁

【部分圖文】：

系統(tǒng)熱力學(xué)過程圖Fig.2Thermodynamicprocessdiagramofthesystem

a壓力；釋能時膨脹比小于儲能時壓縮比，透平膨脹機(jī)的焓降小于壓氣機(jī)的焓降；透平膨脹機(jī)最終出口溫度為10℃，故焓值低于環(huán)境溫度下焓值。從圖2(b)可以看出，制冷劑在蒸汽發(fā)生器中被加熱至飽和氣態(tài)(16)，然后與來自蒸發(fā)器的飽和氣態(tài)制冷劑(16)在噴射器中混合至過飽和氣態(tài)(17)，物流17進(jìn)入冷凝器中冷凝放熱成飽和液態(tài)制冷劑(18)，物流18分為兩股，一股經(jīng)節(jié)流至物流19，進(jìn)入蒸發(fā)器對外輸出冷量；另一股經(jīng)泵加壓至(20)，進(jìn)入蒸汽發(fā)生器換熱。4.1壓氣機(jī)等熵效率對系統(tǒng)的影響圖3是壓氣機(jī)等熵效率對系統(tǒng)的影響曲線圖。隨著壓氣機(jī)等熵效率的升高，系統(tǒng)的能量效率、效率和相對節(jié)能率升高；總電能輸出不變，總熱能和總冷量輸出降低。這是因?yàn)樵谄渌麉?shù)不變情況下，隨著壓氣機(jī)等熵效率的升高，系統(tǒng)消耗的電能減��；同時壓氣機(jī)出口空氣溫度降低，通過換熱器對外輸出的熱能降低；通過蒸汽發(fā)生器的換熱量降低導(dǎo)致循環(huán)制冷劑的蒸發(fā)量降低，對外輸出冷量降低。根據(jù)能量守恒定律，壓氣機(jī)耗功量的降低量要大于系統(tǒng)總熱能輸出和總冷量輸出的降低量，因此系統(tǒng)的能量效率提高。在計(jì)算系統(tǒng)效率和相對節(jié)能率時，系統(tǒng)耗電量的降低對上述兩個系統(tǒng)性能評價(jià)指標(biāo)的提升要遠(yuǎn)大于系統(tǒng)總熱能輸出和總冷量輸圖2系統(tǒng)熱力學(xué)過程圖Fig.2Thermodynamicprocessdiagramofthesystem圖3壓氣機(jī)等熵效率對系統(tǒng)的影響Fig.3Effectoftheisentropicefficiencyofthecompressoronthesystemperformance表1系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)Table1Parameterspecificationofthesystem參數(shù)環(huán)境溫度/oC環(huán)境壓力/kPa空氣絕熱系數(shù)水比熱容/kJ·kg-1·K-1空氣質(zhì)量流量/kg·s-1壓氣機(jī)等熵效率透平膨脹機(jī)等熵效率換熱器效能冷

Χ韻低車撓跋燁?咄肌?隨著壓氣機(jī)出氣壓力的升高，系統(tǒng)的能量效率和相對節(jié)能率逐漸降低，下降幅度分別為0.6%和1.2%，效率基本保持不變；總熱能和總冷量輸出升高，總電能輸出保持不變。這是因?yàn)殡S著壓氣機(jī)出氣壓力的升高，系統(tǒng)需要更多的電能來驅(qū)動壓氣機(jī)工作，而系統(tǒng)中節(jié)流閥使得透平膨脹機(jī)的進(jìn)氣壓力保持恒定，系統(tǒng)的總輸出電能保持不變，總熱能和總冷量輸出升高，因此系統(tǒng)的總輸出能量升高，但由于系統(tǒng)中增大的電能輸入大于系統(tǒng)輸出能量的幅度，系統(tǒng)的能量效率下降。4.3透平膨脹機(jī)等熵效率對系統(tǒng)的影響圖5是透平膨脹機(jī)等熵效率對系統(tǒng)的影響曲線圖。隨著透平膨脹機(jī)等熵效率的升高，系統(tǒng)的能量效率基本不變，效率和相對節(jié)能率略有升高；總電能輸出升高，總熱能輸出降低，總冷量輸出不變。在透平膨脹機(jī)進(jìn)氣溫度一定的條件下，隨著透平膨脹機(jī)等熵效率的升高，透平膨脹機(jī)的出氣溫度降低，通過換熱器HEX5對外輸出的熱能降低，導(dǎo)致系統(tǒng)總熱能輸出降低，而透平膨脹機(jī)的運(yùn)行工況不影響噴射制冷循環(huán)的性能，因此系統(tǒng)的總冷量輸出保持恒定。系統(tǒng)總輸出電能的增量與系統(tǒng)總熱能輸出的降低量基本相同，因此系統(tǒng)能量效率基本保持恒定。系統(tǒng)總電能輸出的升高使得系統(tǒng)的產(chǎn)品輸出逐漸升高，而系統(tǒng)總熱能輸出的降低小幅降低系統(tǒng)產(chǎn)品輸出，由于系統(tǒng)總電能輸出相比于系統(tǒng)總熱能輸出對系統(tǒng)效率影響更大，因此系統(tǒng)的效率仍隨透平膨脹機(jī)等熵效率升高而升高。4.4透平膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力對系統(tǒng)的影響圖6是透平膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力對系統(tǒng)的影響曲線圖。隨透平膨脹機(jī)進(jìn)氣壓力的升高，系統(tǒng)的效率和相對節(jié)能率升高，能量效率下降0.23%，幾乎保持恒定；總電能輸出升高，總熱能輸出降低，總冷量輸出不變。這是因?yàn)�，在透平膨脹機(jī)出氣壓

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3088526