喷射式冷电联供系统优化分析

doi:10.12096/j.2096-4528.pgt.21015

发电技术 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 942-950.DOI: 10.12096/j.2096-4528.pgt.21015

喷射式冷电联供系统优化分析

王宇兴¹^,², 赵彦杰³, 杨湛晔¹, 张虎润¹, 林曼妮²

^1.海南绿色能源与环境工程技术研究院, 海南省海口市 570125
^2.海南天能电力有限公司, 海南省海口市 570125
^3.天津大学机械工程学院, 天津市津南区 300350

收稿日期:2022-03-04 出版日期:2022-12-31 发布日期:2023-01-03
作者简介:王宇兴(1971)，男，高级工程师，主要从事清洁能源及综合能源产业管理研究，wangyuxing@hnhold.cn；
赵彦杰(1989)，男，博士，讲师，主要从事热能储存和相变换热研究，yj_zhao@tju.edu.cn；
杨湛晔(1981)，男，硕士，高级工程师，主要从事分布式能源微网、能源互联网研究，本文通信作者，kirksharp@foxmail.com；
张虎润(1968)，男，高级工程师，主要从事热能工程、清洁能源产业及技术研究，13379825186@189.cn；
林曼妮(1979)，女，工程师，主要从事光伏及综合能源建设管理工作，562837260@qq.com。
基金资助:
国家重点研发计划项目(2018YFB0905103);海南省重点研发计划项目(ZDYF2018003);海南省自然科学基金项目(521RC1110)

Optimization Analysis of a Combined Ejector-cooling and Power System

Yuxing WANG¹^,², Yanjie ZHAO³, Zhanye YANG¹, Hurun ZHANG¹, Manni LIN²

^1.Hainan Institute of Clean Energy & Environment Engineering Technology, Haikou 570125, Hainan Province, China
^2.Hainan Tianneng Power Co. , Ltd. , Haikou 570125, Hainan Province, China
^3.School of Mechanical Engineering, Tianjin University, Jinnan District, Tianjin 300350, China

Received:2022-03-04 Published:2022-12-31 Online:2023-01-03
Supported by:
National Key Research and Development Program(2018YFB0905103);Hainan Key Research and Development Program(ZDYF2018003);Hainan Provincial Natural Science Foundation(521RC1110)

摘要/Abstract

摘要：

随着社会的发展，能源形势日益严峻，环境保护要求也越来越高，如何提高能源利用效率实现社会的可持续发展，成为越来越多学者的研究目标。基于能量品位进行梯级利用、多能互补的分布式能源系统是能源技术的重要发展方向，将正向有机朗肯循环和逆向制冷循环耦合的冷电联合循环是其中的一种形式。喷射器是冷电联合循环中的关键部件，应用一维等压混合模型对喷射器进行建模，并对循环进行热效率和?效率分析，包括冷凝温度、蒸发温度、蒸汽发生器出口温度和排气压力对循环性能的影响。对系统进行?分析发现，在蒸汽发生器、冷凝器和喷射器中?损失最大。

关键词: 冷电联合循环, 喷射器, 热力学分析, 热效率, ?效率

Abstract:

With the development of society, severe energy situation, as well as higher and higher environmental protection requirements, how to improve energy efficiency and achieve sustainable development of society has become the research goal of more and more scholars. The cascade utilization based on energy grade and multi-energy complementary distributed energy system are the important development direction of energy technology in the future. One of them is the combined cooling and electricity cycle, which combines the organic Rankine cycle with the ejector refrigeration cycle. The ejector is the key component in the combined cycle of cooling and electricity. The ejector was modeled by the most commonly used one-dimensional isobaric mixing model. The thermal efficiency and exergy efficiency of the cycle were analyzed. The effects of condensation temperature, evaporation temperature, outlet temperature of steam generator and exhaust pressure on the cycle performance were analyzed. The analysis of the system shows that the greatest loss occurs in steam generator, condenser and ejector.

Key words: combined cooling and power cycle, ejector, thermodynamic analysis, thermal efficiency, exergy efficiency

中图分类号:

TK 121

王宇兴, 赵彦杰, 杨湛晔, 张虎润, 林曼妮. 喷射式冷电联供系统优化分析[J]. 发电技术, 2022, 43(6): 942-950.

Yuxing WANG, Yanjie ZHAO, Zhanye YANG, Hurun ZHANG, Manni LIN. Optimization Analysis of a Combined Ejector-cooling and Power System[J]. Power Generation Technology, 2022, 43(6): 942-950.

图/表 13

图1 喷射式冷电联合循环示意图1—蒸汽发生器入口；2—蒸汽发生器出口(膨胀机入口)；3—膨胀机出口(喷射器入口)；4—喷射器出口(冷凝器入口)；5—冷凝器出口；6—工质泵入口；7—节流阀入口；8—节流阀出口(制冷蒸发器入口)；9—制冷蒸发器出口(喷射器入口)。

Fig. 1 Diagram of combined ejector-cooling and power cycle

图2 喷射式冷电联合循环T-s图4a—喷射器入口混合流体状态。

Fig. 2 T-s diagram of combined ejector-cooling and power cycle

图3 循环计算流程图

Fig. 3 Flow chart of calculation

表1 循环模拟参数输入

Tab. 1 Cycle simulation parameter input

循环参数	设定值
热源入口温度/℃	300
热源出口温度/℃	50
热源压力/kPa	101.35
蒸汽发生器工质出口温度/℃	200
蒸汽发生器工作压力/kPa	2 000
汽轮机排气压力/kPa	1 500
汽轮机等熵效率	0.8
工质泵等熵效率	0.7
喷管等熵效率	0.8
混合室等熵效率	0.95
扩压管等熵效率	0.8
冷冻水入口温度/℃	12
冷冻水出口温度/℃	7

图4 冷凝温度对循环性能的影响

Fig. 4 Effect of condensation temperature on cycle performance

图5 冷凝温度对一次流体和二次流体质量流量的影响

Fig. 5 Effect of condensation temperature on the mass flow rate of primary and secondary fluids

图6 各部件?损失随冷凝温度的变化

Fig. 6 Change of condensation temperature with exergy destruction for each component

图7 热效率和?效率随蒸发温度的变化

Fig. 7 Change of evaporation temperature with thermal efficiency and exergy efficiency

图8 各部件?损失随蒸发温度的变化

Fig. 8 Change of evaporation temperature with exergy destruction for each component

图9 热效率和?效率随蒸汽发生器出口温度的变化

Fig. 9 Change of generator outlet temperature with thermal efficiency and exergy efficiency

图10 各部件?损随蒸汽发生器出口温度的变化

Fig. 10 Change of generator outlet temperature with exergy destruction for each component

图11 热效率和?效率随排气压力的变化

Fig. 11 Change of discharge pressure with thermal efficiency and exergy efficiency

图12 各部件?损失随排气压力的变化

Fig. 12 Change of discharge pressure with exergy destruction for each component

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喷射式冷电联供系统优化分析

Optimization Analysis of a Combined Ejector-cooling and Power System

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