在现代化石燃料燃烧炉中,炉外废气中的热量用于预热燃烧空气,以产生更高的火焰温度并提高效率。最常用的空气预热系统是蓄热系统。
结果与讨论:高温过程的火用效率值范围为 72% 至 100%,而低温过程的火用效率值范围为 2% 至 53%。这些效率取决于每个微反应器设计的可用源温度。产生净功率和使用工艺热之间存在权衡,特别是对于高温过程。考虑了三个热交换器位置:涡轮机之前(600 ℃ )、涡轮机和再生器之间(370 ℃ )和再生器之后(192 ℃ )。气化等高温过程需要的温度太高,不切实际。中温过程更适合涡轮机和再生器之间的热交换器,同时也可在涡轮机之前操作。巴氏灭菌和厌氧消化等低温过程可以在再生器后使用废热,不会影响发电。这些发现对于优化核微反应器的热量利用和与全球气候倡议保持一致非常有价值。
自由活塞斯特林制冷机在空间技术中的应用越来越广泛,特别是用于冷却卫星和其他空间相关设备上的红外传感器。本研究重点是使用 SAGE 12 软件设计和优化一体式自由活塞斯特林制冷机。该设计采用电磁驱动谐振机构和间隙密封装置,以确保最佳效率、COP 和最小系统振动。设计的一体式自由活塞斯特林制冷机在 80 K 时可产生 1.58 W 的制冷效果,COP 为 0.0424。对设计的制冷机进行了全面评估,以评估不同设计特性和操作参数的影响。随后,使用 Ansys Maxwell 软件设计了制冷机所需的动磁式线性电机。在研究的最后阶段,原始制冷机设计进行了修改,将单网格再生器替换为多网格再生器。确定了多网格再生器的最佳组合,以提高系统性能。分析表明,在具有多网格再生器的整体式低温冷却器中,当较粗的网格位于再生器管的热侧而较细的网格位于再生器管的冷侧时,系统性能会得到改善。
德国斯图加特 Sergej.Belik@dlr.de 摘要:电加热再生器储存是一种节能且经济的解决方案,可用于转换多余的电能并将其储存为高温热能。我们引入了一个瞬态模型来描述这种混合存储系统的热力学行为,该模型具有最少的无量纲参数。这些特征参数用于得出再生器储存中电热集成热力学评估的关键性能指标。从模拟研究中获得的结果表明电加热元件在储罐内的位置是节能的,并为设计提供了显着改进的热存储容量和性能。电热扩展带来的这些好处在提高成本效率和操作灵活性方面尤为明显。
高压热机。燃气涡轮发动机和吸气式喷气发动机使用布雷顿循环。虽然布雷顿循环通常作为开放系统运行(如果使用内燃机,则必须这样运行),但出于热力学分析的目的,通常假设废气在进气中重复使用,从而可以作为封闭系统进行分析。埃里克森循环与布雷顿循环类似,但使用外部热量并结合使用再生器。
摘要:基于直流再生器的带热能存储的太阳能发电塔具有产生具有成本效益的基载电力的潜力。一种可以进一步节约成本但尚未得到广泛研究的库存选择是电弧炉炉渣。这种用途不仅具有经济优势,而且有利于环境保护,因为这种类型的炉渣大部分目前不再使用,而是被填埋处理。在已完成的欧盟项目 REslag 中,研究了炉渣的各种后续用途,包括这里介绍的将烧结炉渣卵石用作太阳能发电塔中再生器的库存的可能性,其中空气作为传热流体。本文介绍了该项目不同阶段的主要结果,重点介绍了尚未发表的研究。除了对不同设计以及“轴向流动—站立”储存铅概念的部分负载和非设计行为进行热模拟的结果外,这些结果主要是对储存分配器设计的流体力学计算和对炉渣的材料研究的结果。总之,可以说烧结炉渣球在热、机械和化学方面与传统库存材料具有竞争力,这些研究的结果证实了基于炉渣的储存的原理可行性。详细阐述了定义的储存铅概念,并通过模拟和实验确认了设计的性能。
流化催化裂化 (FCC) 工艺在反应器中的催化剂的帮助下将柴油转化为可用产品(图 1)。催化剂附着在碳原子上,将长碳分子分解成有用产品。催化剂可以通过除去碳原子来重复使用。将催化剂与碳氢化合物产品分离。分离出的催化剂被移至称为再生器的容器中,在那里大量氧气被引入催化剂床层。在再生器中,氧气与碳发生反应,碳从催化剂上烧掉;产生热量,催化剂从烟气中分离出来。再生催化剂返回反应器。烟气通常为 25 至 50 psia (1.7 至 3.4 bara) 和 1250 至 1400°F (675 至 760°C),流速高达 1,700,000 lb/hr (775,000 kg/hr),通过第三级分离器去除额外的催化剂。然后烟气通过膨胀机。图 2 中可以看到最先进的单级膨胀机的横截面。图 3 显示了典型的两级膨胀机的示例。在膨胀机中,压力和温度降低,能量被提取并转化为机械功。即使烟气经过多个分离阶段处理,仍有相当数量的催化剂残留在烟气中并通过膨胀机。由于能源危机和电力成本,动力回收膨胀机装置的使用在 20 世纪 70 年代末和 80 年代初达到顶峰。由于在用的膨胀机的可靠性和可用性有限,从 20 世纪 80 年代末到今天,新膨胀机装置的数量一直在减少。技术进步(Carbonetto 和 Hoch,2002 年)提高了膨胀机的可靠性和可用性。如今能源成本的增加和对“绿色”能源的认识再次增加了人们对膨胀机的兴趣。
使用计算模型减少马拉松石油卡特莱茨堡炼油厂 FCC 反应器旋风分离器的侵蚀 Peter Blaser & Scott Thibault CPFD Software LLC 10899 Montgomery Blvd. NE, Suite A, Albuquerque, NM 87111, USA Jeffrey Sexton Marathon Petroleum Company LP 539 South Main, Findlay, OH, 45840, USA 摘要 计划对马拉松石油公司 (MPC) 卡特莱茨堡炼油厂的流化催化裂化 (FCC) 反应器内部进行改造,以减轻反应器旋风分离器的严重侵蚀。建立了专门针对气体-颗粒流的计算模型,以计算反应器旋风分离器的侵蚀模式。将候选重新设计的侵蚀特性与现有装置的验证模型进行了比较和对比。背景和概述流化催化裂化装置 (FCCU) 对许多炼油厂的性能至关重要,尤其是那些专注于汽油生产的炼油厂。FCCU 将较重、价值较低的原料转化为各种高价值产品,如汽油、柴油和其他较轻的气体。该工艺灵活,允许使用各种原料,并可通过改变操作条件和催化剂来生产各种产品混合物。图 1 左侧显示了通用 FCCU 的示意图,主要由反应器和再生器容器组成。重烃原料被注入热催化剂颗粒上并迅速蒸发。气粒混合物
该研究根据所应用的存储技术和芬兰背景下的电气化程度研究了电动城市公交车的环境影响。磷酸锂(LFP)和电化学再生器(ECR)被选为储存技术。ECR可以是锂离子电池的替代品;但是,在应用于电气化城市公交车时,其环境表现知之甚少。这项研究的重点是柴油巴士,电池电动总线(BEB)和插电式混合动力总线。生命周期评估(LCA)用于评估存储技术与电力程度之间的潜在环境影响。来自该行业的主要数据用于评估制造ECR的影响。结果表明,生产ECR的KWH产生了178 kg CO 2 -EQ的全球变暖潜力(GWP),高于LFP。但是,其应用表明ECR的性能更好。在BEB中使用ECR和LFP的影响分别为385 g CO 2 -EQ/KM和441 G CO 2 -EQ/KM。混合系统分别为ECR和LFP生成652 g CO 2 -EQ/km和670 g CO 2 -EQ/km。这项研究还表明,电气化程度和环境益处之间没有一致的模式。方案分析表明,使用芬兰和挪威电力组合评估时,BEB提供了最佳的GWP,而在施加波兰电力时,混合系统表现最好。这项研究表明,存储技术,电气化程度,燃料固定和电源会影响环境性能。在决定使城市的运输系统电气化之前,需要仔细评估。
在给定压缩功的情况下提高总压力比的一种方法是引入带中间冷却的多级压缩,其中气体分阶段压缩并在每级之间通过使气体通过称为中间冷却器的热交换器进行冷却。航空航天工业中的燃气涡轮发动机需要高总压力比。为了实现更高的压力比,压缩机分为低压压缩机(LPC)和高压压缩机(HPC)。这样做是为了在LPC和HPC之间引入中间冷却器。压缩气体在LPC的出口处具有相对较高的温度。通过使用横流或逆流空对空热交换器,压缩空气在一侧流动,低温冲压空气在另一侧流动,压缩空气可以在进入HPC之前得到冷却。稳流压缩功或给定压缩功的压力比与压缩空气的比容成正比[8]。中间冷却器降低温度,从而降低压缩空气的比容,从而提高热力循环效率。在燃气涡轮发动机中,离开涡轮的废气温度通常比离开 HPC 的空气温度高得多。可以结合再生器或回热器,即横流或逆流热交换器,将热废气中的热量传递给压缩空气。因此,热效率提高,因为废气中应该被排放到周围环境中的部分能量被回收以预热进入燃烧室的空气。当使用中间冷却器时,回热器更有优势,因为存在更大的回热潜力。对于高总压力比,回热器并不有效,尤其是考虑到其成本、尺寸和重量。图 1 显示了概念草图,将不同燃气涡轮循环的热效率与总压力比进行比较。一般而言,中间冷却和回热燃气涡轮循环在相对较低的总压力比(例如小于 30)下有效。没有回热的中间冷却燃气涡轮循环仅在非常高的总压力比下有效。图 2 说明了中冷和回热燃气轮机循环。