载人航天器环控生保系统热网络的轻量化分析

目的减轻载人航天器中环控生保系统的重量。方法 采用网络分析原理，研究由环控生保系统中气、液流体回路所构成的流动和热网络，建立此网络中流动、传热及重量计算的物理模型和数学模型。从热平衡、传热及其系统重量关系式出发，计算出网络的结点热力学参数及网络系统重量，并对系统重量的一些影响因素进行了分析。结果 流动和热网络系统中存在最佳管径，使系统重量最小。并且此最佳管径与流量关系密切；适当地提高通风温度可以降低系统重量；网络系统中存在最佳的热组件布局方式，对应的系统重量最小。结论 这些规律对载人航天器环控生保系统轻量化具有重要参考意义。

航天器内外耦合回路热网模型的轻量化分析

目的解决载人航天器热控和环控生保系统的轻量化问题。方法研究了由内外耦合液体回路和气体回路所构成的流动和换热网络。建立了流动、传热的物理和数学模型 ,计算了网络系统中组件及结点的热力学参数 ,在此基础上由所建立的质量计算模型 ,得到系统质量。分析了一些操作参数和结构参数对系统质量的影响 ,如管径、流量等。结果结果表明 ,在一定的设计要求下 ,系统存在最佳管径 ;内回路流量存在上限 ,而外回路流量存在下限 ;且内外耦合回路中流量及辐射散热器出口温度等参数都存在最佳值。

油田老原油管道的节能技术

以东辛含硫原油管道为例,对孤岛原油和清河原油相混后的流变性进行了研究,提出了一种计算东辛管道输送混合原油粘度的新模型。将管道运行参数优选和节能技术方案的研究相结合,建立了节能优化改造的数学模型,开发了东辛管道运行优化软件。该软件可以指导旁接流程热油管道机泵的改造和改造后管道的优化运营与输油计划。对全线改造前后的节能效果进行了比较,结果表明,改造后的经济效益十分显著。

一种新型高效、环保热泵技术——跨临界CO_2热泵

随着我国对环境保护的重视,采用常规制冷剂的热泵机组面临着淘汰和替换。采用自然工质CO_2作为制冷剂的跨临界CO_2热泵机组,因其具有高效、节能、环保等特点被广泛的应用和推广。阐述了跨临界CO_2热泵技术国内外研究现状及工作原理,并介绍了跨临界CO_2热泵技术的应用情况。

跨临界二氧化碳冷热一体化技术打造零碳机场

在国家“双碳”目标背景下,节能减碳已在煤炭、化工、电力、冶金等行业掀起热潮。民航业作为高耗能行业,具有极大的节能潜力。本文结合西北地区某机场能源结构分布情况,基于跨临界二氧化碳冷热一体化原理和二氧化碳热泵技术,提出了零碳机场项目的改造方案。通过对该机场现有电力、柴油、天然气等能源结构的分析,发现有效降低取热与制冷能耗是整个零碳机场改造的关键点,跨临界二氧化碳冷热一体化技术可以有效攻破这个关键点。然后,对整个零碳机场改造的技术原理和经济性进行分析,分析结果发现方案改造后该机场二氧化碳排放量可直接减少97.8%。由此可知,跨临界二氧化碳冷热一体化技术在机场的节能减碳方面具有巨大的推广运行潜力。

吸收式低温余热制冷技术在粮食行业的应用

粮食的储藏和干燥作为粮食行业比较重要的两个环节，普遍具有高能耗、高排放的特点。研究开发和应用低温绿色储粮技术及低能耗粮食干燥技术，既符合国家中长期科技发展要求，又符合人们对绿色食品的需求。

粮食干燥系统尾气废热回收技术及应用

据统计,我国2014年粮食总产量已经突破6亿t,其中至少20%的新粮需要干燥达到安全水分后才能进入粮仓储存。新鲜的粮食中含有大量的水分,在特定的环境中水分会不断地蒸发,同时导致粮食出现霉变等,为此需要进行粮食加工处理和烘干作业。在粮食干燥过程中,新鲜热风经过顺流、逆流等过程,用热风中的热量加热粮食,并将粮食中的水分随热风携带出,形成低温湿热空气。

生鲜农产品超级冷链应用研究

随着人们生活水平的提高和消费意识的增强,现有的冷链技术已不能为生鲜农产品提供品质更高的服务保证,并且其能源消耗量大,不利于环境保护和我国冷链物流产业的可持续发展。本文提出并阐述的超级冷链理论,从微观机理研究的角度入手,指出我国生鲜农产品贮藏物流发展超级冷链的必要性,明确了超级冷链的发展将是我国生鲜农产品贮藏物流的方向。

如何构建下一代流体工质

流体工质是热力学循环的工作介质,利用其相变来传递热量,即在冷凝器中冷凝放热,在蒸发器中蒸发吸热。有机化合物应用于热力学循环系统中作流体工质具有较好的热力学性能。随着中国经济的快速发展,在医药、化工、石油、航天等行业的关键工艺环节中,涉及到各种热力学循环过程。因此,有必要对在其中工作的流体介质作深入的研究。

石蜡型复合相变材料蓄热性能实验研究

以石蜡作为复合相变蓄热材料,利用膨胀石墨的高吸附性和高导热性提高相变材料的传热性能。在长方体内,采用带翅片的换热结构,研究加入不同膨胀石墨含量的石蜡在蓄热过程的蓄热性能,通过对不同温度热源下的蓄热过程的测试,得出不同膨胀石墨含量的石蜡相变材料蓄热规律。实验结果表明随着添加膨胀石墨的含量逐渐增大,复合石蜡相变蓄热的时间大大缩短,由于不同温度热源所导致的与相变点的温差对复合相变材料相变时间影响明显,在实验测试的范围内,所添加的膨胀石墨对石蜡相变点的影响很小。

有机朗肯循环与再热式循环低温热源发电系统热力性能研究

针对120℃以下的低温余热热源,探讨了基本有机郎肯循环发电系统和再热式有机朗肯循环发电系统模型的基本原理。从热力学第一定律角度出发,研究了纯工质R245fa和非共沸混合工质R21/R245fa在基本有机郎肯循环系统中,以及纯工质R245fa在再热式有机郎肯循环系统中,三种形式的有机郎肯循环系统热力性能随蒸发温度的变化情况。与纯工质基本有机郎肯循环系统相比,再热式有机郎肯循环最大可提高系统净输出功7.08%,而混合工质对提高整个系统热力性能具有较大的优势,净输出功和热效率最大可提高4.67%和2.91%。

风机盘管换热器遗传算法优化设计

本研究采用了基于遗传算法和耗散理论的传热优化方法,并进行了风机盘管换热器的优化设计。在对板翅管式结构的风机盘管换热器进行建模的基础上,针对两种不同的应用工况,即供冷用干式风机盘管换热器和供暖型风机盘管换热器,进行了结构优化设计和分析。优化目标选取了换热器的耗散热阻,而设计变量分别选取管间距、排间距、换热管外径、翅片间距和翅片数。为评价换热器的性能,还计算了换热器的换热量、空气侧和水侧阻力损失、总泵功和换热器效能。优化设计结果显示,在特定的设计参数和限制条件下,不仅换热器的耗散热阻值降低,其他方面性能也得到了明显提升。

中空纤维式减压膜蒸馏组件的温度压力分布及通量特性研究

为了研究减压膜蒸馏过程中膜管内的温度、压力分布及传质通量特性,分别建立膜蒸馏过程的传热、传质数学模型,对其中的温度、压力分布和蒸馏通量进行了理论分析和数值模拟,推导了计算膜蒸馏通量的新方法——对数平均压差法,并分别比较了对数平均压差法和算术平均压差法计算通量的特点．结果表明,采用对数平均压差法计算总蒸馏通量,其误差在１．２%以内;当膜管进、出口内外压差之比△ｐ’/△ｐ”≤１．６时,采用算术平均压差法来计算通量可将误差控制在＋２%内,而当△ｐ’/△ｐ”较大时,不能采用算术平均压差法计算膜管内外平均压差及蒸馏通量．

热电集成薄膜蒸发废水处理系统的轻量化分析

目的在满足净水产量和卫生要求的条件下 ,使载人空间飞行器环控生保系统的热电集成薄膜蒸发废水处理系统的设计质量达到系统水平上的轻量化。方法根据热电集成薄膜蒸发废水处理系统工作过程的特点 ,建立其主要部件的流动、传热和质量构成的物理数学模型 ,用数值方法对系统质量与结构参数、操作参数的关系进行研究。结果系统的质量不仅与废水处理系统本身的结构参数、操作参数有关 ,而且与电源系统和热控系统的工作特性关系密切。相关质量在系统质量构成中占有较大比例。结论废水处理系统的热电制冷元件的数目、废水的循环流量存在最佳值 ,使系统的设计质量最小。而较高的系统冷凝压力 ,有利于系统质量的降低。

LNG冷能发电系统工质优化研究

采用基团贡献法对LNG-海水发电系统工质流程进行筛选和构建,对选定的工质流体设定实际边界条件,给出了初步设计方案,并进行相关的验证。研究结果表明,提高了工质的冷凝温度曲线与LNG的蒸发温度曲线的匹配程度,达到了高效利用LNG冷能、冷火用的目的,证明了基团贡献法应用于LNG冷能发电系统工质优化研究过程的可行性及有效性。

LNG冷能用于制冷过程热力学系统基础特性分析

为提高制冷循环效率,有效节约能源及制冷成本,在已有研究基础上提出利用LNG冷能作冷源的制冷循环系统.对几种不同制冷循环系统构建复杂度、经济性及循环效率等进行了分析总结,概述LNG冷能应用于制冷过程现有的热力学循环的构建特点,对LNG冷能应用于制冷过程的热力学循环构建提出了合理的建议.从传热特点及循环效率出发,比较了几种不同工质的工作特点,认为对环境友好的CO2及物性较好的有机流体作循环工质有比较好的热力学效率.利用热力学第一定律构建具体的循环并进行分析,结果显示经过梯级利用后的LNG冷能在制冷循环中的应用具有很大发展前景.

采用分流过冷的跨临界CO_(2)冷热联供系统性能

为了探索不借助外力即可实现跨临界CO_(2)冷热联供系统循环中工质过冷的方法,本文提出了三种采用系统循环内部工质分流实现过冷的跨临界CO_(2)循环系统形式,建立了系统循环热力学模型,通过模拟计算分析不同工况下系统性能变化规律。结果表明:在蒸发器与节流阀间分流的系统方案不会提高系统的性能;在气体冷却器与过冷器间分流的系统方案与在过冷器与节流阀间分流的系统方案对系统性能提升的效果相同,相对于在蒸发器与节流阀间分流的系统方案,综合循环性能系数(coefficient of performance,COP)最大可提高17.62%;采用分流过冷会提高压缩机的吸气压力,当气体冷却器出口CO_(2)温度确定时,存在最佳的排气压力使综合COP最高。因此,采用合理的分流过冷循环系统可以使跨临界CO_(2)冷热联供系统仅依靠自身循环实现过冷并提升系统性能。

膨胀石墨/石蜡复合相变蓄热材料的制备及性能研究

以石蜡作为相变蓄热材料的基本材料,利用膨胀石墨的高吸附性和高导热性提高相变材料的传热性能,制备出不同配比的中低温相变蓄热材料,利用DSC测试出各组复合相变蓄热材料的热物性参数.研究结果表明:膨胀石墨含量不宜过多,应该小于5%;添加的膨胀石墨对石蜡相变点和焓变的影响很小.

二氧化碳复叠式制冷系统实验研究

本研究提出了一种基于CO_2固气两相升华流动的复叠式制冷系统。系统采用环保的天然工质CO_2作为冷媒。复叠式制冷系统由高温循环(HTC:High Temperature Cycle)和低温循环(LTC:Low TemperatureCycle)二个部分构成。两部分用一个中间换热器相连接。本文提出CO_2两级复叠式循环概念并进行了实验测试,利用CO_2固气两相升华流动潜热潜力,可以同时实现低于-56.6℃的制冷和80℃以上的制热。通过实验和理论计算,两级系统成功地同时实现了以上功能。此外,本文还总结了基本实验特性并做了相应的系统优化设计和分析。