柴油机C-EGR系统新型冷却器数值分析

废气再循环(EGR)系统冷却器的换热效率对减少汽车NOx排放至关重要。立足一种新型板管式冷却器,计算冷却器各传热参数,分析各参数对冷却器性能的影响。研究了稳态和某种非稳态工况下管程废气的冷却效果。利用fluent软件新型冷却器内部废气流动状态进行了三维数值模拟,得到温度场和速度场。对比传统管壳式冷却器,冷却效率有明显提高。

植物工厂导气栽培槽通风对冠层环境影响模拟

为了增加植物工厂多层栽培模式中作物冠层内部气流扰动和简化通气管道施工工艺,该研究设计了一种集栽培床和通风管路于一体的导气栽培槽(cultivation bed integrated with draft-tube,CBT)。利用流体计算软件(computational fluid dynamics,CFD)构建了CBT模型,通过模拟和实测入口速度为5.0 m/s时植物冠层内部的气流速度,得到栽培区域几何中心截面速度的模拟值与实测值分布趋势一致,计算模拟值与实测值的均方根误差为0.22 m/s,表明该模型能准确模拟气流速度。利用验证的模型模拟了不同进气速度对作物冠层内部气流分布的影响得到入口速度为6.0 m/s时,植物冠层空间适宜的气流区域体积占比最高,为56.3%,该入口速度下冠层区域的气流平均速度为0.15 m/s。根据模拟结果,选取6.0 m/s为CBT的入口速度,以成熟期生菜作为试验材料,在同一环境条件下对比CBT通风模式和传统通风模式(traditional ventilation control,TVC)下生菜冠层内部微环境,测试通风调温效果。结果表明,CBT处理的冠层内光期温度为22.4℃,低于TVC处理的23.7℃,暗期处理间温度差异不明显;CBT模式冠层内的光、暗期平均相对湿度分别为65.8%和71.6%,比TVC处理低11.4和3.0个百分点。由此可见,相比于传统通风模式,CBT对冠层内多种微环境参数调控起到了积极作用,降低环控要求,提高了空调温控效率,具有推广价值。

采用真空柱状接收器的碟式集热器光热特性研究

提出利用柱状真空管作为碟式太阳能聚光系统的接收器,强化碟式抛物面太阳能聚光器的接收效率、降低系统对跟踪精度的要求,进而降低整个系统的工程造价,实现系统低成本运行。对系统结构进行光学和传热性能分析,给出几何聚光比随接收器几何参数的变化规律。结果表明,接收器在跟踪误差为0.5°时,几何聚光比仍可达到理想情况时的80%。结合传热学计算和Tracepro光学仿真,得到接收器热损失系数随接收表面温度,以及局部能量聚光随跟踪误差的变化规律,为此类碟式太阳能聚光集热器的优化设计提供依据。

基于ATV、MATV技术的车内低频噪声分析

车内低频结构噪声是汽车NVH特性研究的重要内容,判断低频噪声的主要来源和降低车内低频噪声水平对于控制车内噪声有着重要意义。运用声传递向量(ATV)技术,对车内低频噪声进行预测仿真,得到场点频响函数并针对该场点进行面板贡献度分析;运用模态声传递向量(MATV)技术,进行车身结构模态贡献量分析,提取贡献较大的模态结果,进而预测对场点声压影响较大的车身结构。经过车身结构改进后,车内低频噪声得到一定程度抑制。为改进车内噪声水平提供一定的参考依据。

叠置式太阳能加湿除湿海水淡化系统的稳态性能研究

介绍一种基于空气加湿除湿技术的太阳能海水淡化装置,装置中除湿腔叠置在加湿腔的上部,以此缩小装置的占地面积并利用热湿空气自然上升的浮力,形成一种新结构。详细说明装置的结构和运行原理,并研究控制海水运行温度、流量、循环空气流率等参数对装置产水性能的影响。实验结果表明,装置产水量随进水流量和运行温度增加而增加,当温度为90℃时,进水流量为420 kg/h,装置的最大产水量达到10.38 kg/h,装置性能系数GOR最大为1.33。系统在类似条件下的理论产水率达到约15.6 kg/h,性能系数达到1.90。对生化小球和加湿帘2种填料及不同填料厚度的产水性能进行测试,结果表明填料的选择,要结合装置体积和传质效率来综合考虑。

聚光直热式加湿除湿型太阳能海水淡化装置性能测试与经济性分析

对一种聚光直热式加湿除湿太阳能海水淡化装置进行实验测试,根据其产淡水速率和经济成本,对其长期运行的经济性进行分析。在室内稳定条件下,测试给出海水喷淋温度、加热功率等对产水速率的影响曲线。结果表明,采用双层加湿小球作为加湿层材料的系统产水效果最好,在喷淋温度为73℃时,其产水速率为1.12 kg/h。在实际天气下,也测试给出装置内部的工作温度和产水性能随时间的变化曲线。实验结果表明,在平均太阳直射辐照度为692 W/m^2时,最大产水速率达到0.52 kg/h,装置的平均性能系数达到0.84。

两级多效太阳能增湿除湿苦咸水淡化装置的性能研究

基于增湿除湿(HDD)的原理,设计了一种两级多效太阳能苦咸水淡化装置,用电加热水箱模拟太阳能集热器,对该装置进行了性能研究,目的是了解装置产水性能及效率.试验中,给出了装置在不同加热温度、苦咸水进水流量以及补水流量下的各测点温度变化和淡水产量,并理论分析了苦咸水进水流量对装置产水量的影响,与试验结果进行了对比,得到了不同进水流量下的装置性能系数(GOR).研究结果表明,系统产水量随苦咸水进水流量和加热温度增加而增大,在苦咸水进水流量为1 000kg/h时,装置产水量可以达到63.55kg/h.由于该装置多次利用了湿空气的凝结潜热以及排浓盐水所含的显热,其性能系数在加热温度为85℃时,最大可以达到1.98.且装置性能系数的理论计算值和试验测试值吻合较好.

多级等温加热增湿去湿海水脱盐系统的瞬态性能

对一组具有三级回热的串列式增湿去湿型太阳能海水淡化装置进行瞬态性能实验测试,介绍三级装置的结构和工作过程。研究上、中两级不同加热过程,测试研究系统瞬态特性,发现两级加热系统更易达到稳定;对两级额定温差加热模式下的运行过程进行测量。实验结果表明:90℃的供热条件下,两级加热模式时产水量达到稳定的时间约为70 min,近稳态产水率达到约15 kg/5 min。而同样温度单级加热模式下,产水量达到稳定的时间约为120 min,近稳态产水率达到约9 kg/5 min。两级加热具有较大优势。

石墨烯材料在农业领域的应用研究进展

石墨烯材料及其衍生物由于其电子效应迁移率高、导热性能良好、比表面积大、优良的生物相容性等特点,近年来成为材料领域的研究热点。随着石墨烯产业的快速发展,其产品已逐步扩展到农业领域。纵观中国农业的发展史,生产技术的革新始终与科技创新息息相关,利用石墨烯材料自身优良的生物相容性和比表面积等特点,可实现对农业传感器及农药肥料的改良,探索其在农业环境中对农作物的生长发育进程所带来的影响,可以为现代农业的发展指明新的道路。本文综述了国内外学者通过应用石墨烯材料制作新型农业传感器,实现了对农业气体、湿度、胁迫环境的检测,阐明了在农业环境上的新型控温方式,并针对石墨烯对农作物生长发育的影响,探索石墨烯对农作物安全、高效利用的合适浓度与使用方法。最后讲述石墨烯作为载体对农药肥料的改良,以及作为吸附剂净化废弃物的作用。石墨烯材料可促进农业生产方式转变和资源高效利用,为农业双碳革命提供研究基础。

柴油机EGR系统文丘里管内流动数值分析

以柴油机EGR系统文丘里管作为研究对象,采用热力学分析与CFD计算相结合的方法,利用Fluent软件对文丘里管内部废气流动状态进行了三维数值模拟,对柴油机进气系统内EGR废气与空气的混合过程进行分析,保证混合均匀。研究了在瞬态工况不同EGR率下管内混合气的流动情况,EGR率与压力恢复系数呈线性递增变化。针对管内边界层分离情况,利用壁面函数法计算湍动能与模拟结果相互验证。当EGR率大于30%时,边界层厚度快速增加,且涡流向混合段发展,针对此类EGR系统设计需要注意。

基于土壤储热的温室热湿调控系统研究

位于中高纬度地区的温室,都难以避免遇到冬季夜间相对湿度过高、温度较低的问题。针对该问题,基于太阳能“削峰填谷”思想,提出了一种基于土壤储热和固体除湿剂除湿的温室热湿调控系统。该系统结合地中热交换技术,将固体除湿剂脱附后的余热通过土壤储存,能够在冬季将温室夜间相对湿度从92.1%的高湿区间调控到72.3%的作物正常生长区间,平均相对湿度下降19.8%,室内平均温度上升2℃。白天脱附阶段,窄槽式集热器的最高出口温度为153℃,平均集热效率为0.51。土壤白天最高温度为40.2℃,夜间最低温度为8.2℃,在冬季,可为温室中作物提供更适宜的生长环境。

一种具有回热功能的呼吸鼻式新风装置实验与研究

为提高室内空气品质和节约建筑能耗,文中设计了一种具有回热功能的呼吸鼻式新风装置.它利用在通风道中设置储热体的方法,将废气中的部分有效热能保存下来,并利用新风送回室内,从而减小建筑能耗.介绍了装置的工作原理和性能测试方法,并在模拟房间内,分别对冬季供热和夏季供冷两种情况下该呼吸鼻的储热体温度变化规律、换热效率和节能量进行了实验测试.实验结果表明,本装置每小时换风量达到60m^3,冬季可节省新风热负荷约280 W,夏季节约新风冷负荷270 W,装置的热回收效率可达80%.

大跨度保温型温室的热环境模拟

大跨度保温型温室为拱型钢骨架结构,南北走向,相邻温室间距仅2m,相比于传统日光温室土地利用率提高到91%,且仍具有日光温室节能的特点。为分析和评价该温室的蓄热保温性能,基于温室热传导、对流换热、太阳辐射、天空辐射、作物蒸腾、自然通风等热物理过程,构建了温室内热环境变化模型,并利用Matlab软件对其进行求解,模拟在冬季连续4个典型工作日无加温条件下,每10min的室内空气温度和作物根区温度,并将模拟值与实测值进行对比分析。结果表明,模型对大跨度温室内空气温度模拟的平均绝对误差在±1.3℃之内,模拟值与实测值间直线方程的决定系数(R^2)为0.99(n=576),回归估计标准误差(RMSE)和相对误差(RE)分别为1.6℃和16.4%;作物根区温度实测值与模拟值的绝对误差在±0.6℃之内,直线方程的R^2为0.91(n=576),RMSE和RE分别为0.76℃和6.7%。模型模拟值与实测值较为一致,可为温室环境精准调控和结构优化设计提供理论依据。

基于CFD的植物工厂冠层微环境管道通风效果模拟

为增加植物工厂多层栽培模式中作物冠层内部气流扰动,该研究设计了一种冠层微环境管道通风装置,利用计算流体力学软件(Computational Fluid Dynamics,CFD)构建三维栽培模型。在模型中,将植物冠层区域考虑为多孔介质,多孔介质的黏滞阻力系数为25,惯性阻力系数为1.3;LED灯管设置为热源模型,热源模型散热量为297525 kW/m^(3)。利用模型模拟并实测入口速度为8 m/s时植物冠层表面和上部空间气流速度,发现空气流域的平均误差为16%,模拟值与实测值吻合较好。利用验证的模型模拟不同入口速度下植物冠层的气流分布,结果表明:进气速度设置为8 m/s,该速度下植物冠层内部适宜速度区域体积占比为67.58%,冠层表面适宜速度区域面积占比为55.23%,冠层内部气流平均速度为0.14 m/s。研究表明植物工厂冠层微环境管道通风模式能有效增加冠层气流扰动。

叠置式增湿去湿太阳能海水淡化系统的稳态研究

设计了一台具有叠置结构的增湿去湿太阳能海水淡化系统,该系统可采用太阳能系统供热,也可利用其他余热系统供热。在稳态供热条件下,对系统的产水性能随热海水布水温度的变化进行了测试,并对该条件下性能系数进行了计算。结果表明:当喷淋海水温度为85℃时,系统的淡水产量可达到63.4 kg/h,单效时性能系数可达0.77;在关闭循环风机,仅依靠热湿空气自身升力的条件下,此温度下淡水产量约为37 kg/h,可达有风机时的58%,说明叠置式的分布设计是有效的。

太阳能热利用技术在我国温室中的应用现状

温室作为利用太阳能的设施,从上世纪80年代开始,获得了长足的发展,温室面积逐年扩大。近年来,如何进一步提高温室内部太阳能热利用的效率成为了研究热点,也研发出多种太阳能热利用技术,本文将在这一方面进行梳理和总结。未来,在确保蔬菜周年供应和农民增收的前提下,资源节约型和环境友好型的温室生产方式将得到进一步升级和推广。

日光温室顶部菲涅尔透镜的光热分离特性

为了进一步提高日光温室内主动蓄放热的热能利用效率,该研究在日光温室内的顶部空间,构建了基于曲面菲涅尔透镜的直散分离系统,该系统对顶部区域的空间利用率为25.8%。利用光学仿真软件对不同入射角的太阳光进行追踪,并对该曲面菲涅尔透镜在典型日条件下的接收效率和焦斑分布进行分析,得到一日内的变化规律。在直射光集热测试方面,正午时段内,该系统的集热效率可以达到45%。对比散射光环境对温室的影响,发现试验区全天光照度减小约为10%~40%。该文以主动集热土垄加温系统提升栽培土垄温度作为试验组,并与不加温对照组进行了比较。试验结果表明,系统可提高土垄温度4.5~5.0℃。连续晴天情况下,土垄加温系统的COP(coefficient of performance)为1.5~1.9。研究表明此新型温室集热方式可提高空间利用率,改善温室内光热环境,同时利用午间强直射光集热,实现太阳能综合利用。

用于玻璃幕墙的透射式太阳能聚光系统研究

提出一种用于玻璃幕墙的新型透射式聚光系统,利用光学软件模拟不同入射角下系统的聚光特性,分析微小聚光单元壁厚变化对聚光系统性能的影响,并与实体结构及梯形结构的聚光系统进行对比。仿真结果表明,该系统在入射角较小时接收率较高,入射角较大时透射率较高;且与其他结构相比该特点更加明显。根据仿真结果加工实验样件,选择一典型晴朗天气进行测试,实验结果与仿真结果具有很好的一致性,该系统在正午出现透射率最低值28.2%,而在09:40之前及15:40之后,透射率都能超过55%。结果表明,基于新型透射式聚光系统的玻璃幕墙系统可很好地实现控光功能,并能将能量进一步利用,应用前景广阔。

光伏技术在日光温室中的应用研究

中国属于设施农业大国,设施农业面积位居全球第一,其中,日光温室是北方地区应用最广泛的一种农业设施。由于光伏电站往往占地面积较大,为节省土地资源,近年来将光伏技术和日光温室相结合而形成的光伏温室在中国逐渐增多。从日光温室的分布、光伏温室的发电模式、不同类型光伏温室的经济性、光伏组件布置方式对光伏温室的影响等方面进行了研究,并在一定程度上对未来光伏温室的发展进行了展望。

套管式腔体在盐水淡化过程中的光热及产水性能研究

该文研究一种基于菲涅尔反射镜场和降膜方式相结合的多级套管式淡化系统,分析2种腔体结构,确定了光学性能更好的圆型腔体,并对其内部淡化过程进行仿真计算。建立两级淡化系统的能量流动模型,并进行稳态和瞬态加热实验,由稳态实验数据计算出月牙型有限空间内部自然对流传质经验关系式。瞬态试验结果表明,第1、2级的最高产水量分别为3.79和2.64 kg/h。