虚拟仿真实验课程综合评价

针对虚拟仿真实验金课课程缺少定量评价的问题,提出应用模糊层次分析法建立基于虚拟仿真资源、教学效果及学生创新能力培养三个评价指标及对应二级指标组成的虚拟仿真实验课程定量评价方案。应用该评价方案,对现有省级一流课程“制冷压缩机拆装虚拟仿真实验”开展模糊层次分析与评价,得到该课程评价结果。该研究为实验课程金课建设以及有效开展虚拟仿真实验教学提供指导,也可为其他课程的金课建设评价提供借鉴。

燃气机热泵系统的制冷性能

对燃气发动机驱动的空气-水热泵系统进行了制冷性能的实验研究.在充分回收发动机余热的情况下,在大范围工况下对影响系统性能的几个重要因素即蒸发器进水温度、蒸发器进水流量、燃气发动机转速以及环境温度等进行了实验研究.结果表明:环境温度31.2,℃,蒸发器进水温度由12,℃升高到23,℃时,室内侧制冷量增加20.4%,系统一次能源利用率提高13.2%;另一方面,当发动机转速由1,300,r/min升高到1,900,r/min时,系统一次能源利用率先增加15.2%,而后降低7.5%,在1,600,r/min出现峰值.最后获得燃气机热泵系统制冷的最优工况.

流化床热裂解影响因素的研究

为了研究温度、喂料速率及压差等对热解产物的影响,以玉米秸秆粉为原料,氩气为流化气体,石英砂为流化介质,在自行设计的流化床上进行了热裂解试验。试验探索了生物油收集率、炭收集率以及气体产率与温度、压差和喂料速率的关系。研究表明,自行设计的流化床在工况为温度480℃、喂料速率在10g/min、压差为30mm水柱时生物油收集率最高为31.8%。

燃气热泵制冷性能试验及余热利用分析

为进一步提高能源利用率和提升低品位余热的品质,实现能量梯级利用,针对燃气机热泵系统开展了制冷性能实验及余热驱动的有机朗肯循环理论仿真研究。结果表明:燃气机热泵系统制冷量、发动机余热以及发动机一次能耗均随燃气发动机转速升高而增大;性能系数(COP)及一次能源利用率(PER)随蒸发器进水温度的升高而增大,但随发动机转速升高而降低。COP和PER分别高于6.0和1.1。在蒸发温度60~86℃范围内,以R245fa作为有机工质的有机朗肯循环热力学第一定律热力效率为7.39%~10.95%,热力学第二定律?效率为42.65%~52.25%。

小型冷库PLC自动控制系统设计及试验

为解决小型冷库能耗高、温度波动大的问题,采用PLC自动控制系统,并对其进行了上、下位机程序设计和制冷性能实验.结果表明:小型冷库制冷系统制冷量与压缩机输入功率随着压缩机频率的升高而增大,而系统性能系数COP随着压缩机频率的升高而降低,但仍高于3.7,表明采用PLC自动控制运行的小型冷库具有较好的节能特性.采用PLC自动控制策略的小型冷库温度波动±0.3℃,且能够实现无人值守自动运行.

基于“卓越计划”的制冷压缩机教学改革

为了提高"卓越工程师教育培养计划"制冷压缩机课程的创新思维能力和实践能力,针对制冷压缩机理论和拆装实践教学方法进行了探索和改革尝试。实践结果表明:优化多媒体资源、课堂理论教学和实践同步进行以及互动式的教学方法,能够使学生更好地理解课堂理论知识,提高学生的动手实践能力,达到了良好的教学效果。

虚拟仿真实验在制冷压缩机拆装教学改革中的应用

对“制冷压缩机拆装实验”课程进行教学改革,采取虚拟仿真实验教学项目与实际动手实验相结合的虚实模式,设计包括前端仿真教学系统和后台管理系统两部分的烟台大学压缩机拆装虚拟仿真教学系统。教学内容模块化,重视实验过程性考核,成绩按照40%动手实践+30%中间考核+30%实验报告。虚拟与现实相结合,解决实验设备台套数不足问题,实现全员参与和达成,提高学生动手实践能力和解决复杂工程问题的能力。

卓越工程师培养的生产实习教学改革探索

烟台大学能源与动力工程专业是教育部第三批卓越工程师计划获批专业。为进一步提高卓越工程师创新能力和工程实践能力,针对卓越工程师计划培养方案的生产实习教学环节,分析了能源与动力工程专业普通本科生生产实习的现状及存在的问题,提出卓越工程师计划提高生产实习的方法和具体措施,以期为能源与动力工程专业生产实习提供思路。

基于产教融合视角的校企协同育人机制探索——以能源与动力工程专业为例

以烟台大学能源与动力工程卓越工程师计划专业为研究对象,在分析卓越计划专业现状的基础上,探索基于产教融合视角的校企协同育人模式,对该专业人才培养方案、实践教学体系和模式以及校企协同培养“双师型”教学团队等三方面进行探索和分析。实践表明,基于产教融合的校企协同育人模式可进一步提高能源与动力工程专业卓越计划人才的培养质量。

低温室效应HCFCs替代物性能分析

在阐述目前国内外HCFCs替代形势的基础上,对热泵空调及冷冻冷藏系统典型HCFCs制冷剂R22和其传统替代制冷剂(R410A,R407C,R404A,R507A),以及低温室效应R22替代物(R161,R290,RTJU4,R32,R717及R1234yf)的热力性能、循环性能及其可燃特性进行对比与分析。结果表明,R161,R290,RTJU4,R717,R32不仅具有零ODP较低GWP值的优势,其热力学及传热学特性也优于传统的HCFCs替代物,其中部分工质在一定的应用条件下具有较好的循环性能。R32,R1234yf和RTJU4的可燃性较小;RTJU4在系统循环性能上具有较明显的优势;R717具有较好热力学、传热学和循环特性,经进一步的系统和部件改进也具有较强的替代潜力。

垂直下降管散体颗粒换热实验台设计与应用

为研究陶瓷球固体热载体与生物质粉颗粒及空气的换热机理,设计了一种分离式垂直下降管颗粒换热实验装置,该装置可以进行陶瓷球和生物质粉2种流动特性完全不同的散体颗粒的换热实验研究。喂料实验表明:陶瓷球和生物质颗粒下料均匀可调、分离完全。根据90℃陶瓷球与室温空气换热实验数据,分析计算出陶瓷球与空气的对流换热系数为291.3 W/(m2.K);以陶瓷球质量流量为1.0、1.2、1.4 kg/min,陶瓷球与生物质粉质量比为15、20、25进行的颗粒换热实验结果表明,随陶瓷球流量、陶瓷球与生物质粉质量比的增大生物质粉升温增大。

垂直下降管内陶瓷球流动与传热的试验

为研究下降管式生物质热裂解反应器内陶瓷球的流动与换热规律,在一内径60 mm,长1.6 m的垂直管上利用粒子图像测速仪进行了陶瓷球流场测试和1.0、1.2、1.4 kg/min质量流量下90℃陶瓷球与室温空气的对流换热试验,分析出了陶瓷球在下降管内的滞留时间和陶瓷球与空气对流换热系数的计算方法。流场试验表明:轴向速度随下降距离增大而增大;任意下降距离处,在靠近管壁半径的15%距离内,陶瓷球的轴向速度逐渐增大,直至达到最大值后不再变化; 边壁附近的径向速度变化较大,中心速度基本为零。换热试验表明:不同陶瓷球流量下的对流换热系数基本相同,利用 Ranz-Marshall公式计算出的换热系数比理论分析计算的小;根据理论计算的换热系数和试验数据,回归出的努谢尔数与雷诺数的关系式为:Nup=2.0 +2Rep0.3712Pr1/3;在60～550℃范围内,利用回归式计算的换热系数与空气温度成线性关系,并随温度升高而增大。

竖直下降管换热实验台改进设计与实验

下降管式热解液化装置能够实现生物质热解液化。为了研究下降管中生物质半焦和陶瓷球两种散体混合下落的换热规律,在前期研究的基础上,对实验设备进行了改进设计,并将原实验物料——生物质粉更换为生物质半焦,使实验结果对实际装置的设计与改进更具指导意义。根据不同温度陶瓷球(50、60、70℃)与室温空气的换热实验,通过热平衡分析,得到了陶瓷球热载体与空气的对流传热系数h=600 W/(m2.K);陶瓷球与生物质半焦颗粒换热实验表明,不考虑边界效应时竖直管内温度呈线性分布;对流换热为竖直下降管系统热量传递的主要方式。

燃气机热泵供热性能规律的理论和实验研究

燃气机热泵（gas engine-driven heat pump）是一种节能环保的供热系统。为了研究燃气机热泵的能源利用效率,利用构建的燃气机热泵实验台,通过理论分析和实验测试研究了燃气机转速、冷凝器进水流量、冷凝器进水温度对系统性能[供热总量、制热性能系数（COP）以及一次能源利用率（PER）]的影响规律。结果表明：燃气机热泵系统供热量随着冷凝器进水流量、燃气机转速的增加而增加,随着冷凝器进水温度的提高而减少。COP和PER随着燃气机转速和进水温度的升高而减少,进水流量对系统性能系数的影响较小。回收的余热占燃气机热泵系统总供热量的40%左右,在考虑余热回收的情况下,燃气机热泵的一次能源利用率在1.15~1.47之间。

燃气机热泵燃气机转速与蒸发器过热度联合控制试验

燃气机热泵是由燃气机、热泵系统和数据采集控制系统组成的复杂系统。系统运行过程中,燃气机转速与蒸发器过热度的有效控制是系统安全高效运行的前提。根据燃气机及热泵系统的特性,设计了燃气机转速与蒸发器过热度联合控制策略,其中燃气机转速采用PI控制,蒸发器过热度采用增益调度控制,并将该控制策略应用于燃气机热泵的控制,对燃气机转速与蒸发器过热度的联合控制进行了试验。当蒸发器过热度设定值改变时,过热度的超调量小于1℃,转速控制表现出较强的抗干扰性能;当燃气机转速设定值改变时,燃气机转速基本没有出现超调,过热度的波动范围小于0.5℃。试验结果表明,当燃气机转速设定值和蒸发器过热度设定值连续改变时,联合控制策略同样表现出良好的动态响应特性和抗干扰性能。本文结果可以为燃气热泵的自动控制系统设计提供技术支持。

变温工况下可燃制冷剂的爆炸极限

鉴于当前紧迫的HCFCs淘汰形势,很多学者针对替代潜力较大的HFC161和HC1150的热力性质、循环性能以及常温下可燃性等进行了研究,然而针对变温工况下上述可燃制冷剂爆炸极限影响规律的研究却极为少见.为此,本课题组建立了一套由上位机自动控制的可燃气体爆炸极限测试系统,并对HFC161和HC1150在-3～55,℃范围内的爆炸极限进行了试验研究.结果表明:在一定的温度范围内,温度升高会使不可燃的混合气体出现热激化现象,而成为可燃可爆状态.当环境温度由-3,℃升高到55,℃时,HFC161和HC1150的爆炸极限范围分别增加了1.42%、4.59%.低温对制冷剂爆炸极限有较明显的抑制作用;2种工质的燃爆特性的温度敏感区大约位于10～40,℃区间,当温度高于40,℃或低于10,℃时,温度对制冷剂可燃上、下限的影响均减弱.试验结果和变化规律为可燃制冷剂在变温工况下的安全应用奠定了基础.

燃气机热泵容量调节制冷性能试验

为了实现燃气机热泵的容量调节和稳定运行，提高燃气机热泵的能源利用效率，该文根据燃气机转速知识库和控制规则，设计了专家比例-积分-微分（proportion-integration-differentiation，PID）转速控制器，对燃气机变容量调节进行试验研究；利用转速控制器对燃气机转速进行有效控制，分析测试了燃气机热泵变容量调节的制冷性能规律。试验结果表明：变容量调节过程中转速没有出现超调，表现出了良好的动态响应特性；对于干扰引起的燃气机转速波动，专家PID控制器表现出良好的抗干扰性能，转速波动小于±50 r/min；燃气机热泵系统制冷量随着燃气机转速的提高而增加，制冷性能系数和一次能源利用率随着燃气机转速的增加而减少；利用燃气机余热提供生活热水，燃气机热泵的一次能源利用率在1.23～1.66之间。该研究可为优化设计燃气机热泵提供参考。

新一代替代制冷剂燃爆惰化机理及实验

二甲醚(DME)以其较好的热力学、传热学和环境特性决定了其有可能成为环境友好型制冷剂或混合工质的组元.不足的是DME具有可燃性,需要对其可燃性及可惰化性进行评估.通过基团贡献法和燃烧学相关理论对含有DME的二元混合工质阻燃剂的抑制系数进行了分析,提出了阻燃制冷剂最小惰化浓度的理论估算公式.对以一定体积配比的A/DME和B/DME混合制冷剂的可燃性进行了实验研究,得到了混合制冷剂的临界爆炸曲线图.结果表明:A和B对DME的惰化体积分数分别为7.04%和9.97%,理论估算值和实验值基本吻合;并得到了三元混合工质A/C/DME和B/D/DME的爆炸浓度分数图.实验结果对新一代替代制冷剂燃爆惰化及安全使用具有现实指导意义.

陶瓷球固体热载体与粉状生物质的热平衡分析

为研究陶瓷球固体热载体与粉状生物质之间的换热规律,以90℃陶瓷球,在1.0、1.2和1.4 kg/min质量流量下与室温生物质粉在垂直下降管散体颗粒换热实验台上进行了热交换实验,通过热平衡分析确定了不同陶瓷球流量下生物质粉总吸热速率中对流换热、导热各自所占的比例。研究表明热传导在生物质粉吸热升温过程中占61%~87%;当陶瓷球流量从1.0 kg/min增大到1.4 kg/min时,热传导所占的比例减小,而对流换热所占比例增大19%以上。

西红柿变温预冷传热特性与系统能耗分析

蒸发温度是影响果蔬预冷效果和预冷装置能耗的重要因素。文章利用传热学理论,建立圆形果蔬的传热模型,模拟果蔬在预冷过程中的组织温度变化规律;构建预冷库试验台,选取西红柿为研究对象,对果蔬传热模型进行验证,研究不同蒸发温度及不同果蔬尺寸工况下,西红柿中心温度的动态响应特点及预冷装置能耗变化规律。结果表明：该模型可以用于预测西红柿预冷过程中的组织温度变化,中心处实测值和模拟值平均温度偏差为0.685℃;预冷时间随着蒸发温度和果蔬尺寸的增加而增加;系统能耗随着蒸发温度的降低而增大。根据分析结果提出果蔬变温预冷方案,西红柿由26℃降至15℃过程采用4℃送风温度,由15℃降至10℃过程采用2℃送风温度,由10℃降至5℃过程采用0℃送风温度。与定温预冷方案相比,变温预冷方案可节能9.7%~14.8%。