R141b气体水合物的晶体结构与结晶特性分析

通过搭建制冷剂气体水合物晶体制备与X射线衍射(XRD)测试装置,制备了以0.10 g SDS作为表面活性剂的R141b气体水合物晶体,获得了水合物结晶过程的反应温度曲线和实验样品的X射线粉末衍射图谱。结合反应温度曲线对实验样品衍射图谱的定性分析,确定了水合物制备过程中仅生成II型笼状水合物晶体;利用绝热法对实验样品的衍射图谱进行物相定量分析,发现制备样品时R141b加入量对样品中II型与Ih型晶体的平均质量之比及两相分布规律具有直接影响;结合气体水合物结晶理论对结晶反应温度曲线和衍射图谱进行了讨论,认为R141b加入量对气体水合物生成的结晶微观环境有关键影响,从而导致结晶反应温度曲线与实验样品衍射图谱呈现较大差异。

小型动态制冰机工作过程的结晶特性

利用所搭建的小型动态制冰装置制取冰浆,实验探讨了结晶时间、载冷剂温度、添加剂种类与浓度、刮削速度等因素对冰浆动态制备过程的影响,研究中基于热平衡方法测得结晶过程不同时刻的含冰率,对所制取的冰浆进行显微拍照,并基于图像处理获取冰晶尺寸的当量直径。实验结果表明,在动态结晶过程的测试时间内,制冰溶液的降温速率受外界条件影响较小,但添加剂种类与浓度对制冰溶液的相变结晶温度以及过冷度影响较大;制冰溶液的含冰率与冰晶尺寸均随时间的增加而增大,其中载冷剂温度、添加剂种类与浓度对溶液含冰率影响较大,而对冰晶尺寸影响最大的因素是刮削速度与添加剂浓度;当结晶过程进行到30min时溶液的含冰率均达到25%,冰晶尺寸均能达到0.12 mm左右。

小型冰浆机工作过程动态特性

动态冰蓄冷是储能领域中广受制冷界重视的潜热储冷技术,基于平板刮削方式设计并搭建了小型动态制备冰浆实验装置,通过测试制冰溶液的动态结晶降温曲线、不同结晶时刻的含冰率和冰晶当量直径,分析了结晶时间、载冷剂温度、添加剂种类与浓度、刮削速度等因素对冰浆制备过程动态结晶特性的影响。结果表明:刮削速度低于200 r/min,溶液结晶过冷度随刮削速度的增大而增大,冰浆的含冰率以及冰晶粒径均随结晶时间的增加而增大,在冰晶粒径较大时刮削作用引起冰晶颗粒聚并、破碎,导致冰晶粒径增大减缓甚至减小;随添加剂浓度的增大,冰浆含冰率增大速率与冰晶粒径增大量均有所减小,且强极性无机化合物对冰晶生长的抑制效果好于乙二醇等醇类化合物。

非共沸工质换热匹配特性影响热泵性能的高级(火用)分析

针对非共沸工质非线性复杂相变传热过程,基于高级(火用)分析方法,推导出表征热泵系统性能的评估指标模型——温度匹配度(TMD),探讨了非共沸工质与换热流体之间的换热匹配特性,实验验证了模型的准确性与适用性。选用了三组不同温度滑移程度的非共沸工质(M1、M2、M3)为对象,探究了TMD与换热夹点、系统COP、(火用)效率η以及换热器实际(火用)损占比ε之间的关系。结果表明:TMD越小,换热流体间的温度匹配越好,系统COP、(火用)效率越大,换热器实际(火用)损占比越小,反之亦然;且当TMD最小时换热器内夹点总是出现在饱和气态点处。

纯电动汽车冬季冷启动阶段热管理策略影响续驶里程分析

针对纯电动汽车冬季续驶里程严重衰减的问题,本文通过建立以电池产热、空调负荷为参数的汽车续驶里程数学模型,仿真分析冬季冷启动时,美国高速公路燃料经济性测试工况(HWFET)、新欧洲行驶工况(NEDC)、中国乘用车行驶工况(CLTC-P)三种行驶工况下热泵供暖及环境温度(AT)、舱内温度(CT)对整车续驶里程和车载电池的影响。经与实测数据进行对比,仿真与实验匹配度较好。研究结果表明:三种工况下,AT下降、CT上升均使续驶里程逐渐衰减;AT为0℃,CT为15、20、25℃时,CLTC-P工况续驶里程分别衰减21.46%、27.74%、33.19%;纯电动汽车冷启动时,三种热量分配策略对续驶里程影响不同,当热泵热量全部用于加热电池时能适当恢复电池电量,在NEDC和CLTC-P工况下,电池最大荷电状态(SOC)相比初始SOC增加了1.52%、2.03%,使用热泵能增加一定的续航里程。

瞬态热线法导热系数测试中的自然对流影响

基于瞬态热线法导热系数测试原理,试验测量了微细金属丝(Φ=0.06 mm)水平、垂直放置时的空气加热过程,获得了不同加热功率下的空气导热系数。采用了考虑自然对流影响的空气导热系数估算法,对估算法与瞬态热线法计算的导热系数进行对比分析。分析结果表明:金属丝水平放置时两种方法的计算值吻合度好,但与空气导热系数的标准值差别较大。当加热功率较小,垂直放置时两种方法的计算值偏差稍大,基于瞬态热线法计算的空气导热系数准确度较高;而加热功率较大时,两种方法的计算值偏差较小,基于瞬态热线法计算的空气导热系数准确度较低。通过微细金属丝表面自然对流换热强度的理论分析,认为随着金属丝表面温度的升高,水平加热普遍大于垂直加热时的自然对流换热系数,瞬态热线法计算导热系数时,会受到微细金属丝加热表面自然对流换热强度的影响。