基于设备互补特性的冷热电系统优化

为提高能源系统综合性能,将地源热泵、光伏和光热等可再生能源集成于以原动机为核心的冷热电系统,并着重对系统设备的效率进行研究。基于设备能量互补特性,提出优化多个设备运行参数,分别是地源热泵供冷启动因子和供热启动因子以及原动机的启动因子来实现整个系统设备效率的提高。将控制多个设备的启动因子结合以电定热运行模式与传统以电定热运行模式进行对比分析,并以单独的地源热泵系统为参考系统,采用黑洞算法对系统进行优化。研究结果表明,与传统模式相比,控制多个启动因子模式系统具有更好的性能。与参考系统相比,耦合可再生能源的冷热电系统性能指标有了较大改善,特别是以启动因子模式运行(年能源节约率达到36.03%;年CO_(2)减排率达到53.24%;年总成本降低率达到36.85%;年综合性能达到42.04%)。

基于掺气空化的电子膨胀阀降噪研究

空调、冰箱等家用小型制冷设备提供舒适居家环境的同时,其产生的噪声也成为消费者投诉的关键问题之一。本文运用掺气空化理论对电子膨胀阀进行结构优化,通过加装旁通管将蒸发器入口处的制冷剂引入至电子膨胀阀出口处进行掺气,提高制冷剂局部流动压力,有效抑制两相流中气泡的破裂,改进后的双旁通电子膨胀阀和四旁通电子膨胀阀对出口处制冷剂气泡破裂产生的噪声具有极大的降低作用。经数值模拟和实验验证研究发现,双旁通电子膨胀阀和四旁通电子膨胀阀比原电子膨胀阀产生的噪声值分别降低2.729 dB(A)和3.778 dB(A)。

刀片电池直冷冷却热管理系统设计与优化

针对比亚迪汉EV车型纯电动汽车的刀片电池设计了一种直冷式电池热管理系统,计算了刀片电池热负荷参数,以制定热管理系统设计目标,并通过数值仿真验证其可行性。对多腔结构和蛇形结构的直冷板进行对比分析,进一步总结提出优化建议。结果表明,本文所设计的直冷式电池热管理系统可以将电池包的最高温度控制在20~40℃以内,且各单体电池温差小于5℃,满足散热目标。通过对比不同结构的直冷板的最高温度变化情况,得到蛇形结构直冷板的散热效果优于多腔结构。

太阳能热泵系统配置形式及其研究进展

采用不同用途及配置形式相结合的分类方法对太阳能热泵系统进行分类,指出不同形式太阳能热泵系统的特点、当前研究现状及未来发展趋势,分析环境及运行参数对系统热力性能的影响。通过文献综述发现,在一定运行工况下,直膨式太阳能热泵系统性能系数(COP)值可达9.40以上,非直膨式太阳能热泵系统COP值可达8.80以上。提出太阳能热泵系统的应用与研究应从能耗与效率、经济性、可靠性、运行与操控等方面着手,朝更加高效经济、节能可靠的方向发展。

冰箱毛细管出口气液两相流理论

利用计算流体力学商业软件,建立锥形管内部气液两相流模型,对制冷剂喷射现象进行仿真研究;考察湍流强度、压力和流速沿流动方向的变化情况及流场分布情况。结果表明:喷射流场在进入锥形管20 mm内呈现出较强的湍流现象,其后流场渐趋平稳,锥形管进口段流动呈现出极大的不稳定性;制冷剂在毛细管出口10 mm内压力稍上升,随后迅速下降;建立的计算模型能够较好地预测管内流动状况;由于管截面均匀变化,高速喷射流体冲刷管内低速流体没有引起涡流现象,表明锥形管具有稳定流场的作用。

热声热机谐振管截止频率选择机理

通过波导管理论的推导,对热声热机中谐振管的截止频率选择机理进行研究,导出谐振管中传播一维平面波的频率传播范围,阐述热声热机谐振管中一维平面波的传播机理,即谐振管截止频率选择的理论依据。理论研究结果表明:对于同样等效直径的矩形谐振管,其截止频率远大于圆形谐振波导管的截止频率;对于等效半径为2 mm的微型热声制冷机的谐振管,当声速为343 m/s时,谐振管的截止频率为50 248 Hz,实际的工作频率5 500Hz,远小于谐振管的截止频率;在热声热机谐振波导管中只存在一维平面波传播,有利于合理布置热声热机的其他部件,达到优化热声热机的目的。

谐振管形状对热声声场能量的影响

讨论了热声热机谐振管声场中基频能量的漂移现象,对不同形状谐振管中声场分布进行了理论研究,分析了声源在指数型号筒中输送声波的条件,指出其频率必须大于号筒截止频率.结果表明:a.指数型号筒具有抑制高低次谐波的作用;b.谐振管形状的配置原则为:在声源前面布置一段渐缩声管,然后依次是过渡声管、渐扩声管,这样就可以在谐振管中得到一定频带范围内(fc1<f<fc2)的声波频率,实现阻抗的匹配,符合整个声谐振管阻抗匹配要求;c.从实验上验证了把等截面谐振管变为变截面谐振管有助于对基频能量漂移的抑制.

冰箱喷射器最优喷射系数分析

利用计算流体力学FLUENT软件,建立冰箱喷射器内部流体流动模型,根据新型压缩/喷射混合制冷循环系统冰箱实验样机的实际运行情况和操作参数,对制冷剂在冰箱喷射器内喷射、引射、混合、扩散等现象进行数值仿真研究;对冰箱喷射器混合室流场结构及引射机理进行探讨;同时,研究喉管面积比对冰箱喷射器性能的影响。研究结果表明:冰箱喷射器的操作参数和几何参数对其波系结构影响很大,在其他参数一定的情况下,存在一个最佳的喉管面积比ψopt=7.513,对应于最高的喷射系数u=0.561。

热声板叠式回热器结构动力学分析

分别利用Solidworks和ANSYS软件对热声系统中回热器的热声机理从结构动力学角度进行模拟研究。建立三维板叠式回热器的物理模型,得到在0.5,0.6和0.7 MPa充气压力作用下和在系统内谐振动作用下回热器的各动力学参数的响应及其分布。从模拟结果得出:回热器在热声系统振动中存在多种模态;在低频段各点应力-应变基本吻合,高频段各点差异逐渐增大;在一阶固有频率3 300 Hz附近,回热器内各点的应力和应变达到最大值。

微型热声斯特林制冷机填料多孔频率研究

介绍了通过直接测量微型热声斯特林制冷机 (MMTASR)填料等效流阻进而辨识MM TASR回热器的特征频率的办法。测量结果与实际的MMTASR系统的流放大因子和传送损失系数的最优频率范围进行了对比。结果显示一定结构的回热器填料的特征频率与系统的最优频率范围吻合较好 。

热声热机板叠式回热器结构数值计算

将热声热机板叠式回热器气体通道看成矩形导管,对回热器结构进行数值计算。通过声波导管理论的推导,对微型热声热机回热器板叠尺寸进行研究,利用高次波在气体通道衰减原理,计算回热器板叠纵向长度。研究结果表明:50kHz的热声热机回热器板叠最小横向长度为3.43mm;横向长度为3.43mm的板叠对于频率分别为20,30,40kHz的3种声源的最佳纵向长度分别为5.9,6.0和6.4mm,最佳纵向长度随声源频率的降低而减小。

微型回热器等效直径与振荡频率的理论研究

通过对微通道中影响振荡流体的粘性损失的两个准则数的论述,得出实际的微型热声制冷机微通道回热器的等效直径、驱动膜片的振幅以及对应的辐射声功等参数的对应关系,即是:回热器通道直径或通道等效水力直径必须满足高频下的沃姆斯莱数小于5的限制;同时还必须满足在高频下的马赫数小于0.1;频率的上限也必须满足马赫数、沃姆斯莱数、回热器微孔直径以及膜振动平均位移计算前提(ka<0.5)。

新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环的研究

提出一种新型冰箱压缩/喷射混合制冷循环,该循环相对冰箱传统的简单制冷循环改动较小,只引入了一个冰箱用喷射器,易于实现。针对此循环进行了理论分析和计算,结果表明,混合循环与简单循环相比:制冷系数增加6%—12%,容积制冷量增加10%—18%,尤其对于大冷藏室的双温和多温冰箱节能效果更好。进而论述了喷射器喷嘴的临界截面直径和出口截面直径的设计与制冷量和制冷设计工况之间的对应关系。

多孔填料回热器工质的压缩性研究

讨论了微型热声热机中气体工质在非等截面的多孔填料回热器中的压缩性,指出表征热声热机热声效应的热函数和粘性函数以及由热声效应所产生的平均功流均与工质在多孔填料中的压缩性虚部相关.理论研究表明,通过改变填料的特征尺寸就可以达到改变工质压缩性虚部的目的,进而可以获得最大的热声效应所产生的功流.

冰箱回热毛细管计算模型

在分析现有的冰箱毛细管主要计算模型的基础上,针对冰箱毛细管实际应用情况,建立了冰箱回热毛细管六段流阻模型.该模型充分考虑了回气管与毛细管回热长度以及毛细管进出口截面突变的影响,并对冰箱回热毛细管在三种不同工况下的性能进行了模拟,研究了冷凝温度、蒸发温度、以及毛细管相对位置对毛细管工作性能的影响,结果显示冷凝温度对回热毛细管内的制冷剂流动特性影响最大.

热声热机结构动力学分析

利用商业软件ANSYS建立热声热机模型,从结构动力学角度进行模拟研究,对其进行结构静力、模态和谐响应分析。在热声系统的关键位置布置监测点,得到热声系统内部位移、应力和应变等参数随压力和频率的变化关系。研究结果表明:随着充气压力的提升,应力应变基本呈现线性增大的趋势,且峰值点一一对应。随着结构模态的提高,热声热机的应力和应变因位置的不同而存在差异;热声系统的3阶和4阶模态下固有频率接近气体介质的振荡频率;由谐振管内表面布置的监测点所得结果可知,高密度的气体介质的振荡会在回热器中产生振动激励和声激励,并作用于谐振管,使声波和固体介质产生共振和耦合。

双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性研究

分析了双驱动热声热机谐振管中声波的传播特性,通过分析指出,对于双驱动的热声热机,可以通过改变其反射系数和驱动声源的驱动相位差,进而实现谐振管声场的声压幅值和声场相位的改变.理论研究表明,在|rp|=0.3,相位差为σπ=0.5π时的声压幅值大于σπ=π的声压幅值;而在σπ=0.5π时,声场幅值随反射系数|rp|的增大而增大.实验研究表明,在相位差σπ为常数时,通过改变不同的反射系数值,就可以实现谐振管中声场的调节;在反射系数|rp|为常数时,通过改变谐振管两边驱动声源的驱动电压值,也可以实现声场幅值和相位差的调节.这样就有利于调节结构已经确定的微型热声热机的最佳声场分布,使其达到最优热声转换效率,实现微型双驱动热声制冷机热声制冷效率的最优化.

热声热机的研究进展

对热声热机和热声脉管制冷机的发展历史和现状进行了较为全面的概述,重点阐述了热声热机和热声制冷机的理论、实验和数值仿真研究方法、研究成果,尤其对热声脉管制冷机的数值研究方法从一维数值到二维轴对称及三维数值研究模型进行较为系统的介绍。同时对热声热机的研究热点、研究方法、研究方向进行了预测,并对热声热机的三个发展方向:太阳能利用和余热利用、热声制冷系统微型化、热声驱动脉管制冷作了简要的介绍。

电子芯片冷却技术发展综述

从电子技术和电子芯片冷却技术发展背景出发,论述了微型电子芯片冷却技术的发展现状及前景。同时重点论述了微型换热器、微冷冻机、微流道热沉、微热管均热片和微型热声制冷模块技术,以及热声制冷模块的独有发展优势。指出要实现芯片冷却技术的协调发展,必须把冷却模块技术和芯片本身的发展综合考虑,才能有助于两者的协调发展。

热声热机──无运动部件的低污染热机

通过对国内外热声热机理论和实验研究的分析 。