120℃补气式热泵变工况性能实验研究

利用高温热泵回收工业余热具有巨大的节能潜力,为提升高温热泵的供水温度和适用工况范围,在理论循环分析的基础上,研制了R245fa大温跨喷气增焓超高温热泵机组。以193 m^(3)/h准二级双螺杆压缩式热泵为实验样机,对其动态工况制热性能变化规律及全工况适用性进行实验研究。结果表明:在蒸发进水65℃,冷凝出水120℃下,主阀最佳过热度为7℃,辅阀最佳过热度为6℃,系统能效比为1.96,制热量为110.2 kW;该系统在大温跨、高出水温度工况下,具有较好的热力学性能,且存在向更高温度区间运行的潜力。

基于滚动转子式补气压缩机的准二级压缩热泵系统热力学分析

在Tod=-10℃工况下调节压缩机工作频率及补气压力,实验研究R410A单缸滚动转子式压缩机系统的制热性能。试验测试系统采用双电子膨胀阀控制中间补气压力及压缩机吸气过热度。实验研究表明:随着补气压力的增加,中间补气系统的制热量逐渐增大,COPh呈现出先增加而后降低的趋势;而随着频率的增加,系统的制热量升高,系统COPh降低。相对于普通单级压缩系统,中间补气系统的制热量平均增长约26.1%,系统COPh在低频时最大提升幅度约为7.92%,在高频时其能效比相对较低。随着补气压力的增加,闪蒸器气液分离效率降低,部分液态冷媒经中间补气管道进入压缩机,中间补气系统性能降低且易产生湿压缩。因此在满足建筑物热负荷需求的同时,应合理控制中间补气压力及补气量。

单缸补气转子式压缩机在热泵系统中制热性能

利用中间补气技术将单缸滚动转子式压缩机应用于空气源热泵系统中,系统地研究以R410A为冷媒的热泵系统在变频、变补气压力工况下制热性能的变化规律。实验结果表明:中间补气系统的制热量及系统功率均随着压缩机频率f、中间补气压力pinj的增加呈上升趋势,同频率下系统功率则以线性方式增长,而系统制热量随着补气压力及频率的增大,其相对增长率逐渐减小。因此COPh在低频时存在最佳补气压力,而在高频时无极值点;与单级压缩系统相比,在800~1200 k Pa、50~80 Hz范围内,中间补气系统的制热量、功率、COPh最大提升分别为27.55%、30.75%、7.1%。随着频率及补气压力的增加,系统COPh下降,因此中间补气技术应与合理的控制策略相结合,可使中间补气系统达到节能高效的目的。

电动可调式动态流量平衡阀和末端电动调节定压差阀结合的水力平衡与控制策略

分析了集中空调系统水力失调的原因和解决措施,通过比较末端恒压差控制系统和应用电动可调式动态流量平衡阀的控制系统的控制原理以及变流量条件下的能耗高低,研究了这两个控制系统对管网中调节阀流量特性曲线的影响,具体分析了设备效率对系统性能的影响。

补气转子式压缩机变工况制热性能的分析

将中间补气技术应用于单缸滚动转子式压缩机上,通过实验研究的方法分析R410A喷气增焓系统在变工况、变频及变补气压力条件下制热性能的动态变化规律。实验结果表明:当环境温度Tod=-7℃时,随压缩机频率f及中间补气压力pinj的增加,系统的制热量和功率逐渐增加,而系统COPh逐渐减小;在环境温度(Tod)为-15~7℃区间变工况运行时,系统补气质量比在高、低温工况时与补气压力的关系截然相反,其主要由补气比容ninj、补气压差pinj-pwc、补气时间dt之间的相互关系决定,与单级压缩系统相比,补气系统制热量、功率随环境温度的升高而逐渐增大,平均增幅分别为24.52%、24.39%,补气系统COPh在低温、低补气压力时最高提升10.7%,而在高温状态单级压缩系统性能更具有节能优势。

CGF联合Bio-Oss骨粉在牙槽嵴位点保存的临床效果观察

目的:探讨CGF联合Bio-Oss骨粉在牙槽嵴位点保存的临床效果观察。方法:选取山东第一医科大学附属省立医院口腔科2019年6月1日至2021年12月31日收治的30例单颗后牙需拔除后同期行位点保存术的患者为研究对象,按照随机数字表法进行分组,实验组填充CGF+Bio-Oss骨粉混合物(15例);对照组填充单一Bio-Oss骨粉(15例),两组创面均用Bio-Gide胶原膜覆盖。术后即刻、术后6个月通过CBCT测量比较两组间牙槽嵴骨高度、宽度的变化,通过软组织创面愈合率、术后疼痛以及新骨外形轮廓的评分进一步对位点保存效果的评价。结果:①CBCT测量结果显示,与术后即刻相比,术后6个月两组牙槽骨高度、宽度均发生吸收,实验组牙槽骨高度吸收量(1.60±0.88)mm小于对照组(2.75±1.85)mm,且差异具有统计学意义(P<0.05)。②术后2周实验组创面Ⅰ级愈合率高于对照组,且差异具有统计学意义(P<0.05)。③术后24 h、3 d、7 d实验组VAS评分比对照组低,且差异具有统计学意义(P<0.05),而术后14 d两组间差异无统计学意义。④在新生骨外形轮廓评分中两组均以优、良居多,两者之间差异,无统计学意义(P>0.05)。结论:尽管采用了牙槽嵴位点保存术,但仍然无法抑制牙槽骨的吸收,而CGF与Bio-Oss联合应用可以发挥相互间的协同作用,更有效保存牙槽嵴骨量,值得在临床中进一步推广。

基于准二级压缩空气源热泵热水器的热力性能实验研究

对带中间经济器的准二级压缩低温空气源热泵热水器(HPWT)在不同外界环境温度下的换热性能和制热效果进行实验研究。研究了不同外界环境温度对HPWT的排气温度、回气温度、制热量、消耗功率及制热性能系数(COP)等主要参数的影响。研究表明:随着外界环境温度的降低,HPWT的制热量、能效比依次逐渐降低,在20℃到-15℃的外界环境温度,其制热量下降了64%,COP值下降了54%;加热400 L的冷水到55℃,所需时间差高达3倍之多。在外界环境温度为-15℃时,HPWT的COP值为1.80,较之直接用电制备生活热水,节能效果显著。实验研究对热泵热水器的实际应用具有一定的参考价值。

基于全年综合能效评定方法的空气源热泵热水系统性能测试研究

为研究空气源热泵热水系统的实际运行能耗情况,基于空气源热泵热水系统全年综合能效评定方法,对上海地区某酒店客房采用空气源热泵作为热源的生活热水系统的制热量、用电量、能效比(COP)等重要参数进行全年实测和分析。测试结果表明:空气源热泵的全年综合能效比(SEER)为3.92,与名义工况下能效比(COP)4.4相差较大,差值约为10.9%。整个热水系统的SEER除了受到空气源热泵自身性能的影响,还受到系统的选型、控制策略等因素影响。基于全年综合运行工况,对空气源热泵以及整个热水系统的实际能效比进行分析和评价,具有一定的参考和实际应用价值。

螺旋扁管干式蒸发器的传热性能

对螺旋扁管干式蒸发器(TDE)和常规折流板干式蒸发器(BDE)的传热性能进行实验研究。研究了蒸发温度(Te)、冷凝温度(Tc)、管外壳程流体Reynolds数(Reo)和热通量(qi)对传热性能的影响。研究表明,随着Te、Reo和qi的增大,TDE和BDE的传热性能均提高。随着Tc的增大,TDE和BDE的传热性能降低。对装配TDE和BDE的风冷热泵分别进行了测试,测试表明,在相同制冷工况下,TDE的总传热系数比BDE提高了36.3%,风冷热泵的制冷性能系数(COP)相应地提高了6.0%;在相同制热工况下,TDE的总传热系数比BDE提高了41.7%,风冷热泵的制热COP值相应地提高了15.8%;说明TDE可应用于风冷热泵,且其性能优于BDE。

风冷热泵用新型干式蒸发器的实验研究

针对传统折流板管壳干式蒸发器存在换热性能不佳和阻力大的问题,基于非对称空间传热理念,提出一种新型顺紊流自支撑型干式蒸发器,并将其装配在风冷热泵上进行实验测试研究。测试结果表明:风冷热泵的制冷量为52.33k W,制冷性能系数为2.47,制热量为63.32 k W,制热性能系数为3.0。实验对比配置传统折流板管壳干式蒸发器的同型号风冷热泵,其干式蒸发器的换热面积减少33.3%,制冷性能系数提高6.0%,制热性能系数提高15.8%,制冷剂充注量减少7.1%。

蒸发式冷凝器传热传质数值模拟研究

采用VOF法,建立二维水蒸气传热传质顺流和逆流的计算模型,计算所得的平均液膜厚度模拟值比实验测量值大3.03%~6.90%,比Nusselt理论的预测值大8.33%~10.34%,在合理的误差范围,说明该模型切实可行。运用该模型计算并分析水与空气顺流和逆流过程中,液态水的流动分布、空气与水流速度分布以及空气中水蒸气的质量含量分布情况,结果表明:在气–液两相逆流过程的气–液界面的总传热量中,潜热传热量所占比值在90%以上,比气–液两相顺流时高,在气–液相界面处是以水蒸发传质引起的潜热换热为主、温差引起的显热传热为辅的换热形式,逆流比顺流更有利于传热。

双回路逆流干式蒸发器设计及实验验证

基于非对称空间传热理念,设计了一种新型双回路逆流干式蒸发器,并将其安装在空气源热泵机组上进行实验测试。理论计算和测试结果表明:制冷工况下,干式蒸发器总表面传热系数的理论计算值为1 709.4W/(m^2·K),实测值为1 938.1W/(m^2·K),后者比前者大11.8%;制热工况下,干式蒸发器总表面传热系数的理论计算值为1 834.9 W/(m^2·K),实测值为2 226.4 W/(m^2·K),后者比前者大17.5%。对误差原因进行了分析,结果显示:实际测试时壳程流速增大;蒸发器内换热管的污垢热阻很小。

直线型柱塞式平衡调节阀结构优化研究

为解决依靠经验公式设计的柱塞式平衡调节阀流量特性与预期的直线型偏差较大的问题,提出一套优化直线型柱塞式调节阀阀芯结构的方案。该方案将流量系数与流量系数增量共同作为评价线性贴合度的准则,以实验测试为前提,以数值模拟为主要手段,逐段对阀芯结构进行调整优化,并通过数值模拟来验证方案的合理性以及准确性。结果表明:依靠该方案优化后的阀芯结构使得流量特性高度贴合直线型,各开度下流量系数较理论值的偏差由优化前多数在8%以上降低到集中在2%以下;各开度下流量系数增量较理论值的偏差由优化前多数在15%以上、最大值达63.26%降低为集中在5%以下、最大值仅为13.62%。

基于负荷调整法瞬态模拟的多源供热系统多目标优化

基于提出的负荷调整法,建立一种太阳能+土壤源热泵+空气源热泵的多源供热系统,并在TRNSYS平台上构建瞬态仿真模型,综合考虑峰谷电价,利用水箱进行蓄放热,以达到经济节能的目的。为简化模型计算,通过引入蓄热转换因子,对系统蓄热单元负荷化降低变量维度,并结合经济、能源与环境对系统进行优化。以北京某商场为例,在模拟的建筑全年瞬态热负荷的基础上进行蓄热负荷调整与优化分析,结果显示最优配置为625.6 kW土壤源热泵+158.1 kW空气源热泵+1200 m^(2)太阳能+150 m^(3)水箱,与基准系统对比可知该多源供热系统具有显著的经济节能与环境效益,其中经济节约率为3.0%,能源节约率为8.9%,污染物排放影子成本节约率为8.9%,为多源供热系统的优化提供理论参考。

单座柱塞式调节阀等百分比型流量特性设计研究

通过研究调节阀的流阻系数,发现调节阀的流阻系数主要受阀体和阀芯两部分结构影响。将调节阀的结构特性与等百分比型流量调节特性相结合,推导出等百分比型调节阀各开度下流通面积的求解公式,并依据该公式计算结果运用等值面积曲线法给出了柱塞式调节阀阀芯型线设计方法。结果显示:依靠该方法所设计的阀芯,调节阀仿真模拟得到的流量调节特性与理想流量调节特性高度吻合。该方法有较高的准确性和可靠性,在一定程度上减轻了传统阀芯设计需要多次进行试验修正的工作量。

基于瞬态模拟的多能耦合系统多目标优化研究

围绕区域建筑的动态冷热电负荷需求,构建燃气轮机耦合土壤源热泵冷热电联供系统的瞬态计算模型。在对负荷及联供系统瞬态模拟的基础上,建立综合考虑系统经济、环境、一次能源消耗量的多目标优化模型,提出一种避免加权系数选取的主观性影响优化结果的方法,既反映供能系统和负荷需求的动态匹配,客观上又符合多目标优化原则。使用该方法对某医院冷热电负荷进行优化,结果表明,最优配置下的耦合系统与土壤源热泵及分供式系统(燃气锅炉加电制冷机组)相比,费用年值节约率(M_(1))分别为12.4%和-3.8%,一次能源节约率M_(2)分别为12.1%和43.5%,环境污染物影子成本节约率M_(3)分别为50.1%和57.2%。

空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离的挡烟效果研究

火灾发生时,空气幕可以在不影响人员通行情况下阻挡烟气的蔓延,适用于逃生楼梯口处。运用Pyrosim软件,对一简单建筑模型进行火灾模拟,研究空气幕距挡烟垂壁及火源不同距离时的挡烟效果差异,通过烟气蔓延情况,对空气幕处的速度矢量、空气幕后方测点处温度、CO浓度等数据进行比较分析,得出空气幕距挡烟垂壁的最优设置距离为0.5~1 m;火源位置对空气幕挡烟性能的影响不大。

高温干热岩采热系统钻探技术研究进展

干热岩(hot dry rock,HDR)作为一种清洁和可再生能源,较传统能源有很多优点,但钻探难度大一直是制约其推广应用的主要问题。首先分析了干热岩高温钻探的特点和难点,随后系统地梳理了包括先进钻井技术、钻井工具及钻井液的中外研究进展。详细评述了气体钻井、液氮射流钻井及热-机械联合钻井(combined thermal mechanical drilling,CTMD)3种钻井技术的运行机理和适用范围,钻井工具的研究现状和发展方向,以及不同高温钻井液体系的选取依据和整体性能优化思路。最后,结合目前的研究水平进一步对钻进过程中钻井设备的高效优选、新型钻井液的整体性功能评价以及设备参数的动态调控进行了展望,以期为中国高温干热岩采热系统钻探研究及工程实践提供参考。

R134a/R245fa对比R245fa高温热泵循环性能实验研究

利用螺杆式高温热泵实验台,以混合工质R134a/R245fa(质量比3∶7)和纯工质R245fa为研究对象,实验研究了两种工质在高温工况下的循环性能,并进行对比分析.结果表明,混合工质R134a/R245fa的制热量比同工况下R245fa机组高27.6%~44.3%,COP值比同工况下R245fa机组低14.3%~22.8%.当冷凝器出水温度为99.8℃时,混合工质R134a/R245fa的冷凝压力为2.12 MPa,排气温度为114.2℃,均处在机组安全范围之内.而R245fa因具有更低的冷凝压力和排气温度,可作为冷凝器更高出水温度时的热泵工质.

可调通风型站台门系统在地铁火灾中的适用性

以青岛某地铁车站为研究对象,通过PyroSim软件对火灾场景进行数值模拟,设置屏蔽门与通风窗不同的开闭组合方式,着重分析站台内整体和局部测点的温度、CO质量浓度、能见度等指标。结果表明,相比于单独开启通风窗的工况,同时开启屏蔽门和通风窗的排烟效果较优,单独开启屏蔽门时的排烟效果最差。