大温升蒸汽压缩式热泵系统优化研究进展

在“双碳”战略的背景下,大温升热泵技术不仅低碳节能,而且能够有效利用更低品位热能,向更高温领域发展。本文概述了大温升蒸汽压缩式热泵系统(大温升系统)优化的研究进展,从制冷剂、组件、循环优化、示范验证四个方面详细分析了大温升系统可行的优化手段。分析表明:当前大温升系统实践工程的常用制冷剂仍以R134a、R245fa等高GWP制冷剂为主;而在大温升制冷剂筛选方面,自然纯制冷剂中二氧化碳(R744)适用温度范围广泛,性能表现优异;水(R718)是大温升系统突破超高温(150℃)限制的潜力制冷剂之一;有机纯制冷剂发展迅速,R1234ze(Z)、R1336mzz(Z)等具有极低的GWP与优异的热力学性质;制备R32基、HFOs基、CO_(2)基混合制冷剂低GWP的混合制冷剂是当前具有前景的思路;在组件优化方面,压缩机变频技术等成熟技术为大温升系统组件优化提供了现行方案;磁悬浮轴承技术工业产品走向成熟,可有效降低大温升系统摩擦损失;线结构换热器技术等新兴技术为大温升系统提供了新的组件优化思路;在循环优化方面,补气/补液增焓与多级压缩等成熟技术为大温升系统循环优化提供了现行方案;喷射技术与涡流管技术等研究成果对大温升系统具有优化效果,但受到工程实践经验缺少、机理研究不明等方面限制;结合示范验证部分,补气增焓技术是目前适用范围最宽泛、工业运用最成熟的大温升系统优化技术,一定条件下可提高大温升系统性能系数20%以上;串联多级压缩技术与复叠式压缩技术是提高系统温升范围、保障低温供暖的有力手段。

车用跨临界CO_(2)空调系统变工况㶲分析

为了确定影响车用跨临界CO_(2)空调系统性能的因素,构建了车用跨临界CO_(2)空调系统的仿真模型,并利用仿真数据对系统及各部件进行了热力学分析。研究了不同的压缩机转速、气体冷却器进风风速、气体冷却器进风温度、蒸发器进风量和蒸发器进风温度对系统㶲损、㶲效率和各部件相对㶲损的影响。结果表明:在所研究的工况范围内,压缩机转速、气体冷却器进风风速和温度对系统㶲损影响较大;系统最大的㶲损来自膨胀阀,在各工况下平均占系统总㶲损的36.54%,其次分别是气体冷却器、压缩机和蒸发器,分别占系统总㶲损的24.24%、20.47%和18.81%;系统的总㶲损随压缩机转速增加和气体冷却器进风温度升高而增大,随气体冷却器进风风速增加和蒸发器进风温度升高而减小,随蒸发器进风风速的增加先减后增;系统的㶲效率随压缩机转速增加和蒸发器进风温度升高而降低,随气体冷却器进风风速增加和风温的升高而升高,随蒸发器进风风速先增后减。

基于BP神经网络的电动汽车动力电池产热估计

电池的产热情况是电池热管理的重要指标之一,准确估计电池产热功率对构建高效运行的电池热管理系统以确保电动汽车安全行驶至关重要。然而,目前大多采用基于模型的方法进行电池产热估计,但此方法存在耗费时间长和仅应用于某种特定电池状况产热估计等缺点,无法解决电动汽车电池实时产热估计的问题。对此,本文提出了一种基于人工智能算法的精准电池产热功率估计方法,即基于BP(back propagation,BP)神经网络的电动汽车动力电池产热估计模型。该模型利用贝叶斯优化算法(Bayesian optimization,BO)对BP神经网络进行超参数选取,采用Adam(adaptive momentum estimation,Adam)优化算法加快收敛速度,提高了模型的准确度和稳定性。研究对比了不同放电倍率和不同环境温度下恒流放电实验的电池产热功率,结果表明模型的估计平均误差为5.01%,最大误差仅为5.53W,R2拟合指标最高可达99.98%,证明了所提出的电池产热估计模型取得了较高的估计精度和较强的鲁棒性,为电动汽车电池实时产热估计提供了一个范式结构。

电动汽车CO_(2)热泵空调系统优化及制冷性能分析

为提升电动汽车CO_(2)热泵空调系统的制冷性能,文章构建了中间补气+回热器的跨临界CO_(2)系统,通过仿真研究了气体冷却器出口温度(T_(go))、气体冷却器压力(P_(g))、中间补气压力(P_(m))、相对补气量(β)、回热器过热度(ΔT)对系统制冷系数(EER)、制冷量(Q_(e))和压缩机排气温度(Tco)的影响及中间补气对回热器优化能力的提升。研究表明:存在最佳气体冷却器压力和最佳中间补气压力使得EER达到最大值,并得到两者与气体冷却器出口温度的关系式;气体冷却器出口温度上升会使系统性能下降,中间补气量和回热器过热度的增加能提升系统性能,EER提升了15.64%和6.07%,制冷量提升了27.88%和4.78%;回热器过热度的增加会导致压缩机排气温度上升,中间补气可降低压缩机排气温度,当限定压缩机排气温度时,中间补气可使回热器对EER和制冷量的优化能力分别提升了203%和173.87%;相对于基础跨临界CO_(2)系统,文章构建的优化系统在所研究工况内可使系统EER和制冷量分别提升18.38%和35.03%。

锂离子电池组不一致性控制的研究进展

总结电池均衡、成组方式和热管理的研究方法及问题。电池均衡技术主要有电池均衡电路、电池均衡控制策略;电池成组方式主要有电池串并联方式、电池连接阻抗;电池热管理主要有电池生热特性、电池散热结构和电池组热管理等。

动态冰蓄冷系统的融冰放冷特性

在自行建设的动态冰蓄冷中试系统基础上,以蓄冰槽为研究对象,研究融冰放冷的动态特性。通过改变蓄冰槽初始蓄冰量、末端负荷、冷冻水流量以及蓄冰槽回水速度等参数,分析了蓄冰槽内取水温度变化规律,得到了融冰放冷速率曲线。

基于电-热耦合模型的锂离子电池热特性与优化

通过微元电池等效电路的方法,建立分层结构的电-热耦合模型,得到锂离子动力电池的温度分布及电-热变化特性。基于电-热耦合模型,分析软包电池容量变化对温度梯度的影响,并对极耳进行优化。只通过层叠的方式增加电池容量时,电池容量增加到1倍,最大温升几乎增加0. 5倍,会增加热管理的难度。通过单独强化极耳换热的方法,可在一定程度上降低最高温度。通过改变极耳位置,可降低动力电池(尤其是大容量电池)的最高温度。

包络化合物浆管内流阻特性的初步研究

针对一种新型潜热输送材料—TBAB包络化合物浆,因其在水平管内的流动阻力特性的影响因素众多,难以进行一步到位的实验研究。本文利用正交设计法,实验研究了影响流动阻力的三个因素—固相含量、管内平均流速和管径,得出了三者对流阻作用程度的大小关系,为下一步深入研究指明了方向。

TBAB包络化合物浆水平管内的传热特性研究

TBAB包络化合物浆具有易生成、高潜热及可流动性等特点,是一种良好的蓄冷及潜热输送介质,在中央空调系统中表现出光明的节能前景。本文采用实验方法,研究了B型TBAB包络化合物浆在定热流密度条件下,水平不锈钢管内的对流换热特性,流速涵盖了层流-湍流。通过研究流速V、固相含量X_s对换热系数α的影响,发现"换热降低区"和再层流化现象,得到层流区与湍流区的临界线。最后整理出对流换热的无量纲准则式,其计算结果与实验结果的相对误差在±20%以内。

锂离子电池容量衰减机理研究进展

容量衰减与电池循环寿命直接相关。导致锂离子电池容量衰减的原因主要包括:固体电解质界面膜(SEI)的增长、电解液的分解、电极材料结构破坏、活性物质的溶解和相转变等。过充过放电、不良的储存或使用温度等外部因素也会导致电池容量衰减。本文综述了近年来锂离子电池容量衰减机理的研究进展。

冰浆技术及其应用进展

冰浆是一种良好的载冷和储冷介质,也是安全廉价的高效换热介质,因其独特性而在众多领域有很好的应用前景。本文综述了冰浆技术的发展简史,并对各冰浆制取技术的研发和应用现状进行了介绍,对工程化应用过程的技术难点和关键技术进行了阐述。

电梯再生电能的储能回收控制策略研究

电池储能是电梯再生能量回收利用的有效方式,针对应用中储能系统容量优化问题,基于回馈电能功率/能量以及变换器电压等约束条件确定电池组边界条件。在此基础上,通过引入制动电阻辅助分流以及电压动态调整的方法,研究了吸收释放再生电能过程的控制策略,并在Matlab/Simulink中搭建仿真模型。仿真结果表明该控制方法可在稳定直流供电网电压的前提下实现再生能量的高效利用,同时有效减少电池系统容量和成本。

矩形纵向涡发生器平板强化换热的实验研究

利用热质比拟萘升华技术，在吸入式风洞中对矩形纵向涡发生器平极强化换热进行了实验研究。在雷诺数范围2．3×10^5～5．4×10^5内，通过改变涡发生器迎流冲击角卢，得到强化换热的效果，并对参数进行优化。

过冷法海水冰浆制备系统能耗特性分析

海水制冰浆技术可应用于海岛及海上风电的负荷转移和削峰以及冷冻保存海产品等,具有广阔应用前景。此外,海水制冰的原料近乎免费,并且利用海水作为冷却介质可以降低冷凝温度,进而提高系统能效,具有明显优势。通过建立双回路单级压缩循环制冰系统模型,分析利用过冷法制取海水冰浆的经济性和可行性,为海水制冰浆技术的实际应用提供理论指导。结果显示,该系统在计算条件下冬季循环性能系数平均值为4.76,夏季平均值为3.61,在蒸发器内较宽的海水流速范围内可维持较长时间正常运行。系统采用板式水冷冷凝器,并与空气源机组进行定量对比,结果表明循环机组采用水冷冷凝器在各指定工况点下的效益均高于采用空冷器,在设计工况下水冷机组单位投资蓄冷量为2.85kW·h/元,对应的空冷机组仅为1.37kW·h/元。

新能源技术在华南地区应急科技装备中的应用潜力分析

应急救援的能源保障与当地环境和应用场景密切相关,新能源技术的就地取材、高敁转化和原位供能等特点将为应急科技装备和相关人员的能源保障提供新的选择。本文以典型应用场景为技术案例,结合华南地区的新能源资源条件和应急救援场景的能源需求,分别对近岸岛屿、南海海洋、偏进山区和无人飞行器等场景迚行分析,探讨新能源技术在应急保障领域的解决方案和应用潜力,以期为新能源应急科技装备的収展提供借鉴。

2022年中国储能技术研究进展

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。

城市轨道交通储能系统及其应用进展

城市轨道交通车辆再生制动产生大量再生电能,引入储能系统回收再生电能并进行循环利用,是未来建设节能型社会的要求与发展方向。本文针对城市轨道交通系统中的储能系统,首先,介绍了飞轮、超级电容、锂电池等储能系统目前国内外的应用情况;其次,比较了三者的性能和经济性,提出了超级电容-锂电池结合的经济性储能模式;最后,介绍了几种常见的储能装置控制策略,并结合近期储能系统的研究进展,指出了未来储能系统关键技术及其发展方向。

地铁混合储能系统及其功率动态分配控制方法

针对城市地铁制动能量瞬时大功率、短时大能量等引起的牵引网电压安全问题,提出采用超级电容-锂电池组成双DC/DC架构的混合储能系统进行制动能量吸收。通过引入制动电阻辅助分流,研究采用电压分级的方法实现混合储能系统中超级电容、锂电池以及制动电阻的启停控制;同时根据一阶低通滤波法以及基于超级电容荷电状态的动态滤波常数调整方法,优化超级电容组和锂电池组的输出功率,并在MATLAB中搭建了仿真模型。仿真结果表明该控制方法可以有效抑制牵引网电压的波动,同时提高了混合储能系统整体性能和性价比。

废旧磷酸铁锂电池回收技术研究进展

纯电动客车用电池以磷酸铁锂电池为主,电池寿命结束后将产生大量的废旧电池,如何处理废旧电池是人们关心的重要问题。基于此,本文介绍了国家目前对于废旧电池回收的相关政策以及废旧Li Fe PO4电池的主要有价成分。详细介绍了废旧Li Fe PO4材料的多种回收、再利用方法,包括化学沉淀法回收、高温固相修复技术、高温固相再生技术、生物浸出技术以及机械活化处理回收技术等;并分别介绍了高温热解处理、有机溶剂萃取回收、超临界CO2回收的电解液回收处理技术以及负极材料的分选回收技术、石墨修复改性技术。沉淀法回收产物为含锂、铁的工业原料,该类方法易于实现规模化应用,但是会产生大量酸碱废液;高温固相修复、再生方法工艺流程短,除杂将会是该工艺规模化应用的难点。对不同类型的回收材料提出不同回收处理方法,为废旧磷酸铁锂电池的回收提供参考。

一种余热利用相变石蜡储热过程的数值模拟

基于一种相变储热石蜡,考虑熔化过程中液相的自然对流情况,建立了矩形腔内石蜡熔化过程的数学模型,并利用该模型进行了数值模拟,分析了石蜡熔化过程中的温度场变化、流场变化、相界面移动情况。通过采用铝制翅片的方式强化传热,并分析了翅片位置对该石蜡熔化时间的影响。模拟结果表明,在y=0.1、y=5、y=10、y=15mm时,与不采用翅片相比,储热时间分别缩短了43.1%、52.0%、38.3%、22.2%。研究结果对相变储热器的优化设计有一定意义。