协同视域下工科研究生产学研用培养模式探究与实践

加强协同创新是提高工科研究生创新实践能力的内在要求,完善产学研用是建立以创新创业为导向培养机制的必然方式。当前,地方高校工科研究生创新实践能力与经济社会对人才的需求仍存在一定的差距,主要表现在创新意识淡薄、实用成果匮乏、聚焦思考不足,究其原因,问题意识缺乏、知识来源单一、学习氛围封闭是导致问题出现的主要因素。为此,作者团队与行业企业联合建成太阳能光热产业示范基地,以实际需求为导向,以工程示范为载体,以成果转化为驱动,以产业应用为目标,探索产学研用的协同创新工科研究生培养新模式,尝试在多个产业示范基地建立具有鲜明工科特色的“科技小站”,通过模式与实践的高效融合,充分释放研究生的内在创新要素活力。

入射偏角对非跟踪复合抛物面聚光器性能影响

为了降低复合抛物面聚光器对跟踪精度的要求,提高其在集热过程中的光热转化能力,探究入射偏角对新型复合抛物面聚光器非跟踪工况时光热性能的影响机制。理论分析该聚光器在集热过程中的能量转化关系,并利用光学仿真软件TracePro研究入射偏角对聚光器光学性能的影响规律;在此基础上搭建非跟踪复合抛物面聚光器性能测试试验台,在实际天气条件下测试分析聚光器光热性能随径向入射偏角的变化规律。结果表明:当光线正入射时,聚光器的光线接收率与聚光效率分别为100%和83.42%;当径向入射偏角α为16°时,该聚光器的光线接收率与聚光效率分别为53.00%和44.82%;当轴向入射偏角β为30°时,光线接收率与聚光效率分别为88.74%和74.42%;在空气流速为3.7 m/s时,聚光器的最高出口温度与瞬时集热量分别为31.3℃和782.8 W,分别比聚光器接收上偏10°和下偏10°入射辐射时提高了3.7、6.1℃和131.0、217.9 W;该聚光器接收正入射辐射时的平均光热转化效率为77.45%,比接收上偏10°和下偏10°入射辐射的平均光热转化效率高42.14%和52.97%。

基于光热光伏耦合供能新型复合抛物面聚光器性能探究

非跟踪式复合抛物面聚光器瞬时集热量受入射偏角影响较大。文章通过在传统复合抛物面聚光器焦斑上方布置板背面为镜面的光伏组件,实现对逸出光线的再次利用,提高了装置的太阳能转化效率。利用光学软件对基于光热、光伏耦合供能新型复合抛物面聚光器进行了光线追迹,对比分析了径向入射偏角对光线接收率的影响。在实际环境中,测试、研究了新型复合抛物面聚光器进、出口温度、瞬时集热量、输出电功率等随时间的变化规律。结果表明,新型复合抛物面聚光器与传统复合抛物面聚光器的光线接收率随入射偏角变化趋势一致,当径向入射偏角为20°时,新型复合抛物面聚光器的光线接收率为89.00%,比传统复合抛物面聚光器增加了72.82%。在晴天集热中,新型复合抛物面聚光器最大出口温度为34.2℃,最大光热转化效率为73.40%,日输出电功率为118.40 W。

槽式复合多曲面聚光集热器光热性能研究

对跟踪精度要求高是限制太阳能聚光集热器规模化应用的因素之一,为此对一种新型非追日槽式复合多曲面聚光集热器光热性能进行光学仿真和测试分析,利用TracePro软件模拟研究入射偏角对该聚光器光学性能的影响,并在实际天气下测试分析运行工况对该聚光器接收体出口温度、瞬时集热量等热性能的影响,同时分析玻璃盖板对减小该聚光器散热损失的作用,结果表明:对应实际运行情况,该聚光器的光线接收率与聚光效率均随时间的延长先增大后减小,且在光线正入射时达到最大值,分别为96.00%与72.69%。当空气流速为3.1 m/s时,聚光器接收体出口空气温度、瞬时集热量与太阳辐照度的变化趋势一致,在晴天运行时的平均值分别为43℃与448.3 W,分别比多云天时增加4.4℃和53.1 W,且该聚光器在晴天运行时的平均光热转化效率为50.5%。此外,敷设玻璃盖板的聚光器运行时散热温差比未敷设玻璃盖板时降低19.3℃,研究结果可为非追日复合多曲面聚光器的应用提供参考。

槽式复合多曲面聚光集热器光学分析及性能研究

鉴于传统槽式复合多曲面聚光集热器所固有的吸热体表面换热方式、吸热体与循环介质换热面积恒定等对集热效率提升造成限制,文章提出了可优化吸热体的槽式复合多曲面聚光集热器。通过在聚光集热器焦斑位置单层玻璃管内安装吸热体以实现光热体内换热、循环流速与吸热体换热面积的优化。首先,利用光学仿真软件TracePro计算分析了星形六翼吸热体、V形吸热体对聚光器光学性能的影响机理,基于此,在实际天气条件下,开展了聚光器内嵌星形六翼吸热体时集热性能的测试研究,分析了聚光器进、出口温差、瞬时集热量随气象条件的变化规律。结果表明,当入射偏角小于15°时,聚光器的聚光效率和光线接收率受入射偏角影响较小,光线正入射时,内嵌星形六翼吸热体的聚光器聚光效率与光线接收率最高,分别为73.08%和95.20%,当径向入射偏角为0~20°时,聚光器内嵌星形六翼吸热体时的聚光效率与光线接收率分别比内嵌V形吸热体时高6.50%和8.46%。在晴好天气下,聚光器进、出口温差、瞬时集热量与太阳辐照度变化趋势一致,且均在正午时达到最大值,分别为38.4℃和667.34 W,此时聚光器的光热转化效率为65.03%。

“新华深度”深度报道的跨媒体叙事研究

全媒体技术使得大众媒介更新换代的速度加快,给深度报道的故事话语带来更广阔的叙事空间。在此基础上,跨媒体叙事为深度报道的发展变革提供了机遇。运用跨媒体叙事理论,通过分析新华网下设的“新华深度”网页、新华社移动客户端、微博、B站等不同媒体平台关于深度报道的叙事特征,总结深度报道跨媒体叙事过程中呈现的方式与规律,这对促进我国深度报道的发展具有重要意义。

锥台式降膜蒸发太阳能苦咸水淡化装置实验研究

针对传统太阳能苦咸水淡化装置运行过程中水体热容量大、传热距离长的问题,文章提出并设计了新型锥台式降膜蒸发太阳能苦咸水淡化装置,通过倾斜冷凝面以拦截浮升水蒸气,从而缩短了苦咸水液膜蒸发传热距离,减少了蒸发冷凝腔内不凝气体量,实现了封闭环形空间内小特征尺寸传热,通过对比分析冷凝面倾斜角度为70°(装置一)和冷凝面倾斜角度为45°(装置二)两装置产水速率和性能系数(GOR),得到影响该装置性能的关键因素。结果表明,在进水流量为0.30 kg/h时,装置一最大稳态产水速率为0.24 kg/h,比装置二增加了8.33%,其最大蒸发冷凝温差为3.8℃,竖直方向冷凝温度差为1.7℃,性能系数为0.63,该研究为提升小型太阳能苦咸水淡化技术热能利用效率做了有益的探索。

聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置光热性能

该文针对传统设施农业土壤灭虫除菌过程使用化学消毒法所带来的环境污染和农作物药物残留等问题,提出了新型聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置,利用太阳能聚光集热技术加热空气进而对农业种植土壤进行高温消毒,同时将土壤所含有机物加热挥发,实现对农业种植土壤的修复,同时处理后的热土壤对进料空气进行预热,提高了装置的热能利用效率。该文介绍了聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的工作原理,利用光学仿真软件对装置中复合多曲面聚光器的光学效率进行了计算,基于光学计算结果,对聚光回热式太阳能土壤灭虫除菌装置的光热性能进行了室外试验,测试了装置的空气加热温度和集热效率。结果表明,用于土壤灭虫除菌的热空气在聚光比为3.6,流动速度为1.075 m/s时,装置的集热效率最高,加热后空气温度最高达到了88℃左右,集热效率为65%左右,能够满足农业土壤灭虫除菌所需的温度需求。

太阳能干燥装置槽式复合抛物面聚光器热性能分析

直接式太阳能干燥系统在运行过程中,存在物料表面受热易硬化而阻碍其内部水分蒸发的问题,鉴于此,该文设计一种新型槽式复合抛物面聚光集热太阳能干燥系统,其由槽式复合抛物面聚光集热器、物料托盘、风机、空气管、控制系统等组成。利用光学仿真软件对系统中槽式复合抛物面聚光器进行光线追迹,计算分析不同入射偏角对聚光器光学效率、聚光效率等的影响机理。在此基础上,搭建太阳能槽式复合抛物面聚光集热干燥性能测试系统,在实际天气条件下,对聚光集热单元性能展开测试研究。结果表明,当入射光径向偏角为 10 时,聚光器理论光学效率可达到 70.38%,晴天太阳光正入射运行、空气流速为 6.5 m/s时,接收体出口空气温度最高为 37.2 ℃,比径向入射偏角为 10 时提高了 7.8%;加装玻璃盖板可有效提高聚光器光热转换效率,晴天时其最大转换效率为 55%左右,比无玻璃盖板时最大效率提高了约120%。研究结果可为主动式太阳能聚光集热干燥系统的进一步应用提供了参考。

槽式复合多曲面太阳能聚光集热器光热性能研究

该文提出一种槽式复合多曲面太阳能聚光集热器，并对其进行光学仿真计算和实验测试研究，通过光学仿真软件模拟计算，研究跟踪误差、接收体位置和入射偏角等对其聚光效率的影响，基于光学仿真研究结果，在实际天气条件下对集热器的光热性能进行实验研究。结果表明，当跟踪误差为50时，其光线接受率仍可达到82．26％，装置聚光效率随接收体距槽底的距离增加呈先增后减的趋势，晴天运行时，跟踪误差为10°时集热器出口油温比正入射时低3℃，当集热器中导热油流速为100kg／h时，装置集热效率最高可达65．04％。

两级多效太阳能增湿除湿苦咸水淡化装置的性能研究

基于增湿除湿(HDD)的原理,设计了一种两级多效太阳能苦咸水淡化装置,用电加热水箱模拟太阳能集热器,对该装置进行了性能研究,目的是了解装置产水性能及效率.试验中,给出了装置在不同加热温度、苦咸水进水流量以及补水流量下的各测点温度变化和淡水产量,并理论分析了苦咸水进水流量对装置产水量的影响,与试验结果进行了对比,得到了不同进水流量下的装置性能系数(GOR).研究结果表明,系统产水量随苦咸水进水流量和加热温度增加而增大,在苦咸水进水流量为1 000kg/h时,装置产水量可以达到63.55kg/h.由于该装置多次利用了湿空气的凝结潜热以及排浓盐水所含的显热,其性能系数在加热温度为85℃时,最大可以达到1.98.且装置性能系数的理论计算值和试验测试值吻合较好.

太阳能海水淡化技术--在困境与机遇中蓬勃发展

对多种太阳能海水淡化技术的困境和发展进行了综述,简述了近年开发的太阳能海水淡化的新系统,分析其原因,指出与常规海水淡化技术相结合是未来太阳能海水淡化技术的发展方向,前景广阔。

多效增湿除湿太阳能海水淡化装置的性能试验

文章提出了一种具有规模灵活、操作简单、维护运行成本低廉、易于和可再生能源结合等优点的新型多效增湿除湿太阳能海水淡化装置;介绍了装置的结构和运行原理,进行了海水运行温度、进水流量等影响产水性能的参数的实验研究。研究结果表明,装置产水量随进水流量和运行温度增加而增大,当进水流量为906 kg/h时,装置产水量达到58.14 kg/h。该多效增湿除湿海水淡化系统具有较大的性能提升空间和广阔的应用前景。

固定式太阳电池方阵最佳倾角的实验研究

对于均衡负载固定式太阳电池方阵,不同倾角将使太阳电池方阵接受到的太阳辐射量差别很大。为使光伏方阵接受到最大的太阳辐射量,需要选择太阳电池方阵的最佳倾角。本实验对两套固定式太阳电池方阵进行了当地实况的测量,采取对比实验法和最大功率比较法寻求固定式太阳电池方阵在北纬40°附近的最佳倾角,并与根据Hay提出的天空散射各向异性模型计算的结果进行比较。结果表明,对比实验法的实验数据更接近理论值,最大偏差不超过1.5%。通过对太阳电池方阵每天输出功率的研究,为长期进行太阳能光伏发电技术的研究做一些实验探索。

多曲面槽式聚光太阳电池电热联供系统性能研究

介绍了一种多曲面槽式太阳能聚光器的工作原理,对该装置进行了三维建模,利用光学分析软件对该聚光器安装平板式太阳电池进行光线追迹分析,直观地再现了聚焦光线的分布.基于该多曲面槽式聚光系统,提出一种新型的聚光太阳电池电热联供系统(TCPV/T).该系统能够有效利用太阳辐射能量,提高太阳电池输出电功率、光电转换效率,并将太阳电池产生的热量有效回收,实现聚光发电系统对外输出电能、热能.构建了多曲面槽式聚光多晶硅太阳电池电热联供实验系统.实验结果表明,在约3倍太阳聚光作用下,与非聚光平板电池、安装于同一聚光器内的太阳电池输出电功率相比,聚光电热联供系统输出最大电功率分别提高了96.4%和64.2%,系统综合性能效率达到62.8%.

添加黑色粒子降低太阳能苦咸水淡化系统中水体通光性能

针对太阳能苦咸水淡化系统中太阳能集热系统在高温段时(≥100℃)效率低,而苦咸水淡化系统在低温段时效率低的结构性不匹配问题,提出了聚光直接加热式太阳能苦咸水淡化系统,为了提高苦咸水的吸光能力,将黑色粒子投入到透明玻璃蒸发器内的苦咸水中,实现了苦咸水的功能化,从光学角度对功能化苦咸水的通光性能展开研究,给出沸腾状功能化水体的通光性能变化规律,并对非沸腾状苦咸水的通光率进行了理论计算。结果表明,功能化苦咸水的通光率随粒子丰度增大在特定点前快速减小而后减小缓慢,其中在测试范围内,含有粒径为0.63 mm粒子的功能化水体的通光率最小,水体通光率最大可减小60.09%;且理论计算变化曲线与试验测量变化曲线趋势一样,理论计算结果与试验测试结果吻合较好,2个测试水体的决定系数R2分别为0.98694和0.96641。该文为提高苦咸水吸光能力的研究提供了有价值的参考。

太阳电池光伏光热一体化系统的性能研究

为了提高太阳能的综合利用效率,同时获取电能和热能,将铜管换热器加装在太阳电池板背,构成太阳电池光伏光热(PV/T)一体化系统。采取对比实验法在呼和浩特地区对太阳电池板进行光伏光热性能测试。实验结果表明,在相同的太阳辐照度和环境温度条件下,装有铜管换热器的单块太阳电池的输出功率比普通单块太阳电池实际输出功率提高近17%。

横管式太阳能苦咸水淡化装置产水性能研究

提出一种新型横管式太阳能苦咸水淡化装置,介绍装置的工作原理,通过建立装置内传热传质关系,得到单效及两效横管式太阳能苦咸水淡化装置的淡水产量预测值。用电加热管代替太阳能集热系统,对单效和两效装置在稳态运行时测点温度变化和产水速率进行测试。结果表明:两个装置稳态运行时,蒸汽主要在套管内上部进行凝结,产水速率均随加热温度的升高而增大,两效淡化装置在加热温度为80℃时的淡水产量为0.728 kg/h,是单效装置的2.1倍,实验测试值与理论计算值随温度变化趋势一致,两效淡化装置性能系数可达1.67。

聚光集热苦咸水蒸馏装置中含吸光颗粒水体的光吸收特性

传统太阳能蒸馏装置存在传热热阻大,传热换热环节多等缺陷,导致太阳能蒸馏装置热能利用效率低和淡水产量小,鉴于此,该文设计一种新型基于聚光集热的苦咸水蒸馏装置,利用抛物碟式聚光器将入射太阳光汇聚并直接在含有大量黑色多孔颗粒苦咸水体内完成光热转化,克服了传统太阳能蒸馏器光传输方向与热传输方向相反的缺点,减少了装置传热换热环节,使得聚光直接加热苦咸水蒸馏产水得以实现,该文对于装置中实现光热直接转化的水体光吸收特性展开试验测试和理论分析,借助光学积分箱对影响水体模拟受热温升阶段和沸腾蒸发阶段光吸收特性的吸光颗粒粒径、颗粒丰度及光程等因素展开研究。结果表明,含较小粒径吸光颗粒的水体光吸收特性较好,在模拟受热温升过程中,含粒径为0.5 mm颗粒的水体最大光吸收比比含有粒径为1.0 mm颗粒的水体增加9.0%,模拟受热沸腾过程中,丰度为6.7 g/L水体光吸收比是丰度为0.75 g/L水体的4.94倍,且水体光吸收比随沸腾程度呈指数函数变化规律。该研究结果为太阳能苦咸水蒸馏技术的热能高效利用提供参考。

不凝气体对竖管太阳能海水淡化装置性能的影响

针对太阳能海水淡化装置内不凝气体抑制气水混合物冷凝换热的问题,设计一种竖管太阳能海水淡化装置,通过分别填充氦气和空气作为蒸发冷凝腔工作介质,研究2种不凝气体对装置产水速率、蒸发冷凝温差、热扩散系数以及竖直温度梯度分布等性能的影响机理。结果表明,该淡化装置加热温度为80℃时,填充氦气的装置产水速率为245 g/h,比填充空气的装置产水速率增加15%,填充氦气的装置上测点温度与下测点温度相差约0.1℃,基于试验数据给出不凝气体为氦气运行条件下装置内Nu与Ra的经验关联式,二者呈指数函数关系,决定系数为0.9926。