两步法高效含氚净化水空气载带系统研究

针对现有含氚净化水空气载带技术排放效率低、环境适应性差的问题,提出一种基于溴化锂制冷驱动溶液除湿和高效雾化加湿的两步法含氚净化水空气载带系统,搭建了载带量大于2 t/d的试验样机,并在不同工况下开展了载带实验研究。结果显示:试验样机在空气温度3~50℃、空气相对湿度0~90%的环境工况下可安全、高效地排放含氚净化水,试验样机在典型工况、高湿工况、高温工况下,载带量分别为100.8、119.9、96.0 kg/h,与一步法相比,载带量分别提升了298.4%、508.6%、60.0%。这表明,基于两步法的含氚净化水空气载带系统可大幅拓宽含氚净化水安全排放的环境适应范围,且排放效率较高,可为含氚净化水的排放应用提供参考。

油井传热瞬态导热函数的高精度近似解

瞬态导热函数是注蒸汽油井热采过程中分析井筒传热的关键函数。目前常用的的瞬态导热函数以及相应的近似解都忽略井筒热容等参数的影响,但在注汽时间较短时井筒热容对传热影响很明显,因此在注蒸汽初期误差较大。新的瞬态导热函数近似解是在考虑了井筒热容的瞬态导热函数的基础上建立的,可以更好地适用于注蒸汽初期。研究结果表明,新的瞬态导热函数近似解形式简单、应用方便,比传统的近似解具有更广的适用性和更高的计算精度,因此有较好的工程实用性。

基于测温数据的地热井地层热物性分布评估方法研究

为了评估地热井地层热物性分布,提出以一定速率向双井筒地热井的外筒中注入水、从内筒中抽出水并测量外筒中水温变化的方法,建立井筒-地层传热传质的理论模型,并提出基于注水地热井的测温数据利用蒙特卡洛方法分析地热井地层热物性分布的反演方法。该方法能够对原始地层条件下的地层热导率和体积比热容同时进行评估。为评估该方法的可行性,对一虚拟地热井进行分析和计算,计算结果显示地层热导率的平均相对误差为1%,地层体积比热容的平均相对误差为5%。

小倾角对Ω形弯曲热管传热特性的影响

为研究小倾角对Ω形槽道弯曲热管传热特性的影响,搭建了热管传热性能实验台,基于实验对不同小倾角下热管的温度分布、总热阻、当量导热系数和最大输入功率进行分析。结果表明:在相同输入功率下,倾角为0°和倾角为负的热管壁温均匀性优于倾角为正的热管;倾角为正的热管总热阻最大,倾角为0°和倾角为负的热管总热阻相近;热管倾角为0°时的最大输入功率最高。热管安装和应用中易出现重力倾角偏差,研究结果表明,较小倾角会对Ω形槽道弯曲热管的传热性能造成影响。

考虑C-SiO_(2)反应的新型硅基材料烧蚀分析模型

硅基复合材料是一种重要的烧蚀热防护材料,在综合考虑了碳-二氧化硅反应、碳的氧化、熔融二氧化硅的流失与蒸发等物理化学反应的基础上,建立了硅基复合材料的新型烧蚀分析模型。首先,利用质量守恒原理、化学平衡定律以及饱和蒸气压方程推导了包含碳-二氧化硅反应在内的壁面气体组分质量分数方程组,然后基于方程组的解计算出不同温度压力下,硅基复合材料烧蚀过程中碳与二氧化硅反应的量占碳消耗总量的比值,进而建立了包含碳-二氧化硅反应的硅基材料烧蚀的质量守恒和能量守恒模型。利用建立的模型计算了不同工况下材料的烧蚀速度,模拟结果与实验值吻合良好,与未考虑碳-二氧化硅反应的前人最新模型相比,平均误差可由10%减小至3%。最后,针对树脂含量对硅基复合材料烧蚀性能的影响进行了研究,结果表明树脂含量约0.5时烧蚀性能最佳。

基于三维DTRT传热模型的地源热泵土壤热导率测试方法研究

为进一步提升土壤热导率测试精度和效率,基于建立的三维分布式热响应测试(DTRT)理论模型,结合粒子群算法提出一种新型土壤热导率的DTRT测试方法,并基于该方法对土壤热导率的时空变化规律进行研究。首先针对U型埋管换热器建立DTRT三维传热分析模型,然后通过建立DTRT实验平台获得流体温度数据并验证建立的传热模型,同时利用建立的模型计算分析土壤热导率、管间距和加热功率对流体温度的影响,最后基于不同时间和深度的温度数据并采用粒子群算法对土壤热导率随时间变化和空间分布规律进行研究。研究结果表明,建立的DTRT理论模型具有较高精度,流体进出口温度的平均分析误差约为0.5℃;利用不同深度的温度数据预测出的土壤热导率稳定性较好,最大偏差仅为1.49%;不同时间土壤热导率的预测结果收敛性也较好,在5和20 h下的测试结果偏差仅为4.67%。此外,土壤热导率预测结果与参考值吻合度较高,说明该文提出的方法可在短时间内对不同深度的土壤热导率进行有效预测。

添加剂对喷雾冷板换热效果影响的实验研究

喷雾冷板结构紧凑,换热效率高,能满足多热源高热通量的散热要求,被认为是解决下一代芯片散热的可靠手段。本文提出采用表面活性剂来强化喷雾冷板换热效果,并对不同种类和浓度的添加剂作用下喷雾冷板的传热性能进行系统的实验研究。研究发现,在3种添加剂中十二烷基硫酸钠(SDS)可以显著提升喷雾冷板的换热性能,在最佳浓度200ppm时使喷雾冷板的换热系数提高了19.8%,正辛醇和吐温20的添加均降低了多喷嘴喷雾冷板的换热性能。此外,通过量纲分析并结合实验数据,得出了添加剂作用下的喷雾冷板无量纲传热关联式,最大误差分别为2.1%、2.8%和5.4%。这一发现为喷雾冷板的提升改进提供了理论分析和基础。

相变薄膜热物性对电子设备热控的影响

相变热控技术是被动热控的重要方法之一。文中对利用柔性相变薄膜材料进行电子设备热控进行了实验研究和数值模拟,获得了相变材料热物性参数和结构参数对热控性能的影响规律。研究结果表明,相变材料的比热容和相变潜热对热控性能的影响较小,材料的热导率、厚度以及来自芯片的热流密度和热源面积因子对热控有较大影响;当系统达到热平衡时,热源中心温度与相变材料热导率、厚度以及热源面积因子成负相关,与热流密度成正相关。

基于“两步法”的空气含氚废水载带实验研究

为了提升空气的载带能力,提出一种新型热空气除湿-加湿含氚废水载带系统,系统首先对环境空气进行除湿处理,再加热,然后采用一种新型2层多喷嘴雾化加湿塔,利用含氚废水加湿热空气;针对新型系统搭建实验平台,通过实验研究出塔温度、出塔相对湿度、载带量和加湿效率的变化规律,并总结不同热风温度、热风流量、喷雾流量以及除湿系统、填料等参数对雾化加湿效果的影响规律。研究结果表明:与未除湿的湿润环境空气相比,经过除湿后其出塔温度和相对湿度下降,载带量和加湿效率能分别提升20.6%和37.2%;与无填料系统相比,加湿性能提升明显,载带量和加湿效率较无填料系统能分别提升47.8%和37.0%;喷雾流量增加能提升载带量却降低了效率。

热采井注蒸汽与注多元热流体井筒流动与传热对比分析

针对海上稠油开采出现的问题,国内发展了注多元热流体吞吐热力采油技术。与蒸汽热力采油相比,多元热流体可以显著降低稠油黏度、增加油层压力,提高开采效率。本文基于实际气体状态方程和混合法则建立注多元热流体内部流动与传热模型,并与注蒸汽井筒流动与传热状态进行对比,详细对比两种热采介质在井筒流动与传热情况。通过研究发现:在井筒注入相同温度与相同注入速率的多元热流体与饱和蒸汽,多元热流体井筒压力和温度下降速度更快,到达井底时压力更大,温度更低,与地层和油层的温差更小,井筒热损失更少,但是热量含量低,油层加热范围小。要想达到与蒸汽一样加热效果,可以增加多元热流体注入速率和注入温度。同时由于CO_2和N_2作用,油层温度分布更加均匀,热量更多,油层加热范围更大,注多元热流体开采效果更好。

基于SSPCM的新型储能型太阳能蒸馏器实验研究

本文基于定型相变材料(SSPCM)建立了新型储能型太阳能蒸馏器的实验系统,并分别对普通SSPCM和高导热SSPCM的蒸馏特性进行了实验研究。研究发现:与传统太阳能蒸馏器相比,基于普通SSPCM的储能型蒸馏器的日产量提升了7.5%,采用高导热SSPCM的日产量提升了39%。此外,本文还对蒸馏器结构进行了优化研究,研制出了太阳能选择性吸收涂层和V型波纹板复合结构两种底衬,与普通底衬相比,两种优化的底衬分别使蒸馏器的日产量提高了16.8%和9.6%。

高潜热相变砂浆与相变板墙体性能对比研究

相变储能墙体面临着相变温度不适宜、储能能力低、构建形式多但缺乏性能对比分析等问题。以相变砂浆、相变板墙体为对象,对其性能进行优化和对比研究。采用固、液石蜡、高密度聚乙稀(HDPE)按比例熔融混合制备出相变温度约为34.000℃的定形相变材料,该材料无泄漏、形状稳定,潜热为现有文献的2.00倍多。基于该材料制备出相变砂浆、相变板材,并构建两类相变-混凝土墙体结构,研究在相同边界条件和初始条件下两者的传热特性及节能效果。结果表明,以普通砂浆墙体为对照,相变砂浆、定形相变板可将内壁面最高温降低0.730、1.760℃,定形相变板保温隔热性能最优。定形相变板可将空调热负荷降低21.9%,高于相变砂浆;但其原料成本为普通砂浆的3.38倍;成本增幅较相变砂浆高出32.8%,而成本回收周期低33.3%。