氢燃料电池耦合蒸汽压缩式热泵冷热电联供系统性能研究

本文建立了氢燃料电池与空气源热泵耦合的热冷电联供系统(PEMFC-ASHP),基于稳态仿真模型,研究了进气相对湿度对PEMFC极化曲线和运行特性的影响规律,以及环境温度和压缩机转速对PEMFC-ASHP系统制冷量、COP以及耗氢率的影响规律.结果表明:气体压力和相对湿度的升高,有利于燃料电池输出功率和效率的提升;夏季制冷条件下环境温度的升高会导致热泵的制冷量、COP降低,系统耗氢率升高.冬季制热工况下,环境温度的升高有助于系统性能改善.此外,研究结果表明,热泵压缩机转速不利于系统高效运行.

变高宽比空腔顶盖驱动流的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法构建空腔顶盖驱动流的数学模型,进行模型验证,并重点分析不同雷诺数Re下高宽比K对腔体流函数分布的影响.结果表明:Re=400,K=0. 25时,二级涡由两个变成了三个,除了左下角和右下角的二级涡之外,在一级涡的内部还出现了第三个二级涡,位于腔体的中上部; Re=2 000,K=0. 5时,腔体出现了两个一级涡,一个位于腔体左侧,一个位于腔体右侧,基本呈对称分布;当腔体高度增加时,腔体内只有两个一级涡,一个一级涡在上方,另一个一级涡在下方,二级涡则未出现; Re=2 000时腔体的流函数分布与Re=400时基本相同;腔体宽度对流函数分布的影响大于腔体高度.

热源塔盐溶液冷冻再生试验研究

针对热源塔盐溶液的再生问题,提出一种基于冷冻法的热源塔盐溶液再生系统,并构建溶液冷冻再生试验台,以溶液再生效率为评价指标,对热源塔盐溶液的再生性能进行试验研究。结果表明:脱盐装置内含盐冰温度从上到下逐渐下降,下层冰内盐质量分数较高,上层冰内盐质量分数较低。环境温度降低和装置保温性能提高均可提高溶液再生效率,但会延长脱盐时间。综合考虑溶液再生效率和脱盐时间2个因素,脱盐装置采用保温PVC且环境温度为20℃时为最佳工况,对应溶液再生效率达到10.3 kg/(kW·h),脱盐时间为295 min。与传统溶液再生方式相比,基于冷冻法的溶液再生方式具有较好的节能性。

空气调节用制冷技术课程教学探讨

空气调节用制冷技术是建筑环境与设备工程专业的重要专业课程之一，本文结合应用型本科院校学生的实际情况，从教学内容、教学方法、教学手段和考核方式等四个方面对提高该课程教学效果的措施进行了探讨。

热源塔盐溶液冷冻再生特性研究

针对热源塔冬季运行时的溶液再生问题,提出一种基于冷冻法的溶液再生方式,进行盐溶液冷冻再生特性试验研究,得到了含冰率、冰内盐浓度、剩余溶液浓度随冷冻时间的变化规律,探讨过冷度、冷冻温度和初始溶液浓度对盐溶液冷冻脱盐特性的影响.试验结果表明:随着过冷度的增大,瞬间结冰量越多,结冰速率越快,含冰率和冰内盐浓度均增加;随着冷冻温度的不断降低,含冰率、冰内盐浓度和剩余溶液浓度均不断升高;随着初始溶液浓度的变化,溶液含冰率存在先升高后降低的趋势,当初始溶液浓度达到10%时出现最佳值,此时含冰率约为80%.

倾斜角对方腔内非稳态自然对流影响的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法构建非稳态方腔自然对流的数学模型,并进行模型验证,分析流场和温度场随时间的变化,重点讨论瑞利数 Ra、倾斜角度θ对方腔内非稳态流动特性和传热特性的影响.结果表明:随着瑞利数Ra增大,平均努塞尔数Nu a 变大.瑞利数Ra=10 4、Ra=10 5和Ra=10 6工况的平均努塞尔数Nu a 曲线发生波动,瑞利数Ra=10 3工况的平均努塞尔数Nu a 曲线未产生波动.瑞利数Ra=10 6工况的稳定时间最短,瑞利数Ra=10 4工况的稳定时间最长.倾斜角度θ=0 °和θ=30 °工况的平均努塞尔数最优,且稳定时间最短;倾斜角度θ=90 °和θ=270 °工况的平均努塞尔数最差.

阳极和阴极流场组合对直接甲醇燃料电池性能的影响

采用蛇形、平行和交指流场分别作为阳极和阴极流场,考察了其对直接甲醇燃料电池(DMFC)性能的影响。结果表明,对于阳极流场,蛇形流场因其更易于排除CO2气泡而性能最好,而平行和交指流场中则出现了CO2气泡堵塞流道的现象,影响了甲醇的传输,性能较差。对于阴极流场,平行流场下半部分流道出现了'水淹'现象,影响了氧气的传输,性能较差。蛇形和交指流场均能顺利排除水滴,性能比平行流场的好;交指流场能保证氧气的充足供应,高电流密度时比蛇形流场的电池性能好。蛇形流场作为阳极流场以及交指流场作为阴极流场将是电池性能较好的流场组合形式之一。

新型热源塔溶液再生系统性能优化分析与实验研究

针对热源塔热泵系统冬季运行时存在的溶液稀释问题,提出了一种基于真空沸腾冷凝的新型热源塔溶液再生系统,并构建了相应的实验台。实验测试结果表明:随着溶液浓度的增加,溶液再生速率和再生效率存在先增加后降低的趋势,在乙二醇质量浓度为26%时达到最大;系统真空压力的增加可以极大提高溶液再生效率和再生速率,但其运行可靠性受到影响;进口溶液温度在36℃且电加热出口阀门开启时间为12 s时存在溶液再生效率的最大值。该溶液浓缩装置正常运行时溶液再生效率可达到3.40 kg/(k W·h)以上,溶液再生速率可达到550 kg/d,与传统的溶液再生相比,具有很好的节能性。

新型热源塔溶液再生系统非稳态特性分析与实验研究

针对热源塔冬季运行时存在的吸湿问题,构建了一种新型热源塔溶液再生系统并对其进行实验测试。考虑到系统在初始运行时需要建立平衡的温度场且系统运行时存在溶液不断变浓的现象,对该溶液再生系统启动时的非稳态特性进行了研究,获取了各运行参数随初始运行次数的变化规律,同时对不同浓度下各运行参数变化规律进行了实验分析。实验结果表明:初始开机运行后,随着运行次数的增多,在总运行水量保持不变的情况下,单次运行所需电量呈下降趋势,冷凝水量呈上升趋势,最终系统趋于稳定。随着溶液浓度的变化,系统再生效率存在先增加后降低的趋势,当溶液浓度达到18.5%时出现最佳值,此时再生效率为4.28 kg/(kW·h),再生速率为749 kg/d,再生百分比为14%。该装置将溶液的真空沸腾过程和冷凝过程融合在一起,系统能耗大大降低,具有较好的节能效果。

空气自呼吸式直接甲醇燃料电池的温度特性

对空气自呼吸式(Air-breathing)直接甲醇燃料电池在开路状态下开路电压及电池温度与室温之间温差的变化,以及电流密度和甲醇溶液量对电池电压及温差的影响进行了实验研究。结果表明:放置时间达到30min,电池的各参数(开路电压、阳极温差、阴极温差、甲醇溶液温差)稳定,电池性能基本不变,便可以进行数据采集;为得到更准确的测量结果,可以适当地将放置时间增加到60min。电池温差随电流密度的增大而增大。当电流密度为20 mA/cm2时,温差先升高后降低;当电流密度为50 mA/cm2时,放电时间较短,并未出现温差降低的现象。在同一浓度下,甲醇溶液量越少,温差越高,电池性能越好,可以通过减小甲醇储液腔的容量来提高电池的性能。

新形势下暖通专业建筑给排水课程的教学改革

工程教育专业教育论证及“卓越工程师教育培养计划”等新形势对工程专业的课程体系和教学内容等提出了更高的要求.以暖通专业建筑给排水课程为例,针对现有的课程体系及课程教学内容存在的主要问题,提出优化专业课程体系、加强建筑给排水实践课程建设、充分发挥课外实践学习作用、加强教学内容及方法革新等相关教学改革措施.

正弦温度分布边界条件下腔体内自然对流的格子Boltzmann方法模拟

采用格子Boltzmann方法构建侧壁面正弦温度分布条件下自然对流的数学模型,进行模型验证,并重点分析瑞利数以及高宽比K对腔体流线分布和等温线分布的影响.结果表明:在侧壁面正弦温度分布条件下,其流线图为上下两个流动方向相反的涡,其等温线分布也为上下两部分.随瑞利数Ra增加,上下两个涡的中心逐渐向腔体右侧偏移,而等温线在左侧近壁面处,由半圆弧形逐渐变为垂直,方腔中部上下两部分等温线水平向右凸起;当腔体宽度增加时,上下两个涡变为左右分布,且在腔体左下角出现一个二级涡.随腔体宽度的继续增加,二级涡越来越小,上下温度分布的基本对称发生了变化,上部温度分布占据大部分;当腔体高度增加时,其流线分布大致类似,近壁侧等温线变为垂直,方腔中心处向右凸起.

应用型本科院校暖通专业学生就业特点浅析

对当下大学生就业特点进行调查研究,是进一步开展就业指导工作的基础,也是企业制订招聘方案的重要参考依据。以南京工程学院暖通专业就业情况为例,归纳和分析当前暖通专业大学生就业特点并分析其合理性和不足。结果表明,当前大学生主要选择了直接就业且主要选择经济较发达的城市和地区工作,体现了社会主义市场经济体制下人才流动和调配特点,是理性的选择。

超疏水换热器抑霜/化霜性能的实验研究

超疏水表面可有效抑制结霜,但其在换热器尺度的制备及抑霜/化霜研究较为缺乏,限制了超疏水改性技术在解决空气源热泵结霜问题上的应用。为获取超疏水换热器的抑霜/化霜性能,通过对常规翅片管换热器进行溶液刻蚀和表面氟化,整体化制备了超疏水换热器。搭建了换热器结霜/化霜实验系统,对比研究了亲水、常规和超疏水换热器的结霜与化霜特性。结果表明:在相同实验工况下结霜60 min,超疏水换热器的结霜量比亲水和常规型分别减少了18. 0%和38. 6%;化霜时,得益于霜层从翅片表面直接剥落,超疏水换热器的化霜时间短、能耗低。

波纹管内流动与换热的数值模拟研究

利用计算流体力学软件Fluent,采用数值模拟方法究了幅值不同的两种波纹管传热状况,发现幅值为4mm的波纹管的传热状况优于幅值3mm波纹管的传热状况,这是由前者管内湍流强度高于后者所致。同时,回归了两波纹管的换热准则方程,为波纹管的校核计算及工程应用提供依据。

横流式热源塔热泵系统冬季制热性能实测分析

对在青岛市某实际工程采用的横流形开式热源塔热泵系统冬季制热性能进行实验研究和分析,在热水进出温度40℃/45℃下,该热泵系统在青岛标准冬季典型日主机COP最大值3.55,系统SCOP最大值2.66,具有较好的换热性能。在热泵机组额定制冷量540 kW、热水出口温度45℃工况下,通过分别改变热源塔风机、溶液循环水泵、热水侧水泵的工作频率,实验研究热源塔运行参数对热泵系统性能的影响。研究结果表明:热源塔风机和溶液循环水泵频率升高时,热泵主机COP都升高、系统SCOP都下降;热水侧水泵频率升高时,热泵主机COP和系统SCOP都下降。该研究为热源塔热泵系统在具有海洋性气候特点的北方寒冷地区的使用提供参考。

格子Boltzmann方法模拟磁场作用下的融化传热过程

采用格子Boltzmann方法对磁场作用下方腔内相变材料的融化传热及液相流体流动过程进行数值模拟,重点分析磁场倾角对融化相变传热过程的影响,为实现相变传热的主动控制技术提供参考.研究表明磁场可以控制融化相变传热过程,当磁场倾角大于180°时,磁场加速度方向指向热壁面方向,磁场强化换热,热壁面平均Nuh数增加,融化速率加快;当磁场倾角小于90°、磁场加速度方向指向冷壁面侧时,磁场弱化换热,热壁面平均Nuh数下降,融化速率降低;磁场倾角为231°时,磁场强化传热效果最佳.

空气源热泵除霜技术研究进展

空气源热泵作为一种节能、高效、简单的环保装置,具有较为广泛的应用前景。但其在低温、高湿环境下容易结霜,性能下降,限制了空气源热泵的进一步推广应用。现总结了国内外学者对空气源热泵除霜技术的研究成果,指出了各种除霜技术存在的弊端,并对空气源热泵除霜技术的研究方向进行了展望。