基于套管换热器优化的CO_(2)跨临界热泵高温供热性能提升研究

目前多数研究中,传统CO_(2)热泵供应的热水最高温度为90℃。为使CO_(2)跨临界热泵供应100℃以上的加压热水,本文对CO_(2)套管式换热器的管长和内管参数进行了优化研究。通过优化后的跨临界CO_(2)热泵系统验证套管式气体冷却器供应100℃热水的可行性。并通过仿真和实验研究了环境温度和气体冷却器侧进出水温度对制热量和系统性能的影响。结果表明:实验和模拟的误差小于7.59%。随着环境温度的升高,制热量和COP均呈增加的趋势。当环境温度为40℃,气体冷却器侧进水温度为9℃时,实验中最高COP为3.64,对应的模拟COP为3.87。在成功实现100℃热水供应的同时,COP也高于其他低于该供热温度的公开数据。

基于多目标下的两级并联除湿热泵系统实验研究

提出了一种新型的两级并联除湿热泵系统,并在典型工况下对系统性能进行了实验研究。实验表明,该系统可以有效解决除湿热泵显热负荷处理能力不足的问题,能够灵活部署显热和潜热两端不同比例的热负荷:在典型工况下可提供19.0℃、8.81g/kg的舒适区送风,在冷凝温度50℃下平均COP达3.92。当冷凝温度从55℃变化到35℃时,COP从3.39上升到5.81,显热负荷比始终保持在16∶1以上。在不同环境下系统湿负荷占比可达到7%~60%,满足大部分送风状态的温湿度解耦。

三种固体转轮除湿系统的模拟比较

分别建立单级转轮系统、厚转轮系统以及两级转轮系统的模型。利用模型比较分析了三种系统的性能。结果显示两级系统处理的潜热、显热负荷和产生的冷量均为最大,但其COP在三者之中最低;厚转轮系统与单级系统的差异不显著。通过实际的两级除湿系统的实验结果,验证模拟结果的准确性。

新型热湿独立控制空调系统的实验研究

提出一种由固体除湿热泵(DESICA)和变频多联机(VRV)组成的新型热湿独立控制空调系统(JDVS),为验证其实际舒适和节能性能进行了实验研究。DESICA是一台新型固体除湿热泵,其原理是用涂覆固体除湿材料的除湿换热器替代传统热泵中的蒸发器和冷凝器,并通过四通阀实现系统的连续运行。在JDVS中,DESICA负责处理潜热负荷和部分显热负荷,剩余的显热负荷由VRV处理。因此,对比目前普遍采用的全热交换器(HRV)和VRV所组成的传统热湿独立控制空调系统(JHVS),在上海冬夏季工况下进行实验研究。实验结果显示,新型JDVS系统相比JHVS系统,在满足设定温度的同时,能将室内相对湿度维持在50%左右。同时,在夏季和冬季工况下,JDVS系统比传统JHVS系统分别节能17.2%和9.3%。因而,新型JDVS兼具节能和舒适特点,拥有广阔应用空间。

金属基复合吸附剂的吸湿性能测试

金属基复合吸附剂是将复合吸附剂涂覆于铝箔表面制成。选用不同粒径的硅胶作为基质制作样片，发现在实验条件下，大粒径的硅胶有利于提高铝箔表面的吸附剂涂覆量。采用优选粒径的硅胶制作样片，并对比复合吸附剂样片和单一硅胶样片的吸湿性能。在材料初始完全干燥，且吸湿条件恒定的情况下，卤素盐复合吸附剂吸湿速率更快，且最大吸湿量比硅胶高30％-45％，其中氯化锂复合吸附剂吸湿速率和最大吸湿量高于氯化钙复合吸附剂；在材料初始未进行干燥处理，且在吸湿，放湿工况周期性切换的情况下，复合吸附剂循环吸湿量比硅胶高出70％-120％，且高相对湿度的吸湿条件下，氯化钙循环吸湿量比氯化锂复合吸附剂高。

除湿换热器串联换热器强化除湿降温性能实验研究

除湿换热器可以同时处理显热与潜热负荷,但由于吸附热的影响,存在热湿负荷处理不同步及显热负荷处理能力不足的问题。本文提出了在除湿换热器后面串联一个显热换热器对空气进行二次处理,搭建了实验台对除湿换热器串联换热器情况下除湿降温过程的动态性能进行测试,并且在实验中分析了水温、进风温度、湿度、速度等主要参数对除湿量、降温量、制冷功率、COP的影响。结果表明:增加显热换热器可以大幅度增加处理空气的平均降温温差,在除湿初期阶段效果尤为明显,同时系统的制冷量也明显提高。此外,分析各参数对实验结果的影响可知,冷水温度与热水温度升高都可以有效提高系统制冷量与COP,空气的温湿度升高会提升系统性能,空气流速变慢对系统平均除湿量与有效除湿时间有明显的提升。

硅藻-氯化锂复合除湿剂制备及吸附性能

以硅藻为多孔基质,氯化锂为浸渍盐,配制了硅藻-氯化锂复合除湿剂。采用麦克公司生产的ASAP2020物理吸附仪测量了复合硅藻的比表面积、孔径等微观结构参数。通过对吸附仪的改进,对复合除湿剂的水蒸气吸附性能进行了测试研究,并与纯硅藻基质以及常见硅胶除湿剂的吸附性能进行对比。氮气吸附测试显示复合除湿剂的比表面积、孔体积参数较纯硅藻基质有明显下降,表明氯化锂颗粒充分浸入到硅藻孔隙中。水蒸气吸附测试表明复合硅藻除湿剂的吸湿性能较纯硅藻基质及硅胶除湿剂有着显著提高。此外,基于Polanyi吸附势理论对复合除湿剂吸附特征曲线的拟合研究发现复合除湿剂的吸附特征曲线包括3个部分。

太阳能驱动的除湿空调系统冬季工况下的实验研究

本文在除湿换热器技术研究的基础上,构建太阳能驱动的除湿空调实验系统,并在上海冬季工况下对该系统的加湿性能进行实验验证和分析。采用太阳能集热器制取的再生热水加热饱和干燥剂使其再生,干燥剂再生过程中解吸水分并释放到再生空气中,即实现环境空气的加湿升温。实验结果表明:当再生热水为42.0℃时,环境空气温度从12.1℃升高至31.2℃,系统的平均加湿量Dave为3.4 g/kg,热力性能系数COP_(th)为2.0左右。

一种新型热湿独立控制系统冬季工况下的实验研究

热湿独立控制系统对显热和潜热负荷分开独立处理和控制,通常比传统热泵空调系统高效节能。在冬季工况下对一种新型的湿负荷处理系统(DESICA)以及其与VRV组合构成的热湿独立控制系统进行了实验测试,并将实验结果与传统全热交换器(HRV)和VRV构成的复合系统进行比较研究。研究结果表明:与传统HRV&VRV复合系统相比,DESICA&VRV复合系统能提供更舒适的室内环境(室温21℃左右,相对湿度50%左右);同时,DESICA&VRV系统的能耗降低9%。

热电制冷技术最新进展:从材料到应用

热电制冷是一种固态制冷方式,它没有运动部件和制冷剂。它易与其他器件整合,并且广泛地应用于热力系统。本文首先介绍热电制冷的能量转换理论。随后介绍了近几年热电制冷材料和应用的最新进展。由IOFFE整理出来的热电能量转换理论至今仍广泛用于评价热电材料和优化热电制冷装置。热电制冷所用热电材料依然以碲化铋为主,主要通过掺杂和纳米化等改善声子散热机制提高其优质系数(ZT)。热电制冷装置主要应用于空间冷却、器件冷却和精准控温,同时主要有3类热电制冷数学模型(热电制冷解析解、一维热电制冷数学模型和三维热电制冷数学模型)用于分析和改善热电制冷装置的性能。

太阳能驱动的自冷式除湿空调系统性能实验研究

本文搭建了太阳能驱动的自冷式除湿空调系统,实验研究了在上海夏季工况下,除湿阶段和再生阶段的切换时间、入口空气含湿量和再生热水入口温度对该系统除湿性能的影响。结果表明,系统除湿阶段和再生阶段的最佳切换时间为6min,当再生热水温度为70℃时,系统的除湿性能最佳,此时系统的热力性能系数为0.53,除湿量为9.23g/(kg干空气)。该系统可与太阳能等低品位热源结合应用于中、高湿地区。

太阳能驱动的自冷式除湿空调实验研究

基于除湿换热器技术研究,结合蒸发冷却器,构建了自冷式除湿空调系统,并在上海夏季工况下对该空调系统的可行性和除湿性能进行了实验验证和分析。蒸发冷却器中通入系统产生的部分干燥空气以制取冷却水,再让该冷却水进入除湿换热器中带走除湿过程产生的吸附热,同时太阳能制取再生热水供给系统实现除湿换热器中干燥剂的再生。实验结果显示:该系统的平均除湿量和热力性能系数分别可以达到8.11g/kg和0.51;在其他实验参数保持不变的情况下,系统的平均除湿量和热力性能系数随处理空气进口含湿量的增加而明显升高。

海藻酸钠-醋酸纤维素复合薄膜的制备及除湿性能测试

为提高膜式全热交换器的除湿效率,以海藻酸钠为表面活性层,醋酸纤维素膜为支撑层,氯化锂为亲水添加剂制备了一种新型除湿复合膜。测试了复合膜的水蒸气透过量和水溶性,对薄膜结构进行表征及分析了应用复合膜的全热交换器的传质系数。研究结果表明:复合膜的水蒸气透过量随氯化锂含量增加而高达4.42×10^(-5)g·m^(-2)·s^(-1)·Pa^(-1),是无氯化锂复合膜的1.56倍,商用纸膜的2.63倍。表面活性层水溶性介于18.29%~28.55%之间,具有一定的防水耐水性。热重曲线表明通入55℃干燥空气复合膜可实现再生,红外光谱图显示出海藻酸钠为复合膜引进大量亲水性羟基。最后,将复合膜应用到全热交换器中,并与商用纸膜换热器在传质系数上进行了分析比较。

纯电动汽车冷媒直冷电池热管理系统的实验研究

针对电动汽车动力电池能量密度逐渐上升及快充过程中电池发热量大的问题,本文提出采用蜂窝型单面吹胀铝板作为电池冷板的一种新型冷媒直冷电池热管理系统,充分利用制冷剂在流道内的高沸腾传热潜热处理动力电池热负荷。为了研究此冷媒直冷热管理系统的运行性能,构建了新型直冷系统的实验测试装置,并在UDDS标准工况下进行实验研究。测试结果表明:在6 kW下的最大设计发热量下,系统在150 s左右可快速响应热管理需求,具有较快的温度响应特性;电池冷板表面平均温度可控制在15~20℃的最佳温度区间,并达到温差小于4℃的良好均温性,且系统COP稳定在2.8以上。

金属表面涂覆干燥剂的防凝露研究

针对金属设备表面发生凝露问题,提出在金属表面涂覆硅胶干燥剂的技术方案,通过硅胶被动吸湿防止凝露产生.通过构建实验系统,用发生凝露的时间参数t表征此措施的防凝露效果.实验表明,涂覆硅胶干燥剂可延长t,当金属温度低于露点温度时,对应环境的露点温度越低,防凝露效果越好;当露点温度一定时,金属温度越高,防凝露效果越明显.进一步用吸附动力学模型对涂覆干燥剂金属样片的凝露过程进行分析,并计算了水蒸气扩散系数,其大小影响凝露发生的时间.结果表明,扩散系数与环境的水蒸气分压及硅胶自身温度有关.当硅胶温度相同时,水蒸气分压越小,扩散系数越小;当水蒸气分压相同时,硅胶温度越高,扩散系数越小,发生凝露所需时间越长.

活性氧化铝基质新型复合吸附剂的制备和储热性能

研制了一种以活性氧化铝为基质、CaCl2为吸湿盐的新型复合吸附剂,可用于以水为吸附质的热化学吸附储热系统,并对其内部结构、吸附性能和储热性能进行了研究。利用恒温恒湿箱确定出现溶液泄漏现象的最大含盐量,并对30℃和多种相对湿度工况下的动态和平衡吸附特性进行测量,研究了含盐量和相对湿度对吸附剂的吸附特性的影响,结果表明含盐量和相对湿度越大,复合吸附剂的吸水能力越强。利用全自动比表面积与孔隙度分析仪测量材料的比表面积和孔体积,利用同步热分析仪测试了复合吸附剂的储热密度,其中含盐量最高的复合吸附剂的储热密度最高,质量和体积储热密度分别达到0.51 kW·h/kg和610.2 kW·h/m^3,具有良好的储热性能。

太阳能热驱动的吸附式冷热联供系统性能测试

由太阳能热驱动的吸附式冷热联供系统可以输出温度适宜的冷风和生活用水,且无需冷水回路和冷水驱动水泵,可满足小型化应用的需求.为了探究该系统的运行性能及其影响因素,对1种由2个吸附床、1个冷凝器和1个重力热管型蒸发器组成的硅胶-水吸附式冷风机进行了实验研究,确定了机组的动态运行特性.结果表明,机组能够有效利用62~85℃范围内的太阳能热水,系统的冷量为0.95~2.76 kW,制冷性能系数为0.24~0.46,综合性能系数为1.48~2.40,机组单个循环最佳制冷时间为750 s.当驱动热水、冷却水和冷风的进口平均温度分别为85.1℃、29.9℃和29.5℃时,冷风和冷却水的出口平均温度分别为22.4℃和40.1℃.实验结果为高效利用太阳能实现冷热联供提供参考依据.

新型半解耦式除湿热泵系统的降温除湿性能

提出一种新型半解耦式除湿热泵系统,并对该系统在夏季工况下的降温除湿性能进行了测试。结果表明,该系统可实现对空气温湿度的高效处理:送风温湿度分别为18.36℃、11.67 g/kg,送风温度波动范围仅为1℃,系统COP高达4.71。此外,还对不同新风温湿度下的系统性能进行了实验研究。

基于硅胶干燥剂的多孔基材性能测试

多孔性基材作为干燥剂的载体,对除湿转轮的性能有重要影响。本文选择了木浆滤纸(WPFP)、陶瓷纤维纸(CFP)和玻璃纤维纸(GFP)3种多孔基材进行研究。采用Hot Disk、扫描电镜、压汞仪及ASAP2460对3种材料的基本物性进行表征,将基材多次浸泡JN-30硅溶胶,并在恒温恒湿箱中高温高湿工况下进行吸附实验,对比3种基材本身及上胶后的吸附及脱附能力。结果表明:上胶次数对3种材料的影响相似,基材上胶后整体的饱和吸附量增大、达到饱和状态的时间变长,但上胶次数过多会导致每次上胶增加量减少,上胶次数不能超过5次。木浆滤纸相比于陶瓷纤维纸和玻璃纤维纸具有更好的亲水性及更高的上胶率,且亲水性相比于孔隙率对上胶率的影响更大,单位面积基材上胶后整体的吸附量最大、达到饱和状态的时间较长,符合LDF模型的模拟结果,且脱附能力较好,适用于除湿转轮的制作。

废热驱动的高效除湿空调系统实验研究

文章构建了由固体废弃物气化炉废热驱动的高效除湿空调系统,该空调系统利用除湿换热器承担湿负荷。此外,该空调系统内还设有回热装置,利用该回热装置能够显著降低实际能耗。文章在有、无回热子系统的情况下,分析了高效除湿空调系统的热湿传递特性,并得到了带有回热子系统的高效除湿空调系统的最优工况参数。分析结果表明:当驱动热源温度为70℃时,若高效除湿空调系统存在回热子系统,则该空调系统的平均除湿量达到了9.01g/kg;在有、无回热子系统的条件下,高效除湿空调系统的COP分别为0.7,1.34;当预再生时间为180s时,高效除湿空调系统的运行性能最佳。