印刷电路板换热器内翅片布置方式的场协同分析与讨论

为了研究超临界CO_(2)的传热性能并提高其换热性能,通过采用超临界CO_(2)作为传热流体,以翼型翅片为例,使用数值模拟的方法探究印刷电路板换热器内的不连续翅片通道,分析几种翅片布置方式的传热和阻力性能,得出翅片的最佳布置方式。同时通过场协同理论,即通过分析温度场、压力场和速度场之间的协同性对模拟结果进行分析与讨论。结果表明,当交错距离为4 mm时,其传热性能与阻力性能均为最优,拥有最小的温度场与速度场协同角和最大的压力场与速度场协同角,表明这种布置方式可以使温度场与速度场的协同性和压力场与速度场的协同性均为最优,且它们之间的协同性均随着入口质量流量的增大而变差。

太阳能热发电用熔盐储热材料金属相容性研究

为分析第三代太阳能热发电技术熔盐与低温罐选材的相容性,该文以一种低熔点(142℃)、高分解温度(>700℃)的混合熔盐为腐蚀环境,通过静态腐蚀实验研究碳钢(A515Gr70)和两种低合金钢(Q345R、15CrMoR)在450℃混合熔盐中的腐蚀行为。采用失重法测量不同金属的腐蚀速率。通过扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射(XRD)和能谱仪(EDS)对金属腐蚀表面的微观形貌、相组成和微区成分进行分析。结果表明:碳钢不含有耐腐蚀元素Cr、Ni和Mo,腐蚀速率最大。15CrMoR表面氧化层以疏松多孔的Fe_(2)O_(3)为主,不能阻止熔盐浸入金属基体内部,导致氧化程度加重,耐腐蚀性较差。Q345R表面氧化层由致密性好的FeCr2O_(4)、NiO和TiO_(2)组成,对金属基体具有保护性,耐腐蚀性最佳。

翼型结构对印刷电路板换热器流动与换热特性影响

印刷电路板换热器(PCHE)作为超临界二氧化碳(S-CO_(2))布雷顿循环中的重要设备,其性能会影响系统的效率。为了提高翼型PCHE性能,探究翼型翅片结构对其流动与换热性能的影响。本工作针对S-CO_(2)布雷顿循环系统中的高温回热器,采用数值模拟的方法,选用S-CO_(2)为传热工质。通过对3种不同结构的NACA0020的翼型翅片通道的流动与换热性能进行比较,研究翼型翅片最大厚度在弦长上的位置参数对换热器的性能影响,并从热工水力性能、综合性指标、整体流动性、局部性能等方面分析了变化规律。结果表明,在翼型翅片结构中保持相对厚度不变的情况下,随着翼型翅片最大厚度在弦长上越接近翼型前缘的位置,其换热性能也会随之提高。其中NACA0020-20的翼型翅片通道在选定的工况条件下,j因子和Nu比其他两种翼型翅片通道大2.7%~8.8%和2.7%~8%,并且该翼型翅片结构可以有效地减小边界层所带来的影响,提高了其PCHE的换热性能,其综合性能更是优于其他两种翼型翅片。研究结果对于翼型PCHE的结构设计和性能优化提供了一定的依据。

基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电研究

随着可再生能源装机容量的不断增加,为减少可再生能源发电与燃煤机组发电间上网电量不匹配产生的“弃风弃光”现象,燃煤机组需实现深度调峰为可再生上网源提供空间,同时还应进一步提高消纳可再生能源的能力。利用再热蒸汽抽汽储热深度调峰系统将可再生能源发电、熔盐储热与燃煤机组降负荷调峰时的蒸汽抽汽储热耦合,研究基于储热的燃煤机组深度调峰规模化消纳可再生能源发电系统的可行性及可再生能源发电储热对深度调峰性能的影响,并分析系统的综合发电煤耗和碳排放的变化规律。研究结果表明:当再热蒸汽抽汽流量为270.70 t/h时,燃煤机组发电功率由300.03 MW降至210.07 MW,储热系统可消纳可再生能源发电的最大功率为187.26 MW;存热量释放时,燃煤机组发电功率由300.03 MW增加至348.68 MW;单位时间消纳可再生能源发电量为187.26 MWh时,综合发电煤耗降低了8.49 g/k Wh,减少的CO_(2)排放量为28.23 t。该研究为高比例可再生能源发电的消纳提供了指导思路。

熔盐储热辅助燃煤机组调峰系统设计及性能对比

能源生产向可再生能源转型是实现“双碳”目标的必经之路。当前燃煤机组调峰能力不足、灵活性差,阻碍了可再生能源的大规模消纳。以600 MW燃煤机组为研究对象,提出了8种熔盐储热辅助调峰系统设计方案,并通过模拟计算,对比分析了各方案的调峰能力和热力性能。结果表明:熔盐储热辅助调峰系统提高了燃煤机组灵活性,可有效调节机组出力,较大程度拓宽机组运行区间;电加热造成大量(火用)损失,中压缸排汽抽汽造成的(火用)损失则较小;储热时发电机输出电能直接加热熔盐,释热时熔盐加热旁路给水方案可获得最大调峰容量,调峰深度可达17.83%;储热时中压缸排汽抽汽加热熔盐,释热时熔盐加热旁路给水的方案可获得最高系统效率和经济性,系统热效率和(火用)效率分别为40.95%和40.29%,煤耗率为350.01 g/(k W·h)。

压缩空气储能技术研究进展及未来展望

储能是实现“2030年碳达峰、2060年碳中和”的关键技术,压缩空气储能具有储能容量大、系统效率高和运行寿命长等优点,是一种适合大范围推广的规模化电力储能技术,也是电网侧规模化消纳可再生能源发电的重要手段。通过对压缩空气储能技术的发展过程进行综述,全面阐述不同形式压缩空气储能系统的工作原理、研究现状以及目前所面临的挑战,从压缩热储存角度分析压缩空气储能未来发展趋势,为压缩空气储能系统的设计提供参考。研究结果显示,随着高温储热技术的发展,高温绝热压缩空气储能技术因其效率优势成为未来压缩空气储能技术发展的热门方向。使用低熔点熔盐作为压缩空气储能系统中储存高温压缩机压缩热的储热介质,可以将压力水的储存温度降低,显著降低压缩空气储能系统的初投资成本。

奥氏体不锈钢在四元硝酸盐中的动态腐蚀行为研究

为探究本实验室配制的新型混合低熔点熔融四元硝酸盐与太阳能热发电系统中不锈钢合金的相容性,在搭建的动态腐蚀试验台进行实验条件为565℃,流速分别为0.6、1.3和2.0 m/s下1000 h 304不锈钢的动态腐蚀试验。实验结果表明:3种流速下304不锈钢均发生了氧化腐蚀。腐蚀失重随腐蚀时间的增加均呈现增加的趋势,变化规律更接近抛物线关系。同时,流速的变化会对腐蚀产生影响。此外,流速的增加对试片表面生成的腐蚀产物类型无影响。

十二水硫酸铝铵新型复合相变材料及其性能研究

为了解决单一水合盐相变材料过冷度大、热导率小、循环稳定性差等问题,以十二水硫酸铝铵为相变材料,采用熔融共混法将Al2O3与黄原胶作为添加剂对十二水硫酸铝铵进行改性,采用多孔吸附法将改性膨胀石墨和改性十二水硫酸铝铵复合,制备了一种新型复合相变材料,并研究了其热物性、过冷度、循环稳定性和材料相容性。实验结果表明:复合相变材料的熔点、潜热和导热系数分别为93.23℃、235.40 k J/kg和4.086 W/(m·K);循环50次后,过冷度稳定在24.00℃,且循环300次后,潜热仅下降5.9%,具有较好稳定性;316L不锈钢和复合相变材料具有较好的相容性,可作为封装容器材料使用。该复合相变材料具有良好的性能,在建筑物供暖方面具有较大的应用潜力。

基于分子动力学的熔盐热物性研究进展

熔盐作为高温传热蓄热介质,在太阳能光热发电、火电厂灵活性改造等场景中广泛应用。本文首先对熔盐分子动力学的势函数进行归纳分析,发现针对硝酸盐更适合使用带有库仑力的Buckingham势函数,碳酸盐和氯化盐采用BMH势函数计算可以减小模拟误差。其次对熔盐热物性进行分析,发现加入Ca^(2+)可以降低太阳盐的熔点但会增加其黏度,硝酸盐中随NO_(2)^(-)浓度的增加比热容降低;Li^(+)离子浓度的增加会提高氯化盐的比热容和热导率,但会导致模拟误差增大,K^(+)离子浓度增加会导致比热容误差减小,但其余热物性计算误差增大;碳酸盐模拟误差相对较小,与实验数据吻合较好。K^(+)、Li^(+)等对模拟结果产生的误差较大,离子增多后离子间势能的增加导致部分粒子丢失,引入边界条件后边界效应的影响会使误差增大。通过增加整体分子数量、校正位能截断距离、增加模拟时间步长等方法来减小误差。目前对同种阳离子、不同阴离子的熔盐分子动力学研究比较欠缺,探究纳米流体对熔盐分子动力学的影响、降低分子动力学模拟误差、开展基于分子动力学的熔盐腐蚀特性研究可以作为下一步熔盐分子动力学的研究方向。

低温混合硝酸盐与储罐材料Q345R相容性研究

为了分析使用温度低的混合硝酸盐储热材料与储罐材料Q345R的相容性,本文采用恒温静态腐蚀法将低合金钢Q345R置于450℃的混合熔盐中进行腐蚀性研究,利用失重法分析了金属试样在熔盐中的腐蚀失重量及腐蚀速率。通过1000 h腐蚀性测试,获得了Q345R在低温混合硝酸盐中的腐蚀动力学曲线;利用扫描电子显微镜(SEM)、X射线衍射仪(XRD)和能谱分析仪(EDS)对金属试样在熔盐中的腐蚀行为进行表征。结果表明,Q345R在低温混合熔盐中的腐蚀失重量随腐蚀时间的延长较好地符合抛物线腐蚀规律,与相同工况下的太阳盐相比具有更低的腐蚀性,金属表面腐蚀氧化产物的结构和组成对Q345R在熔盐中的耐腐蚀性产生直接影响。因试样中Cr和Ni元素存在而产生的致密性腐蚀产物FeCr_(2)O_(4)、MnCr_(2)O_(4)提高了Q345R在450℃熔盐中的耐腐蚀性,因熔盐中Ca^(2+)存在而产生的腐蚀产物CaFeO_(4)具有抑制腐蚀的作用,使得低温混合熔盐对Q345R的腐蚀性小于太阳盐。研究结果为低温混合熔盐作为储罐材料实际应用提供了选择依据。

室内污染物甲醛的光催化氧化降解研究

采用溶胶-凝胶法制备了负载锐钛矿型TiO2蜂窝陶瓷膜,通过X衍射谱粒径分析及透射电子显微镜的电镜分析,结果表明400℃焙烧条件下得到的纳米TiO2粒径分布在10～20nm之间。以此纳米TiO2陶瓷膜进行室内主要污染物甲醛的光催化降解分析。结果发现,流速和湿度对于甲醛的光催化降解具有较大影响,不同污染物浓度条件下流速对光催化降解的影响是不同的,湿度对甲醛光催化的降解的影响存在一临界值。

纳米光催化杀菌技术及空气净化技术研究

本文从纳米TiO2光催化杀菌及空气净化基本原理出发,对纳米光催化杀菌、杀病毒特性及污染物降解特性进 行了详细的理论分析和实验研究,结果发现纳米TiO2对细菌、病毒有很好的杀灭作用,对污染物有很好降解效果。

空气净化器内部结构对其净化效率的影响研究

本文通过理论分析及实验验证,全面分析了影响净化器净化效率的因素,结果发现净化器内部辐射场、流场和浓度场得分布是影响净化器效率的主要因素。净化器内部结构的设计应该充分考虑这些因素的影响,使其净化效率达到最佳。

纳米光催化杀菌技术研究进展

为了分析目前光催化杀菌技术研究中存在的问题及制约其发展的因素,本文从纳米TiO_2光催化杀菌技术的机理出发,分析了光催化杀菌技术在湿度影响、催化剂改性与成膜技术等方面的研究现状及其在水处理、中央空调系统杀菌、涂料与电器行业等方面应用中存在的问题,指出了不同技术之间的相互交叉是推进光催化杀菌技术实现产业化的关键,并指出了未来需要加强研究的方向．

液化天然气冷能发电系统参数分析与工质选择

为了对液化天然气(liquied natural gas,LNG)冷能发电系统参数及工质选择进行分析,以单级朗肯循环为基础,选取不同工质,对LNG低温冷能发电亚临界循环基本参数进行了模拟分析,确定了几种典型工质的最佳运行参数.结果表明:以系统净发电量为评价标准,工质存在最佳蒸发温度,最佳蒸发温度越高,净发电量越大;结合低温动力循环工质选择原则,最终优选出以R290为低温动力循环系统工质、11.08℃为最佳蒸发温度构建的单级冷能系统净发电量为81.34 kW,研究结果为LNG冷能发电系统的进一步优化提供了参考.

光催化去除室内污染物HCHO的实验研究

为了模拟光催化净化器去除室内污染物的最佳条件,搭建了光催化污染物HCHO去除循环实验台,利用浸渍涂膜法分别以活性炭颗粒及活性炭网为载体制备纳米TiO_2催化剂膜,通过实验对其光催化性能进行分析.实验结果表明,在HCHO浓度较高时,2种催化剂膜对HCHO的光催化去除随流速的增加表现为从传质控制过程向光催化控制过程过渡,且以活性炭网为载体的催化剂膜对HCHO的去除效率大于以活性炭颗粒为载体的催化剂膜;而在HCHO浓度较低时,由于HCHO驻留时间的影响,2种催化剂膜对HCHO的去除随流速增加而降低.

几种光催化空气净化器的性能测试分析

为了对目前市场上出现的光催化空气净化器性能进行客观评价,对引进的3台进口、1台国产光催化空 气净化器样机的结构及性能进行了详细的分析和检测.检测实验在4 m3的玻璃密封仓内进行,应用美国Inter- scan公司生产的HCHO在线分析仪,采用逐层分析的方法,对不同净化器的内部结构层进行了污染物HCHO的 降解性能实验,结果发现,由于净化器催化剂层的成膜方法及结构设计的不同,导致目前市场上出现的高科技产 品--纳米光催化空气净化器在性能上存在着严重的问题.同时提出了一种评价净化器性能的方法,利用洁净 空气量及污染物降解90％所需时间可以对净化器性能进行客观评价.

弯管内气液两相流局部阻力特性研究

以气水、油气为工质,对水平进口、垂直出口向上的90°弯管内气液两相流局部阻力特性进行了实验研究。通过对内径为45mm、弯曲半径为180mm的弯管试验结果进行分析,总结出了气水、油气两相流体流过弯管时的局部阻力变化规律,重新提出了计算弯管局部阻力的统一计算公式。其计算结果与试验值符合良好。

污染物传质作用下的室内光催化空气净化研究

光催化反应是表面反应,污染物必须到达催化剂表面才可被分解去除,同时光催化反应在污染物较高浓度条件下反应速率较高,而污染物较低浓度时则效果不佳。为了提高室内污染物低浓度条件下的催化反应速率,本文将光催化技术与活性炭吸附技术相结合,利用活性炭吸附功能,加强污染物向催化剂表面的传质,在催化剂表面形成污染物局部高浓度,提高室内污染物光催化反应速率,将室内污染物浓度降至国标规定的浓度范围内。

倒U形管内油气水三相流动流型分布的研究

通过可视化观察 ,采用以电导探针与光纤探针相结合的方法 ,对弯头连接起来的倒U形管内油气水三相流动流型分布进行了试验研究。结果表明 ,由于弯头的影响 ,使得倒U形管垂直段内的流型分布表现出不同于长直管内的流型分布 ,表现出更多的流型形式 ,同时由于油水两相流动的影响 ,使得倒U形管内的油气水三相流动的流型分布更为复杂。建立了流型图 ,实现了在同一流型图上表示油气水三相所有流动形式。