照明光污染防治现状及对中国的建议

随着城市建设加快,照明技术快速发展,人造光源导致的光污染问题日益凸显,已经成为城市环境污染防治的新领域。光污染防治工作在国外已开展了几十年,具有丰富的管理经验和技术基础。在综述国外照明光污染研究进展的基础上,指出中国光污染防治管理现状及问题,并提出对策与建议,为国家综合施策、统筹推进光污染防治,建立国家光环境监督管理体系提供科学依据。

基于引射器与集成机械过冷的CO_(2)热泵系统性能分析

为减少温室气体的排放并提升供暖系统性能,提出了基于引射器与集成机械过冷的跨临界CO_(2)热泵供暖系统(EJ-IMS),并构建热力学模型,以系统COP为目标函数,对过冷度和排气压力进行优化,并对系统在不同气候区典型城市使用的冬季供暖性能进行评估。结果表明:EJ-IMS系统存在最大COP、最优过冷度和排气压力。EJ-IMS系统的最优过冷度比集成机械过冷系统(IMS)低26.44%~39.21%,最优排气压力比基本系统(BASE)和带引射器系统(EJ)低0.27%~9.37%。相比3种常规系统,EJ-IMS系统的COP和[火用]效率分别提高6.09%~37.74%和6.75%~46.02%。EJ-IMS系统的供暖性能系数(HSPF)相对3种系统提高6.89%~29.61%,其更适用于严寒地区。可为高效CO_(2)供暖系统的构建提供理论参考。

太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO_(2)制冷-淡水联产系统性能分析

为了同时满足制冷和淡水的共同需求,提出了太阳能-余热联合驱动吸收过冷CO_(2)制冷-淡水联产系统(AbsCWCS),在提高CO_(2)制冷系统能效的同时可生产淡水。建立系统的热力学模型,分析了环境温度和太阳辐射强度对系统能效(COP)的影响。此外,为进一步分析气候条件的影响,选取5个典型缺水城市,对年度性能系数(APF)和年淡水产量进行了评估。结果表明:Abs-CWCS的COP和淡水产量均显著提升,与基础CO_(2)增压制冷-淡水联产系统(Base-CWCS)相比,COP提高了1.95%~41.02%,淡水产量增加了0.8~28.6倍,Abs-CWCS的CO_(2)制冷系统排气压力可降低7.86%;AbsCWCS可有效提高系统的APF,5个典型缺水城市的APF可提升3.66%,年淡水产量的提升率可达9.54%~64.62%。研究结果为同时解决制冷和淡水需求提供了可靠的解决方案。

R290小型文丘里分流器与新型整流喷嘴式分流器的仿真与实验对比研究

为了解决小型多支路蒸发器因制冷剂分配不均匀导致换热性能下降现象,设计了小型制冷系统蒸发器新型分流器。基于欧拉多相流模型,建立小型文丘里分流器和整流喷嘴式分流器的物理模型和数学模型,并通过CFD模拟和实验,对此两种分流器内部的流型流态和分流均匀性展开对比研究。模拟结果表明,在不同流量、不同干度下,整流喷嘴式分流器质量流量和干度不均匀度均小于文丘里分流器。实验结果表明,文丘里分流器中未形成均匀稳定的环状流,而在整流喷嘴式分流器中形成稳定环状流,且实验测试的后者的体积流量不均匀度远小于前者,进而也验证了与传统文丘里分流器相比,新型整流喷嘴式分流器对R290制冷剂的分流效果更优。

跨临界CO_(2)热泵干燥系统研究现状与进展

干燥工艺在工、农业生产中耗能巨大,研究和应用实践表明相比于其他干燥技术,热泵干燥技术具有较好的节能效果和经济效益。CO_(2)作为自然工质对环境友好,而且跨临界CO_(2)循环放热过程具有明显的温度滑移,相比常规工质冷凝温度恒定的亚临界循环,更适合用于热泵干燥工艺。本文阐述了跨临界CO_(2)热泵干燥系统的研究现状,从CO_(2)热泵干燥应用的可行性、系统模型建立与关键参数分析、实验研究及系统优化等方面进行了深入讨论,总结各种CO_(2)热泵干燥系统优化方式的优缺点,提出了目前跨临界CO_(2)热泵干燥系统研究中存在的问题,为CO_(2)热泵干燥技术未来的研究应用提供参考。

单相浸没式液冷箱体关键参数的仿真研究

随着数据中心冷却技术的发展,单相浸没式液冷技术表现出巨大的应用前景。在该冷却方式下,需将服务器浸没于液冷箱体内,通过冷却液的强制流动带走服务器热量。本文建立了1U服务器与液冷箱体模型,从服务器(局部)与液冷箱体(整体)两个角度出发,对影响其性能的关键参数进行了仿真研究。结果表明:选取高性能散热器,合理设计服务器内部结构,可以有效提升机柜的冷却性能;流量的增加可以改善液冷系统的冷却性能,但也会造成压力损失的增加;挡板可以强制冷却液流入服务器,显著降低CPU温度,增设挡板前后CPU温度相差19.8℃,这是影响该冷却技术性能最为关键的参数。

商超两级节流跨临界CO_(2)制冷系统性能分析

针对跨临界CO_(2)制冷系统在炎热地区性能不佳的问题,构建了带有内部热交换器、使用并行压缩和机械过冷的3种改进的CO_(2)制冷系统热力学模型,对包括基本两级节流CO_(2)制冷系统在内的4种系统构型的运行特性进行了优化和分析,并基于中国典型城市气象参数,对系统的季节和全年性能进行评估,并进行碳排放相关计算。结果表明,带有内部热交换器的系统在环境温度为7.0~14.0℃时性能提升最显著;当环境温度大于14.0℃时,机械过冷系统的性能提升效果最明显。在气候炎热地区使用时全年性能系数偏低,采用改进的CO_(2)制冷系统可显著改善炎热地区使用时的系统性能,其中机械过冷系统的改善效果最明显,全年性能系数最高提升18.7%,全年能耗降低19.3%,在厦门地区使用机械过冷系统可减少碳排放19.3%。

环路热管蒸发腔内池沸腾的模拟研究

为了探究微型蒸发器内的蒸发沸腾现象,为今后蒸发器设计提供指导。利用FLUENT软件建立了微型蒸发器模型,对封闭空间内池沸腾现象进行了模拟研究,探讨了不同过热度下加热面热流密度、腔内相对压力、液柱排出时间及气泡脱离时间的变化规律。结果表明:热流密度与腔内相对压力均随过热度的提高而增长,其中热流密度呈线性增长趋势,而腔内相对压力的增长率不断减小;液柱排出时间与气泡脱离时间均随过热度的增长而减小,但减小趋势不断变缓。与40℃的过热度相比,在过热度为50℃时,除热流密度保持线性增长外,其余指标变化甚微,腔内相对压力、液柱排出时间和气泡脱离时间仅分别变化0.3 k Pa、0.25 s和0.002 s。适当提高过热度可以促进沸腾换热,但提高到一定程度后继续提高过热度对沸腾换热的促进作用有限。

基于内点法和邻域搜索解耦动态规划法的区域电网动态无功优化方法

动态规划法可高效、准确求解小规模区域电网动态无功优化问题,但随着电网规模的增大,存在组合爆炸而导致求解时间急剧增长的问题。为此,提出了基于内点法和邻域搜索解耦动态规划法的区域电网动态无功优化两阶段混合方法。第1阶段,采用Sigmoid函数实现原模型的连续化,然后采用内点法求连续最优解;第2阶段,在连续解基础上,采用启发式邻域搜索策略确定解耦动态规划法搜索空间,通过站间解耦、调压和无功补偿设备的解耦协调以及站内的动态规划求解区域电网动态无功优化问题。该两阶段方法既保证了优化解的质量又可以有效避免离散变量求解状态组合爆炸问题,大幅度提高了动态规划法的计算效率。以某220 kV控制分区的仿真分析,验证了所提方法的有效性。

基于解耦内点法与混合整数规划法的区域电网动态无功优化算法

动态无功优化在提高电网电压质量、降低网损和减少离散调压设备日动作次数方面具有重要作用,在数学上它是一个含绝对值约束的多时段大规模非线性混合整数规划问题,其高效求解是一个难题。为此,提出了一种基于解耦内点法和混合整数规划的动态无功优化两阶段算法。第1阶段,利用sigmoid函数处理绝对值约束以实现原模型的连续化,采用解耦内点法思想构建KKT修正方程的对角带边结构,实现了模型的时段分块解耦高效求解;第2阶段,将原模型在当前连续解附近线性化,构建涉及原模型所有约束条件的混合整数线性规划模型,由此决策出离散无功控制设备的优化解。通过某地区26节点的算例仿真,验证了本文算法的有效性。

非共沸工质辅助过冷CO_(2)冷热联供系统的热力学性能分析

为满足食品加工领域对高温消毒和冷冻的双重需求,提出了基于非共沸工质辅助过冷的跨临界CO_(2)冷热联供系统,辅助循环采用低GWP非共沸工质,充分利用冷凝热及气体冷却器放热生产高温热水,并同时进行食品冷冻。以COP为目标函数,对混合工质的组元、组分进行分析,对系统的排气压力和过冷度的影响进行优化。结果表明系统存在最优排气压力和最优过冷度,大温度滑移工质相对小温度滑移工质和纯工质能够显著提升系统性能,降低排气压力。采用R32/R1234ze(Z)(0.4/0.6)时COP最高为3.45,相对纯工质R32和R1234ze(Z)分别提高4.77%和5.15%,排气压力降低0.958 MPa和0.910 MPa。CO_(2)循环对系统整体起主导作用。采用非共沸工质可提高系统[火用]效率。可为推广CO_(2)制冷热泵技术的应用提供理论参考。

非共沸工质双压冷凝热泵热水器性能研究

提出一种双压冷凝梯级加热热泵热水器(DPS)系统新构型,采用碳氢非共沸工质作为制冷剂,可实现热水的连续梯级低损加热,采用黄金分割法对系统热力性能进行优化。结果表明,非共沸工质的DPS系统的热力学性能优于纯质的DPS系统和单级热泵系统,双压冷凝系统在最优中间水温时取得最大COP。名义工况下,采用R600/R601a(40/60)的DPS系统COP高达5.17,相对采用纯质的DPS系统和单级系统分别提高9.45%和14.25%。采用温度滑移合理的非共沸工质可显著减少损,改善冷凝器的热匹配特性,系统效率最高提升11.70%,名义工况下推荐R600/R601a(40/60)作为工质对。

集成引射器与机械过冷的CO_(2)冷热联供系统性能分析

为提高CO_(2)系统用于建筑全年空间供热供冷的性能,本文提出集成引射器与机械过冷的跨临界CO_(2)冷热联供系统(EJ-DMS)。通过构建系统的热力学模型,以性能系数(COP)为目标函数,采用遗传算法对排气压力和过冷度进行优化,并对系统应用于5个典型城市的能耗、全年性能系数(COP_(ann))进行场景分析。结果表明:EJ-DMS相比常规机械过冷系统、常规引射系统,COP在制热和制冷模式下分别提高10.90%、5.58%和8.99%、18.12%,COP_(ann)分别提高7.95%和5.98%。EJ-DMS相比常规引射系统在制热和制冷模式下排气压力分别降低0.47 MPa和0.77 MPa。此外,EJ-DMS系统在广州和哈尔滨运行时的COP_(ann)提升率最大,表明其更适合环境温度较高或较低的地区,如夏热冬暖和严寒地区。本文可为CO_(2)冷热联供系统的构建和优化提供理论参考。

冷库空气幕水平送风结构参数分析

采用数值模拟和实验相结合的方法,对安装在冷库外水平送风空气幕的结构参数进行了研究,建立了三维数值模型,通过风速衰减实验验证了该模型的有效性,并对不同导流叶片间距、导流叶片偏转角度、导流叶片类型进行数值模拟,探究其对水平送风空气幕沿水平距离速度衰减程度的影响。结果表明,在空气幕风量为1250 m^(3)/h的情况下,导流叶片间距为90 mm、向上偏转角为5°时,空气幕射流速度衰减率最小(52.7%~68.3%),1.2 m处上中下三层的平均射流风速达到了7.4 m/s;在使用弧形对称导流叶片时,空气幕射流在水平方向的速度衰减更小,射流的水平分布更均匀。

送风管道尺寸对空气幕射流性能影响

由于大部分水平送风空气幕轴向进风、径向出风,空气幕存在空气分布不均匀、水平送风距离短等缺点。提出研究空气幕结构优化以达到提高空气幕射流水平送风距离的目的。本研究以小体积水平送风空气幕为研究对象,通过实验验证及数值模拟,研究了空气幕风管横截面积、送风槽长度对射流均匀性及扩散性的影响。研究表明,当矩形风管截面积大于24000 mm^(2)(200 mm×120 mm)时,空气幕装置能够形成较为均匀的风幕。送风槽延伸长度为60 mm时能够使空气幕装置形成较为集中且不易分散的风幕,送风槽延伸长度过大会增大气流的沿程阻力,降低风幕有效性。

扰流板对钢管塔风振治理效果的试验研究

输电塔是常见的高耸结构,在电力工程中被广泛应用。塔中某些长细比较大的钢管杆件在风速较小时容易发生垂直于风向的微风振动,长期的振动容易导致杆件疲劳破坏。针对目前常规的加装扰流板减振措施缺乏理论指导和试验验证的问题,采用风洞试验的手段,对扰流板的尺寸进行优化,测试减振效果。通过测试结果发现,扰流板的安装数量和布置间距对减振效果的影响十分显著。综合考虑减振效果和风荷载,在工程应用中,推荐安装4组宽2D高0.5D扰流板,间距4D布置(D为管径)。该布置方案在风洞测试中取得了显著的减振效果,减振率达到95%以上。

管道内冰浆流动压降特性模拟和实验研究

本文采用以颗粒相动力学为基础的Euler-Euler模型,利用FLUENT研究冰浆在水平直管、90°弯管和T型管中的流动压降特性(计算过程不考虑相变)。模拟结果显示,在管道入口处压降较明显,90°弯管拐弯后内侧压力小于外侧,T型管在分流直角拐角处出现压力最高点和最低点。冰浆流动实验发现,冰浆单位压降随流速和含冰率的增加而增大,且3种管型中直管压降最小,T型管压降最大。对比实验与模拟结果,单位压降随流速的变化趋势一致,且误差在20%以内,但在大流速时,模拟值大于实验值。

谷物联合收割机节能减排潜力评估和技术路径研究

分析了我国谷物联合收割机发展水平和燃油消耗整体水平,运用SPSS软件对谷物收割机的油耗水平进行了预测,初步统计出与国外发达国家的差距,并运用IPCC法评估出减排潜力。通过推广鉴定报告中燃油消耗指标定量分析和层次分析法定性研究相结合,分析了谷物联合收割机能耗的影响因素,找到各因素的改进空间及节能减排的技术路径。

冷却速率对洋葱内表皮细胞结构的影响

本文通过控制冷却速率观测了洋葱内表皮细胞结构的动态变化,根据透光强度定量分析了胞内冰晶对细胞结构的影响,对内压与体积的变化关系进行讨论,并研究了冷却速率对过冷度、结晶时间及细胞形变的影响。结果表明:冷却速率越慢,细胞内产生的冰晶数量越少,体积越大,对细胞造成的机械损伤越大。冷却速率从2℃/min升至90℃/min时,细胞的平均灰度值下降了37.2%;体积随内压的增大而减小,内压变化越大,细胞结构的变化越显著,在2℃/min时,冷却-复温后,内压增大了0.388×10^(-2) Pa,体积减小了2.264×10^(-13) m^3。冷却速率对细胞的过冷度、结晶时间及变形量影响显著,在90℃/min时,冷却-复温后相对体积变化为1.24%。

R290直接接触冷凝制冷循环性能分析对比

本文分析了R290直接接触冷凝(DCC)制冷循环的性能,并与R290常规单级压缩制冷循环的热力性能进行对比,得出:在最佳主循环冷凝温度下,R290直接接触冷凝制冷循环可获得最大性能系数和最低冷凝器热负荷。主循环过冷液体的过冷度增大,最优性能系数降低、最低冷凝器热负荷增加、蒸发器的制冷剂质量流量减少,同时,获得最优性能系数和最低冷凝器热负荷的最佳主循环冷凝温度升高。当蒸发温度为-15～-6℃,R290直接接触冷凝制冷循环相比R290单级压缩制冷循环的性能系数提高了7.5%～14.9%,冷间供冷设备蒸发器的制冷剂质量流量减少了26.5%～36.7%,冷凝器热负荷减少了1.5%～3.7%。结果表明R290直接接触冷凝制冷循环具有很好的发展前景。