Finite element analysis of keyhole plasma arc welding based on an adaptive heat source mode

An adaptive heat source mode is proposed to account for the keyhole effect and the characteristics of volumetric distribution along the direction of the workpiece thickness. Finite element analysis of the temperature field in keyhole plasma arc welding is conducted and the weld geometry is obtained. The predicted results are in agreement with the measured ones.

光伏光热联合双源热泵系统运行模式研究(1):最佳切换模式验证

讨论了光伏光热联合双源热泵系统制热运行的最佳切换模式。利用TRNSYS软件建立了仿真模型,对双源(水源、空气源)热泵系统性能系数(COP_(s))进行了计算,提出以某时刻空气源热泵模式或水源热泵模式运行COP_(s)较大者优先运行作为COP_(s)切换模式。通过前期实验结果验证了模拟结果的正确性,并与常规的集热水箱温度切换模式进行了对比实验,验证了COP_(s)切换模式的有效性。结果表明,该实验系统以COP_(s)最佳切换模式运行时发电量和发电效率较集热水箱温度切换模式分别提高了5.35%和1.73%,耗电量降低了17.03%,COP_(s)提高了4.91%。

光伏光热联合双源热泵系统运行模式研究(2):供暖季系统仿真研究

使用TRNSYS软件建立了光伏光热-双源热泵(PV/T-DSHP)系统的仿真模型。选取夏热冬冷地区某一近零能耗居住建筑作为研究对象,模拟研究了供暖季PV/T-DSHP系统在COP_(s)切换模式下的运行特性和能耗。结果表明:平均光电效率为15.08%,平均光热效率为33.05%;水源热泵运行模式下供暖季平均COP为4.55,空气源热泵运行模式下供暖季平均COP为3.19,PV/T-DSHP系统的平均COP_(s)为2.98;供暖季系统自满足率为61%。

竖进平出型地埋管群换热器结构与控制优化

【目的】为提高浅层地热能利用效率,亟须对影响地源热泵系统性能的地埋管换热器结构和控制开展优化设计。【方法】建立了一种竖进平出型地埋管群换热器模型,研究其换热系统性能,探究其最佳结构及运行方式。【结果】管群布置横纵比越低,单位面积换热量越大,横纵比超过0.15后对系统影响较小;换热器间距越小,土壤利用率越高,但热短路损失越大;双列双出型埋管每延米换热量相较于双列单出型结构提升7%以上;负荷较大工况下叉排布置结构的换热效果更好;整个夏季优化结构的平均出口温度下降2.28℃,换热器周围土壤温度下降1℃以上;实际运行过程中应优先考虑采用流速随负荷变化控制模式。【结论】研究结果可为地源热泵换热器的设计、制造提供理论依据。

含内热源密闭空间两级半导体制冷器瞬态特性分析

针对工作在含内热源密闭空间的空冷和热管式两级热电制冷装置,分别建立了瞬态性能计算模型,得到了制冷空间温度、模块两端温差,以及制冷系数随时间的变化规律;对比两种散热方式对装置特性的影响;分析了工作电流和热电偶热冷两级面积比,对温度、耗时和制冷系数的影响。结果表明:当元件功率为6W时,空冷和热管式制冷器温度分别比无热源时升高了8.28和7.86℃,热管式的制冷温度比空冷式低1.85℃,制冷系数比空冷式高12.12%。

直膨式太阳能-空气双源热泵全年运行性能及逐时工作模式优化

该文基于能量平衡与集热/蒸发器换热特性建立双源热泵的系统仿真模型,该热泵采用并联的翅片管风冷蒸发器和吹胀板双面太阳能集热/蒸发器,模型考虑吹胀板蒸发器的正面和背面的实时太阳辐射得热,基于全年气象参数,对热泵在上海地区的全年运行性能进行模拟,分析太阳能集热面积对热泵性能的影响;基于优化的集热/蒸发器面积,对比分析双源热泵3种工作模式的全年运行性能;以逐时热泵COP最高为目标,得到热泵逐时最佳工作模式。模拟结果表明:对于45°朝南安装的双面吹胀板蒸发器,背面太阳能辐射得热是正面得热的3%~15%;双源热泵并联运行模式下全年COP比单空气源热泵、单太阳能热泵分别高24.2%和2.5%;得到以水平总辐照度I_(g)和环境温度T_(a)表示的双源热泵逐时最佳工作模式判别规则:I_(g)>25.05Ta-146.8时,系统的最佳工作模式为太阳能模式;I_(g)<25.05Ta-146.8时,系统最佳工作模式为太阳能-空气源并联模式。在逐时最佳工作模式下,相对于固定的双源并联运行模式,热泵年COP提高4.7%,冬季COP提高11.0%。

湖南省热水圩地热田干热岩形成的热源机制与成因模式

湖南省热水圩地热田90℃以上的高温温泉指示该地热田具备良好的地热地质条件,是潜在的干热岩勘查有利地段。为合理评价热水圩干热岩的储层温度与勘查开发前景,对汝城地区热水圩地热田的深部地质构造、地球化学和重磁电震地球物理特征、地温场特征等进行综合分析,自深至浅揭示热水圩地热田深部热结构,探讨干热岩形成的热源机制与地球动力学过程。结果表明:(1)利用SiO_(2)地热温标估算的热水圩地热田深部热储温度为79.4~143.9℃;(2)热水圩附近中棚岩体、鱼王岩体等花岗岩体平均生热率为7.07~8.44μW/m^(3),明显大于中国大陆主要地质构造单元的地壳平均生热率;(3)重磁特征反映出热水圩地区岩石圈厚度相对较薄,大地电磁与地震波速解释的区域内壳内高导低速体与深大断裂带相吻合,指示这些深大断裂有可能构成深部热物质上侵的通道。在此基础上,总结归纳了湖南省热水圩地热田干热岩的成因模式:太平洋板块俯冲与回撤,导致板块前缘形成强烈的热扰动,造成软流圈的隆起和幔源热物质的上侵,形成相对较高的幔源热源;生热率较高的花岗岩体与铀矿体放射性产热形成了良好的地壳热源;深大断裂构成深部热物质上侵的通道,同时为浅部干热岩的形成提供重要热源。有利的热源条件及沿深大断裂的深部热物质上侵,使湖南省东南部形成以热水圩周边岩体为代表的干热岩有利靶区。根据综合确定的地温梯度推算,热水圩地热田呈隐伏状态的、致密的、裂隙不发育的埋深在4000~6000 m的花岗岩体温度可达176.8~256.6℃,是良好的、近期可勘查开发的干热岩体。

“双碳”目标下可再生能源与常规冷热源系统的耦合应用与运行模式分析

为了解决热泵系统存在的初投资高、产热波动大等问题,提出将空气源热泵系统与常规冷热源系统耦合。分析了计算耦合系统空气源热泵装机比值的3个维度、并联连接和串联连接2种方式的运行模式,给出了耦合系统的供回水温度建议。

激光+GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟Ⅰ.表征激光作用的体积热源分布模式

为了建立激光+GMAW电弧复合焊接的体积热源作用模式,根据激光深熔焊接的焊缝形状特征,分析了激光焊接的热源作用特点,提出了4类新的体积热源分布函数.建立了激光焊接温度场的数值分析模型,计算出了4类体积热源模式下的激光焊缝形状尺寸,与实测结果进行了对比.发现提出的4类体积热源模式能够较好地对激光焊接过程中激光热源对焊缝成形的作用进行表征,是恰当的和适用的.

基于ANSYS平台焊接模拟中不同焊接热源的比较

比较了基于ANSYS平台的焊接温度场模拟过程中不同热源模式对计算结果的影响。采用不同的热源加载形式、电弧有效半径、焊接速度以及对流系数的模拟结果表明:对于复杂的焊接结构,应考虑2种或多种加载形式取代单一热源;与焊接速度、对流系数比较,电弧有效半径对模拟结果影响大为显著,在平板堆焊实验中,r为5mm时模拟结果与实际情况最为相符。

利用长江水作热泵系统冷热源的技术分析

介绍了江水源热泵系统的形式,分析了长江重庆段的水温和水质情况。研究表明,长江水作为冷热源适于发展水源热泵技术,应优先选择壳管式直接利用热泵系统。此外,针对长江水泥沙含量高、夏季悬浮物和微生物数量多的问题,探讨了江水的净化处理、增强传热和除垢、热泵系统工况分析、取水方式以及江水二次利用等关键技术。

北京城市规划区水源热泵系统应用适宜性分区

鉴于北京市水源热泵系统应用过程中存在地下水水资源因不能完全回灌造成浪费及运行效率未能充分发挥等问题,本文针对水源热泵系统运行过程中地下水的抽灌模式,根据北京规划市区的水文地质条件,对水源热泵系统应用的适宜性进行了分区,为水源热泵技术因地制宜、合理有序应用提供了科学的思路。

太阳能-土壤源热泵系统联合供暖运行模式的探讨

针对青岛地区的气候条件,对太阳能土壤源热泵系统(SESHPS)有、无蓄热水箱时各联合供暖运行模式进行了数值模拟。结果表明,与土壤源热泵相比,联合供暖运行模式具有明显的节能效果,有、无蓄热水箱时的节能率分别为14.5%和10.4%;有蓄热水箱时的联合供暖运行模式二(集热器与埋管串联运行,载热流体先经过埋管后进入集热器)的效果最佳。对SESHPS联合供暖运行模式的优化结果表明,可按能量比例63%与37%或尺寸比例13.8m/m2来设计埋管长度与集热器面积。

非连续运行工况下垂直地埋管换热器的换热特性

为了探讨非连续运行条件下地埋管的换热特性,基于相似理论搭建了地下换热模型试验台,进行了不同间歇运行工况的试验测试;建立了垂直U型埋管换热器二维非稳态传热模型,分析了单工况间歇运行、双工况交替运行及地下岩土类型对非连续运行条件下土壤温度分布特性的影响.结果表明:合理的间歇运行模式有利于埋管周围土壤温度快速恢复,从而可有效提高浅层地热能利用率;对于单工况间歇模式,等负荷强度变运停时间比时土壤温度恢复效果随间歇时间增加而增加;当放热量一定时,土壤温度波动较大,但并不一定能显著改善机组运行效果.对于双工况交替模式,均可显著降低土壤温升率,且间歇双工况交替比连续交替可增加全年土壤取放热不平衡率.此外,土壤导热系数与热扩散率越好,其温度恢复越快.实验表明:所建模型预测温度的计算值与实验值最大绝对误差为0.45℃,相对误差小于5%.

基于除霜的相变蓄热器对空气源热泵性能的影响

针对空气源热泵蓄能除霜系统,提出了串联供热、非连通供热和连通供热3种供热模式,并实验研究了3种供热模式下相变蓄热器对空气源热泵性能的影响.分析实验数据发现非连通供热模式和串联供热模式相比系统主要参数(压缩机吸排气温度和压力)除排气温度升高5℃,其他基本无变化.连通供热模式的吸排气温度和串联供热模式相比分别升高了15℃和30℃,排气压力降低了0.2 MPa.3种供热模式中串联供热模式的性能系数(EER)最高,连通供热模式和非连通供热模式性能系数因参与运行的制冷剂减少而有所降低,连通供热模式的系统性能系数具有较大的提高潜力.

运行模式对地埋管换热器热交换性能的影响试验

运行模式对地埋管换热器的热交换性能具有显著影响。文章借助桂林理工大学建立的地源热泵实验平台,对桂林地区地源热泵制冷工况下3种运行模式进行试验,研究地源热泵的运行状况及管壁温度变化特性,分析运行模式对地埋管热交换性能的影响规律。研究结果表明：3种运行工况下,地源热泵机组的性能系数COP分别为4.30,4.03,3.48,竖埋管单位管长换热量为14.4~32.8 W/m,水平埋管单位管长换热量为14.8~17.9W/m;地埋管的管壁温度随着地源热泵的运行发生变化,其恢复程度与停机时间的长短有关;间歇运行模式有利于土壤温度场的恢复,提高地埋管换热器的热交换性能;停运比Ps-o由0变化到1时,热泵机组性能系数COP增加了15.8%。

空气源热泵直接地板辐射供暖运行模式实验研究

对采用数码涡旋空气源热泵的直接地板辐射供暖系统的供暖性能进行了实验研究。分别测量了在连续和间歇运行模式下的室内温度、围护结构表面温度、地板表面温度和电能消耗量。引入操作温度的概念对两种运行模式下的热舒适性和能耗情况进行了分析比较。实验结果表明,连续供暖运行模式是一种理想的供暖运行模式,但其电能消耗量较大;对于一些特定住宅采用间歇供暖运行模式不仅能够较好地满足热舒适性要求,而且具有显著的节能效果。

激光＋GMAW复合热源焊焊缝成形的数值模拟--Ⅲ．电弧脉冲作用的处理与热源模型的改进

针对激光+脉冲GMAW复合焊时电弧脉冲的热作用特点,将电弧热流处理为脉冲电流和基值电流阶段分布参数不同的双椭圆模式,同时适当减小焊件表面的热导率,以间接考虑脉冲电流和基值电流的间歇式作用.根据平均焊接电流大小确定熔滴热焓椭球体分布的作用区域,并考虑激光热源的作用位置.从以上几方面对前期研究采用的热源模型进行了改进,建立了两类新的适用于复合焊的组合式体积热源模型.利用改进后的热源模型对不同工艺条件下复合焊的焊缝横断面形状尺寸进行了模拟计算.计算得到的熔深、熔宽以及熔合线走向都与实验结果吻合,使数值模拟精度有了较大提高.

复合热源太阳能热泵供热系统及其性能模拟

提出了一种复合热源太阳能热泵供热系统,通过阀门切换,可根据不同的天气状况改变运行模式,以空气和太阳辐射作为热源制取供暖用水。针对所设计的10kW供热系统,建立了系统的数学模型,对热泵串联集热器(SC+HP)及集热器串联热泵(H+SC)两种运行模式下的循环性能进行了计算机模拟分析,并计算了系统的全年运行状况。从模拟结果可以看出,在模拟进水温度区间内,HP+SC模式下热泵COP较高,最高比SC+HP模式高2.58%;而SC+HP模式集热器热性能较好,总热效率更高,最高比HP+SC模式高2.62%。

空气源热泵直接地板辐射供暖系统优化运行方式

从运行方式的角度对空气源热泵直接地板辐射供暖系统进行优化,以山西某栋两层居住建筑为例,将实测数据与DeST-h软件模拟数据进行结合,比较全天连续运行、白天运行夜间停机、电价移峰填谷运行三种不同运行方式的经济性和舒适性.结果表明:三种运行方式均可基本满足舒适性的要求,但就经济性而言,白天运行夜间停机的运行方式既充分利用围护结构的蓄热能力,又缩短了系统运行时间,因此为最佳运行方式.