多相流阻垢热泵蒸发系统特性研究

为验证多相流热泵蒸发系统的在线阻垢及强化换热性能,以蒸氨废液为液相工质、氧化铝及聚甲醛粒子为阻垢颗粒进行实验研究。结果表明,氧化铝颗粒的加入可有效去除蒸发器已有垢层,换热系数由结垢后的392.5 W/(m^(2)·K)提升至1 712.2 W/(m^(2)·K),且连续运行130 h换热系数未降低;蒸发器换热系数受颗粒物性参数影响较大,随着颗粒直径、密度、体积分率增加换热系数逐渐增大,但增加过量时导致流动不畅,换热系数降低;颗粒自身材质导热系数越高强化换热效果越好;循环流量、颗粒分布形式对换热系数也有较大影响,提高循环流量有助于强化换热;不同分布形式在一定程度上均可提高换热系数,双层多孔分布器可实现颗粒逐级输运,增加其进入换热管比例,强化换热效果最佳。

泵驱动的制冷剂相变冷板冷却系统实验研究

元器件的小型化和性能的提升使电子器件功率不断提高,优越的散热性能对于保证电子器件的可靠性具有重要意义。本文搭建了泵驱动的制冷剂相变冷板冷却实验系统,设计加工了4块不同材质(铜、铝)和流道高度(10、15 mm)的相变冷板,对散热功率为200~1000 W、热流密度为4.4~22.2 W/cm^(2)的集中热源在制冷能力为3~11 kW和不同热源位置时的冷板换热性能、阻力特性及泵功耗进行了研究。结果表明:相变冷板换热性能优越,在应对散热量为1 kW、热流密度为22.2 W/cm^(2)的集中热源时,传热系数最高可达26 kW/(m^(2)·℃),在系统总阻力小于20 kPa、制冷剂泵功耗小于20 W时可以实现模拟热源表面与制冷剂温差小于15℃,可以利用天然冷源进行散热,实现节能;相变冷板的换热特性可由翅片效率计算式和Kandlikar传热关联式进行描述,使用理论公式计算出的冷板温差与实际值偏差小于1℃,可以指导冷板流道设计。

火电厂供热技改项目新增用电负荷分析研究

为满足城市供热和响应电网调度需求,各热电联产机组都在加快实施相应的供热技改项目。改造过程中,由于新增工艺设备用电负荷较大,经常遇到厂用电裕量不足的问题。本文通过实际案例,依据厂用电设计规程对设计负荷进行校核,同时对工艺设备实际运行工况进行分析,采用负荷率法重新校核。理论分析和实际运行数据均表明供热技改项目对厂用电负荷的影响较小,多数技改项目无需实施高厂变增容或增设高厂变。

基于空气源热泵能效提升的物理和数据混合驱动模型研究进展

由于在实际运行中受环境条件和用户行为等多种因素的影响,空气源热泵系统的实际运行能效与理论能效存在较大差异,切实提升其实际运行能效水平是亟待解决的问题。本文首先对基于空气源热泵能效提升的混合驱动模型进行描述,然后从预测和控制以及故障诊断2个方面阐述现有的混合驱动模型,并总结物理信息可融入数据驱动模型的方式,最终提出能效提升应重点关注的混合驱动可解释性建模的研究方向,为进一步提升空气源热泵实际运行能效提供参考。

电动给水泵和汽动给水泵的经济性比较研究

国内的电站锅炉给水泵驱动方式主要有电动和汽动两种。文章通过对汽动方案与电动方案进行经济性对比分析, 得出了对于200 MW以上的机组,小汽轮机驱动给水泵节约了厂用电,降低了发电净热耗率,增大了主机的出力,降低了综合成本煤耗率,使机组的运行经济性得到了明显提高。又因为汽动给水泵运行稳定性较好,调节性能良好,因而替代了电动给水泵。

燃气机热泵的热电冷三联供系统分析

提出了一个燃气机热泵的热电冷三联供系统，并介绍其组成．为分析燃用不同气体燃料的系统热力学完善程度，提出了标准气耗的概念．对热电冷三联供系统的分析结果表明，该系统的一次能源利用率可达１．４９，比热电冷分供高一倍，标准气耗则降低一半左右．

热电联产与风电机组联合运行滚动优化调度模型

我国北方地区电力过剩、热力紧缺、电网弃风率高等问题凸显,为提高运行经济性,提出一种结合热电联产机组与风电机组联合运行滚动优化调度方法。针对风电等可再生能源出力存在较强波动性的现象,提出滚动修正的策略,并与单次预测结果进行了对比。同时,给出了优化调度的模型,利用智能单粒子算法将不同类型机组化作不同子矢量进行优化,较传统粒子群算法寻优能力更强。引入分布式电力驱动热泵用于改善热、电负荷布局,能够有效改善可再生能源弃电问题。所提出模型和策略在IEEE30节点系统算例中得到验证。

二氧化碳两相冷却系统的特性

将CO2作为新型机械泵驱动两相流冷却系统的循环工质研究其在两相区的工作特性.在对该系统的各个重要组成器件和工作原理进行阐述后,通过实验对系统在变热负荷变流量条件下的动态响应特性进行研究,并由实验数据对储液器与主回路之间的热质交换进行分析.结果表明:由于系统参数和边界条件的改变引起储液器内气液相界面的震动,使得系统的绝对压力有所变化,从而引起储液器内处于两相状态工质温度的变化,而储液器的温度决定了蒸发器的温度,所以在流量改变和热负荷变化的时候蒸发器内工质会产生温度的脉动;由于CO2具有稳定的化学性质和良好的热力学特性,特别是在饱和态下比其他制冷剂更小的液/气密度比,使其作为机械泵驱动环路式热管系统的循环工质不仅减小了系统的设计体积和质量,而且能够实现长距离复杂回路小温度梯度均匀的散热效果和稳定的工作状态.

新型空间机械泵两相流冷却系统周期波动温度边界下的散热特性实验研究

分析了机械泵驱动两相流冷却系统的工作原理、数学模型以及主要参数。在CO2为循环工质的实验台上,对机械泵驱动的主动式两相流冷却系统的主要部件的温度分布特性、阻力特性和流量特性进行了实验研究。对系统的热量传递特性进行计算分析。研究结果表明:冷凝边界的温度波动接近于30℃,在沿10 m的蒸发段,进出口温差能够保证小于0.3℃,温度随时间的波动小于0.4℃。分析表明,机械泵驱动两相流冷却系统具有较高的等温性和较稳定的传热特性;以机械泵为驱动力使得机械泵驱动两相流冷却系统以较小的能耗就能实现较大的热量传递,使主动式热控系统的工作能力得以提高。

纯电动汽车超低温热泵型空调系统特性模拟研究

针对低温工况下电动汽车普通热泵空调系统压缩机排气温度高,系统制热性能衰减严重,甚至无法正常工作等问题,设计了一种混气型纯电动汽车热泵空调系统。基于热力学第一定律和各部件之间的耦合特性建立该系统的数学模型,用该模型对系统的主要性能参数进行模拟计算,与实验结果相比具有较好的吻合性。并对模拟结果进行研究分析,从分析结果可以看出:该系统能够有效的解决非混气型电动汽车热泵系统低温工况下排气温度过高和制热性能衰减等问题。

青藏高原感热气泵影响亚洲夏季风的机制

本文回顾了二十年来关于青藏高原感热驱动气泵(TP-SHAP)及其影响亚洲夏季风的研究进展,并从能量(?)、位涡—加热(PV–Q)、和角动量守恒(AMC)的不同角度阐述其影响机制。指出高原斜坡上的表面感热加热改变了移向高原的大气质块的能量从而出现垂直抽吸的重要性。强调了高原加热产生的位涡强迫在近地层制造了强度大范围广的、环绕高原的气旋式环流,把丰沛的水汽从海洋输运到大陆,为季风对流降水提供充足的水汽条件。证明高原加热还通过改变其上空的温、压场的结构从而制造出高原上空近对流层顶的绝对涡度和位涡的最小值,在角动量平衡约束下,在亚洲季风区激发出与Hadley环流反向的季风经圈环流,从而为季风发生发展提供了大范围上升运动的背景。文中还对近年来有关青藏高原影响亚洲夏季风机制的讨论进行概述,并展望了未来的研究方向。

电驱动和燃气驱动空气源热泵运行设备的分析

对燃气驱动以及电驱动空气源热泵的制热过程进行了分析,得出各个运行设备的损、效率以及热力完善度。研究结果表明:空气源热泵的四大部件:蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀的损分别为0.372、2.722、1.219、0.322。燃气空气源热泵与电驱动空气源热泵均等效为一次能源时,系统的效率分别为22.52%、17.4%,可以看出燃气空气源热泵效率较电驱动空气源热泵高,燃气机热泵更经济节能。

燃气机热泵变负荷特性的试验研究

燃气机热泵是一项高效节能技术 ,在试验条件下其一次能源利用率 PER为 1 .1 3～ 1 .79。为了解变负荷时燃气机热泵的性能 ,通过试验得到了燃气机热泵的发动机负荷特性、发动机余热回收和燃气机热泵的总体特性曲线。结果表明 :随着发动机转速的增加 ,燃气机热泵的 COP和 PER是下降的。但下降的幅度较为平缓 ,且保持较高的数值。通过对 IPLVCOP值的分析 ,发现燃气机热泵的 IPLVCOP比热泵系统的大 ,这说明燃气机热泵的部分负荷性能好 。

空气源燃气机热泵空调系统的应用研究

对燃气机热泵进行热力学第一定律分析、（火用）分析和能级分析,结果表明燃气机热泵具有高的热力学完善性,能量利用过程也比较合理。阐述了空气源燃气机热泵的容量确定,并对机组在我国的应用进行探讨。认为机组在东北地区应采用燃气锅炉进行辅助加热,并采用交替运行方式,在黄河流域应用应按供热工况设计,在长江流域应用应按空调工况设计,在华南地区应用则可以缓解夏季电力紧张。

燃气机热泵系统的制冷性能

对燃气发动机驱动的空气-水热泵系统进行了制冷性能的实验研究.在充分回收发动机余热的情况下,在大范围工况下对影响系统性能的几个重要因素即蒸发器进水温度、蒸发器进水流量、燃气发动机转速以及环境温度等进行了实验研究.结果表明:环境温度31.2,℃,蒸发器进水温度由12,℃升高到23,℃时,室内侧制冷量增加20.4%,系统一次能源利用率提高13.2%;另一方面,当发动机转速由1,300,r/min升高到1,900,r/min时,系统一次能源利用率先增加15.2%,而后降低7.5%,在1,600,r/min出现峰值.最后获得燃气机热泵系统制冷的最优工况.

欧亚地形对夏季南亚大气环流日变化影响的数值模拟研究

利用大气科学和地球流体力学数值模拟国家重点实验室(LASG)气候模式F-GOALS的大气谱分量SAMIL,设计了有、无欧亚地形的对比试验,并与NCEP/NCAR再分析资料进行比较,通过分析其流场、高度场、温度和涡度的差异,得到欧亚大陆地形对夏季大气环流场日变化的影响特征。结果表明,欧亚大陆地形对大气环流和气候日变化的影响主要集中在青藏高原地区。由于青藏高原上空大气对太阳辐射加热场的日变化最为敏感,随着日间加热场的增强,热力适应造成白天高原低层大气气旋性环流加深,相应地使周边地区向高原辐合增强,引起高原地区日间的上升运动更为强盛,而使大气高层反气旋环流增强,引起高原上空向外辐散气流增强。也就是地形效应在白天增强了高原“感热气泵”的效率,使其产生明显的日变化,随之带来高原及周边地区局地环流强烈的日变化。由于上升运动的日变化,引起高原南部地区降水的日变化,同时降水的增加正反馈于上升运动,使得上升运动在高原南部地区日变化尤为强烈。

基于余热回收的燃气热泵系统高温制热特性

燃气热泵(GHP)是一种先进的低碳节能清洁供暖技术。针对当前GHP技术研究中普遍使用的R134a冷媒制热环境温度下限偏高及活塞式压缩机能效偏低等局限,本文创新性地搭建了基于使用R410A冷媒涡旋式压缩机的高能效GHP实验平台,在实验台上进行了不同出水温度(t_(w,out))、发动机转速(N_(eng))、进水流量(G_(w))及是否余热回收下的高温制热特性研究,得到了制热量(Q_(h))、耗气功率(P_(gas))、压机功率(P_(comp))、一次能源利用率(PER)及性能系数(COP)的变化规律,并对关键性能参数进行了误差分析。结果表明,t_(w,out)由41℃增至50℃时,Q_(h)、PER和COP分别减小了3.12%、13.17%和18.92%,PER下降的幅度明显小于COP;N_(eng)从1200r/min增至1800r/min时,在50℃出水下Q_(h)、P_(gas)与P_(comp)分别增加了51.03%、43.98%和55.37%,PER因受到发动机有效热效率升高的影响而增加了4.90%;G_(w)从5.8m^(3)/h增至11.5m^(3)/h时,系统各性能参数随G_(w)变化不敏感;系统考虑余热回收后,Q_(h)、PER与COP均显著增加,在N_(eng)为1200r/min且41℃出水下分别增加了31.18%、36.06%与31.54%,系统余热回收量占总制热量和发动机总余热量的比例分别为17.48%~24.54%和44.16%~63.39%。由误差分析可得Q_(h)、P_(gas)和PER的误差分别为3.29%、1.00%和3.44%,表明了系统测试结果具有较高的准确度。

造纸机热泵供汽系统的应用

基于热力压缩机工作原理的蒸汽喷射式热泵是一种将低品位热能转化为高品位热能的节能设备,文章从分析热泵的节能机理出发,阐述了影响热泵节能效果的重要因素,比较了质量调节热泵和流量调节热泵的异同点,详细评价了国内广泛采用的两种闭式热泵供汽系统,并给出了在选择和设计热泵系统时应该注意的几个问题。

基于余热回收的燃气热泵性能及控制系统

燃气热泵(gas engine-driven heat pump,GHP)具有环境适应性强、能效高、耗电量少等优点,能够解决一次能源利用率低、资源浪费和环境污染等问题。当前研究重点是通过模拟和实验方法开展燃气热泵的运行特性研究,而忽略了控制系统。控制系统是燃气热泵的重要组成部分,对于保障机组高效、稳定运行至关重要。本文提出一种嵌入式控制系统,监控GHP冷热水机组(gas engine driven heat pump cold-hot water equipment,GHPW)。详细阐述了多输入输出控制模块、发动机控制模块、蒸发温度控制模块、人机交互模块等燃气热泵核心控制模块的设计原则和方法。通过实验验证了GHPW的运行性能,实验结果表明,控制系统能够准确、稳定地控制机组,实现快速制冷/制热。通过主控制器对发动机转速和蒸发温度的双闭环控制,实现对系统出水温度的稳定性和准确性控制。当环境温度较低时,由于回收发动机余热,GHPW系统的制热能力优于EHP(电热泵)系统。随着环境温度从-20℃上升到7℃,实验系统的制热量从52.94kW逐渐上升到105.87kW,系统一次能源利用率(primary energy ratio,PER)从0.819上升到1.489。发动机余热回收显著提高了系统制热能力和PER。

泵驱动回路热管能量回收装置的工作特性

为了有效利用公共建筑空调系统排风的能量,降低新风处理能耗,设计出一种泵驱动回路热管能量回收装置.搭建实验系统,讨论该装置在8种运行工况、3种不同工质下的工作特性,分析工况和工质对其换热量、温度效率和性能系数等参数的影响.结果表明:该装置能够满足公共建筑换气能量回收的要求,具有显著的节能效果.室内外温差增大对其换热量和性能系数有利,对温度效率不利.该装置夏季工况的性能系数可达11.07,冬季工况的性能系数可达23.82;以R32为工质时,该装置的性能优于R22和R152a.