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。

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。

10kV油浸式变压器匝间短路故障反演与定位

为了解决油浸式变压器内部匝间短路故障在线定位的问题,提出了匝间短路故障反演定位方法,实现了采用无接触测量的油箱外壳红外测温数据对内部故障位置和发热量进行反演计算的目标。首先建立了油浸式变压器传热正演计算模型,并基于正演模型提出了匝间短路故障反演计算方法;然后将故障反演求解问题转化为变压器内部热源参数最优化问题,采用二维粒子群算法进行寻优求解。采用变压器温升试验对模型仿真结果有效性进行了验证,并进行匝间短路故障案例分析。研究结果表明,提出的匝间短路故障反演算法的故障位置定位误差平均值为5.60%,可有效对油浸式变压器匝间短路故障进行在线反演定位计算。

短路加热法应用与安全性分析

电加热在工业领域中应用非常广泛,几乎随处可见,常见的电加热是通过热传导的方式对介质进行加热,此类电加热元件在应用过程中电加热丝容易被烧断,使用寿命低,同时电加热管容易爆裂、漏电,安全性低,热量传递会产生损失,加热效率低,占用空间大,难以制成单位大功率的加热元件。为解决这些问题,该文介绍一种基于短路加热法的工业用过程电加热技术的工作原理、技术性能、功能特点和应用方法,以及对其应用安全性进行详细分析。短路加热利用三相对称交流电路的特性,将三相对称电源直接施加于三相对称负载上对其加热,这种加热技术不需要电热元件,具有使用寿命长、效率高和功率大等特点。利用三相对称电路原理,消除漏电所带来的危险因素,因此具有推广应用的价值。

水源热泵抽灌井布局及其运行过程中地下温度变化

本文以某水源热泵空调系统为例,建立了抽灌场地及周边地下水动力场与温度场的耦合数学模型,运用数值法求得系统运行过程中地下水的温度变化,分析了场地"热短路"效应和不同含水层中温度场的影响范围,以定量化的手段科学评价了场地抽灌井的布局及其可行性。分析结果表明,由于抽灌井之间的"热短路"程度较轻,场地的抽灌井布局可保证系统的高效运行。

大型变压器现场加热干燥方法的研究与应用

大型变压器现场安装过程中,防止受潮是最关键的环节。目前现场干燥处理的方法为滤油机热油循环法,处理时间长、效率低,尤其在环境温度较低时,无法加热到工艺要求温度,从而难以达到理想的干燥效果。为满足大型变压器现场干燥的需求,提出了采用短路法进行变压器的现场加热干燥,即将低压绕组短路,对高压侧绕组施加额定电流,使高、低压绕组发热,从内部将器身绝缘均匀加热到指定温度,来达到加热干燥的效果;并在此基础上,研制了适用于大型变压器的短路法现场加热干燥装置。该方法及装置已成功应用于特高压换流变压器的现场加热干燥处理,且效果显著。应用结果表明:短路法的加热功率、效率高,干燥效果好,是适用于大型变压器现场加热干燥的有效方法。

地埋管换热器热短路及其对热物性测试影响分析

为了更准确地建立垂直地埋管换热器钻孔内传热模型,采用模拟分析的方法探讨了不同钻孔、支管和布置形式的冷热支管热量回流情况,并拟合得到了热短路热阻的表达式。建立了三维数值模型,分析了管内流体流速、埋深对热短路的影响,流速越小,热短路损失率越大和单位管长换热量越小,然而流速过大,热短路损失率减少并不明显且能耗加大;增加埋深可以增大埋管进出口的温差,但冷热支管间的热损失也大大增加。对比了流体积分平均温度与几何平均温度的差别,由于忽略了热短路的影响,往往线性几何平均温度值偏大。借助于试验平台,分析了流速变化和埋深变化对土壤平均传热系数测试的影响,结果表明:流速越小,热短路损失率越大,土壤平均传热系数越小,即埋管的换热能力也越低;埋管的深度应综合换热量要求、热短路损失、投资而确定。

太阳电池光谱响应测试中负载电阻的选择

在太阳电池光谱响应测试中,短路电流Isc的测试多采用测量标准电阻两端的电压来实现。本文从实验测量的角度,就电阻大小的选择作了探讨,提出了选择依据,以满足测试需要。并对晶体硅太阳电池光谱响应进行了实际测量。

含水矿物在真空下的释Ar机制:Ar-Ar热年代学面临的新问题

地质体的实际情况、激光显微探针束研究、XRD和SEM观测以及真空加热下Ar的释放特征都表明体积扩散不是含水矿物在真空加热中释放Ar的唯一机制。在低温下 ,Ar的释放主要受由缺陷引起的短程扩散和体积扩散共同作用的多途径扩散机制制约 ;而在高温下 ,由于含水矿物在真空中不够稳定 ,Ar的释放受到脱羟基、脱氢、氧化反应、分层作用等造成的晶体结构改变的强烈影响。含水矿物在高温下的氧化分解会导致矿物中原始Ar浓度梯度的均一化 ,因而无法得到真实的Ar分布剖面 ,也无法据此计算矿物的封闭温度 ,并进而可能影响到ArAr年龄坪的地质意义。

特高压换流变压器低频电流短路法现场加热装置研制及应用

与传统的滤油机热油循环方法相比,短路法具有热量从绝缘内部产生、加热效率高、干燥处理效果理想等优势,适用于特高压换流变等大型变压器的现场加热。但工频电流短路加热装置工作电压高、组成设备多、体积重量大,运输、安装、布置复杂,在变电站现场使用极不方便。为充分发挥短路法加热变压器高效、快速的优势,研制了基于超低频正弦波脉宽调制技术的低频电流短路加热装置。该装置通过降低电源频率减小变压器绕组的感抗,降低了短路加热过程的工作电压,减小了所需电源容量,使得装置构成简单、体积小、重量轻。该装置已成功应用于±800 k V特高压换流变压器的现场加热干燥处理,应用结果表明:低频电流短路法加热装置能够实现大型变压器现场快速均匀加热,并且使用方便、安全,便于现场应用。

地源热泵及其相关问题讨论

概述了地源热泵的发展背景,通过与传统空调系统进行比较从一次能源利用率、供暖成本、能效比、污染物排放量4个方面分析了地源热泵的优越性,详细阐述了地源热泵的性能系数受土壤、岩土、原始地温、日照强度、回填材料、埋管形式、循环流量、管间距、管材等因素的影响,提出了地源热泵在发展过程中应注意土壤、回填材料热物性、热短路等问题的研究,探讨加快地源热泵发展的有效措施如收集地源热泵设计的相关资料、研究热泵空调系统的配套设施、选择适当的管间距、系统间隔运行、管群之间交叉运行或增设辅助设备等。

变压器温升和异常状态试验的自动测量与控制系统

国内附件类产品的自动化检测水平不高,对于变压器产品认证,传统人工测试方式采样速度难以达到规定要求,造成数据后期计算和处理难、误差率高、在线时间长、测试效率低下等问题;针对GB19212.1(IEC61558-1)标准关于电子电力类变压器产品中温升和异常状态型式试验项目的要求,研究开发了一套智能自动化测量与控制系统,采用以软件为核心的模块化架构,配合研制出的集成控制模块组,通过用户自定义需求,可完成包括试验设备控制、数据分析、实时监测、定时采集与算法处理、试验方案保存与原始记录生成等一系列功能,真正实现了变压器测试的"试前一次配置,全流程自动化"的试验过程;试验结果表明,该系统的应用可大幅降低人工测量环节的不确定度、提高测试结果准确率,并有效地保证了试验可复制性、结果一致性和可追溯性。

基于自适应短路电流互感器取能装置设计方法

针对电流互感器在母线电流过大时发热影响整个在线取能装置寿命的问题,提出一种负载电压过大时会自动切断线圈输出电流与取能负载联系的设计方法。通过控制双向晶闸管的通断达到自动关断线路的目的,并给出自适应短路的实现形式,建立整个取能装置等效模型,推导出导通时间与母线电流的关系式。联合仿真试验表明,通过自适应短路的方法能够在满足取能需求的条件下有效改善取能装置在大输入电流时的发热状况,所提方法有效可行。

套管式地埋管换热器传热特性数值模拟

基于有限元分析方法,建立套管式地埋管三维非稳态传热模型,利用自行搭建的套管式地埋管传热实验台实验验证了所建数理模型。数值模拟研究了回填材料、流体进出口方式、不同管径组合等工况下的套管式地埋管换热器传热特性。研究结果表明:实验与模拟结果的相对误差在10%以内,证明了所建立数理模型的合理性;导热系数和热扩散率大的回填材料能获得较高的单位井深换热量和较低的出口水温,热短路现象明显;相比外进内出的流动方式,内进外出的方式能获得更低的出口水温,但后者热短路现象更为严重;在套管换热器外管管径不变的条件下,增大内管管径可缓解热短路现象,提高换热器传热性能。

单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计计算

单通道冷绝缘高温超导电缆的铜骨架直径的主要决定因素为超导电缆的短路热稳定性、载流能力以及交流损耗。除此之外,由于超导层带材的排布方式间接地影响了超导电缆的载流能力、交流损耗以及超导电缆的机械强度,因此在设计时带材排布方式也是必须要考虑的设计铜骨架直径的因素。文中综合考虑各因素之间的重要程度,提出了设计单通道冷绝缘高温超导电缆铜骨架的设计流程,并以110kV/3kA的高温超导电缆为例进行了设计计算。

短路电流效应及相关问题

概述短路电流计算中一些问题、短路电流热效应与变压器预期寿命关系、短路试验与运行中变压器短路的比较。

毛细管平面辐射空调换热性能的数值模拟研究

平面吊顶辐射空调系统中常用S-M型毛细管末端形式,通过对S-M型毛细管的三维流-固耦合换热模型的建立,应用CFD软件进行数值模拟计算,分析S-M型毛细管的"热短路"现象及各因素对毛细管供冷能力的影响,对S-M型毛细管产品的优化和设计提供一定的参考。

基于不平衡系数对地埋管热短路的评价与分析

在热响应试验的基础上,通过FLUENT建立单U型竖直地埋管系统的三维非稳态数值模型。引入热短路不平衡系数作为评价热短路现象强弱的指标,分析了回填土导热系数、管内流速、系统井深和运行方式对地埋管热短路现象的影响。模拟结果表明,回填材料导热系数和系统井深与热短路不平衡系数成正比;流速与热短路不平衡系数成反比,而且对热短路现象强弱影响最大;采用间歇运行可以提升系统换热效率,但不能缓解热短路现象。

蒸发-凝结流动的边界层现象及热短路效应

热管是一种高效传热元件,为了降低理论研究的复杂性,对其做出简化是必要的。针对一些基本假设的适用性,本文建立了一维蒸发-凝结流动传热模型。通过初积分,对控制方程进行了化简和数值计算。结果表明,温度、流速以及压力场,在蒸发和凝结相界面上明显存在着边界层,其中蒸发侧尤为明显,速度、压力梯度较大;在雷诺数很大的情况下,温度梯度也较大。由边界层现象推出了蒸发-凝结流动传热的热短路效应:汽相工质的最终趋势是达到均匀的温度场和饱和状态,汽相热阻为零。

地源热泵系统热短路分析

主要进行地源热泵系统的热短路实验研究,对河北工程大学120 m埋深地源热泵U型埋管实验室进行冬季性能测试,进行多流量工况的测试,流量分别为4 t/h、3.5 t/h、3 t/h各运行5 d,地下埋管单位井深换热量也会随着流量的减小而减少;埋管中的流量变化和埋管中的换热量的大小对热短路都有影响。通过热短路分析,提出了改进措施。