面向数据中心的管式间接蒸发冷却装置制冷性能的实验研究

为研究间接蒸发冷却装置的性能及各参数的选择原则等,设计搭建了数据中心管式间接蒸发冷却系统,并通过实验研究了不同参数对系统间接蒸发冷却效率的影响。实验结果表明:一次风速与间接蒸发冷却效率总体成反比,当一次风速为2.2 m/s时,间接蒸发冷却效率为90.74%;随着二次风速增大,间接蒸发冷却效率先增大后减小,最佳的二次风速为3.1 m/s,间接蒸发冷却效率为80.03%;随着一次风入口温度升高,间接蒸发冷却效率同样先增大后减小,最佳一次风进口温度为29℃,间接蒸发冷却效率能够达到71.45%;间接蒸发冷却效率随着喷淋水流量增大而增大,最终稳定,为减少装置的总能耗,最佳的喷淋水流量为1.21 m^(3)/h,间接蒸发冷却效率可达83.51%。本文的研究结论可为相关间接蒸发冷却设备的设计与工艺优化提供一定的参考。

基于GO/PI/PTFE复合薄膜的热空气吹掠型太阳能界面蒸发效率实验研究

为了提高太阳能界面蒸发的蒸发效率,从改变结构设计和光热材料两个方面出发,设计了一种热空气吹掠型太阳能界面蒸发装置。该蒸发装置利用平板型太阳能空气集热器产生的高温空气吹过蒸发表面,加速界面蒸发;同时利用氧化石墨烯的性能优势,制备了氧化石墨烯/聚酰亚胺/聚四氟乙烯膜(GO/PI/PTFE)复合薄膜作为光热材料,以提高装置蒸发效率。最后通过实验对该蒸发装置的性能进行分析验证。研究结果表明:制备得到的GO/PI/PTFE复合薄膜具有更强的光吸收能力,且亲水性能更佳。在蒸发表面吹入速度为4 m/s、温度为65℃的热空气,太阳辐照度为1000 W/m^(2)的条件下,在1800 s时,采用GO/PI/PTFE复合薄膜但无热风吹掠的蒸发装置对应的蒸发速率为1.22 kg/(m^(2)·h),与纯水蒸发装置相比,蒸发速率提高了3.2倍,蒸发效率提高了59.5%;热空气吹掠型太阳能界面蒸发装置的蒸发效率为88.0%,高于纯水蒸发装置和无热空气吹掠的蒸发装置,与纯水蒸发装置相比,其蒸发速率提高了5.5倍,蒸发效率提高了68.0%。热空气吹掠可以提高蒸发量,进而提高蒸发装置的蒸发效率。研究结果可为后续提高热空气吹掠型太阳能界面蒸发装置蒸发效率的研究提供理论依据和实验基础。

仿生太阳能驱动界面蒸发器的进展与挑战

太阳能驱动界面蒸发(SDIE)作为一种高效、可持续的水资源获取方法,近年来受到了广泛的关注。基于仿生原理设计的太阳能驱动界面蒸发器在提高能源转换效率、降低盐结晶和抗污染等方面展现了巨大的潜力,在解决淡水资源紧缺和能源短缺等问题上发挥重要作用。该文梳理了近年来的仿生学在SDIE领域的应用,对比了仿生太阳能驱动界面蒸发器的结构、性能和仿生机理,探讨了不同类型仿生太阳能驱动界面蒸发器的优缺点,分析了仿生太阳能驱动界面蒸发器所面临的共性问题,并提出了未来的研究挑战。

可降低水潜热的太阳能蒸发器的研究进展

淡水资源短缺是全球面临的重大问题,利用太阳能界面蒸发技术进行海水淡化是近年来发展的一种绿色解决方案。蒸发速率是太阳能界面蒸发技术重要的衡量指标,由于自然界太阳光的强度是一定的,蒸发速率主要受限于水的蒸发潜热。太阳能蒸发器是太阳能界面蒸发系统的核心元件,利用太阳能蒸发器材料的化学基团和物理结构降低水的蒸发潜热成为提升太阳能界面蒸发速率的重要途径。首先对太阳能界面蒸发技术和太阳能蒸发器进行简要介绍,然后对可降低水潜热的太阳能蒸发器的研究应用进行详细总结,重点对太阳能蒸发器降低水的蒸发潜热的机制进行分析归纳,最后对可降低水潜热的太阳能蒸发器的发展进行展望,以期为可降低水潜热的太阳能蒸发器的后续研发提供参考,进一步提升太阳能界面蒸发技术在海水淡化领域的竞争力。

不同面积蒸发池水温特征及Penman模型改进

分析蒸发池水温特征可深入认识蒸发池能量平衡特性,研究Penman模型计算误差来源并改进,对农业计划、水源评估和水文预报具有重要意义。基于太谷均衡实验站3个不同面积蒸发池的水温、蒸发量及气象数据,分析各蒸发池的垂向水温分布和蒸发量的变化特征,基于Penman模型探究适合3个蒸发池的模型参数。结果表明:1 m^(2)和5 m^(2)蒸发池4—8月水温随水深增加而显著降低,20 m^(2)蒸发池各月水温分布均比较均匀,且水温更高;1 m^(2)和5 m^(2)蒸发池各月蒸发量相近,与净辐射变化趋势一致,20 m^(2)蒸发池蒸发峰值滞后于净辐射峰值3个月;Penman模型中加入反映除净辐射外能量的综合影响参数可提高模型计算精度,夏季尤为明显,1、5、20 m^(2)蒸发池夏季的参数值分别为3.5、3.3和2.1。

热湿气候下蒸发冷却式冷凝器系统的节能特性对比研究

为评估和提高蒸发冷却式冷凝器系统(MVC-EC)在热湿气候条件下的应用潜力,提出了一种结构优化的两级蒸发冷却式双冷凝器系统(MVC-TSEC),并基于详细的能耗分析模型进行了性能对比研究。首先,建立了各系统中所有组件的分布式参数模型,并进行了实验数据验证。其次,分析了室外空气温度和相对湿度及房间显冷负荷对2种系统COP和节能率的影响。最后,评估了2种系统在典型热湿城市的节能潜力。结果显示:相较于MVC-EC系统,MVC-TSEC系统在高温、中高湿度和高负荷工况下具有更好的节能优势,节能率约提高4.3%~10.9%,并且可提高制冷剂系统适应温度约0.8~1.9℃;在广州市和长沙市夏季6—8月,MVC-TSEC系统的节能率分别为12.7%和21.1%,高于MVC-EC系统(8.5%和14.9%)。

太阳能驱动水蒸发性能测试系统的实验设计

为了满足对各种光热材料的光热蒸发性能测试以及实验教学需求,设计了一种太阳能驱动水蒸发性能测试系统。该设计以2种典型的金属基光热薄膜(纳米多孔银和纳米多孔铜薄膜)为例,测定了其水蒸发性能(蒸发效率、蒸发速率等指标)。结果表明:2种金属薄膜均展现出优异的光热蒸发能力,在1 kW/m^(2)的光强下,纳米多孔银薄膜具有92.6%的蒸发效率和1.42 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率;而纳米多孔铜薄膜表现出92.9%的蒸发效率和1.47 kg/(m^(2)·h)的蒸发速率,这验证了系统的可行性。同时,该实验也可用于材料科学与工程专业的实验教学。

土壤蒸发影响因素及抑制途径研究综述

基于文献计量分析,综合了气象因素以及土壤本身性质对土壤蒸发的影响,并归纳提出了有效抑制土壤蒸发的途径。结果表明:土壤蒸发量与大气温度、降雨量、辐射量、风速、饱和水汽压差、土壤颜色深度和土壤含水率呈正相关,与大气湿度、干土层厚度、土壤含砂量、土壤含盐量、土壤有机质含量呈负相关。土壤蒸发与地上作物种植方式、叶面积指数和地上生物量等也有密切关联。土壤蒸发的抑制途径主要有覆盖、耕作、施用土壤改良剂、合理灌溉和建构绿洲农田防护林系统等。掌握影响土壤蒸发的因素及其抑制途径,可帮助人们变消极防治为积极保墒,从而减少土壤水分的无效损失,提高水资源利用效率。

微正压条件下板式降膜MVR蒸发装置的工艺设计与应用

传统负压蒸发技术存在传热效率低、设备投资大、真空稳定性差、水质不稳定、最终乏汽冷凝成本高等问题。深入研究微正压蒸发理论依据及应用条件,提出热能平衡因子Δqz是控制微正压蒸发系统稳定运行的关键因素,不凝气外排所携蒸汽热能及冷凝水、外排浓水热能的回收是保障微正压工况下MVR系统平稳运行的重要措施。MVR板式降膜蒸发工艺在微正压条件下运行,装置产水矿化度小于等于30 mg/L,降膜蒸发板换热系数相较于微负压蒸发提高10%以上,总体设备投资减少约6%~8%,消泡剂、pH调节剂加药量大幅减少。通过对比微负压与微正压两种工况下的运行数据表明:微正压控制蒸发工艺参数具有产水水质更优、换热系数更大、投资更省、能耗更低、降低药剂耗量等优势。

节能技术应用——新型制浆装备及蒸煮液蒸发装备

福建省轻工机械设备有限公司(以下简称“福建轻机”)在制浆方面有两大类产品:(1)制浆装备,包括低能耗间歇置换蒸煮设备、立式连续蒸煮设备、横管连蒸设备、化机浆系统。(2)蒸煮液蒸发装备,包括管式降膜蒸发器、板式降膜蒸发器、强制循环蒸发器、机械式蒸汽再压缩蒸发器。

小麦玉米间作氮肥后移利于减少土壤蒸发提高水分利用效率

【目的】针对绿洲灌区小麦玉米间作水分高效利用潜力挖掘不足,制约多熟种植稳定发展的问题,拟通过探明不同氮肥后移比例对小麦玉米间作耗水特性及水分利用的影响,为绿洲灌溉区水分高效利用麦玉间作模式创建提供理论依据。【方法】试验于2020—2021年在甘肃农业大学绿洲农业综合试验站开展,设小麦玉米间作、单作小麦和单作玉米3种种植模式,针对玉米设不施氮(N0)、氮肥后移20%(N1)、氮肥后移10%(N2)和传统施氮氮肥不后移(N3)4个处理,间作玉米和单作玉米各施氮处理下总施氮量分别为210和360kg·hm^(-2),研究不同种植制度及氮肥后移比例对小麦和玉米的土壤蒸发、耗水特性及水分利用的影响。【结果】小麦、玉米独立生长阶段间作处理的棵间蒸发量大于单作,间作小麦棵间蒸发较单作小麦增大15.9%—16.7%,间作玉米棵间蒸发较单作玉米增大5.4%—14.7%,麦玉共生期间作棵间蒸发量较单作加权降低4.6%—6.1%;全生育期棵间蒸发总量表现为:小麦玉米间作最大、单作玉米次之、单作小麦最小,在间作模式中,氮肥后移20%处理棵间蒸发量较传统施氮降低6.5%,且小麦带棵间蒸发量较玉米带增大12.6%—17.3%,是间作系统棵间蒸发的主要来源。间作系统中氮肥后移20%和后移10%处理全生育期耗水量较传统施氮分别降低34.3和18.9 mm,E/ET与传统施氮差异不显著。间作系统籽粒产量较单作加权平均提高21.1%—39.0%,间作系统氮肥后移20%处理籽粒产量较传统施氮提高28.8%,其中间作小麦、间作玉米氮肥后移20%处理较传统施氮分别提高24.3%、30.8%。间作种植模式氮肥后移处理水分利用效率较单作加权平均显著提高15.0%、12.3%,其中氮肥后移20%处理较传统施氮提高35.9%,氮肥后移10%处理较之提高19.3%。【结论】小麦玉米间作种植模式结合氮肥后移20%能减少土壤蒸发和全生育期耗水量,提高产量和水分生产力,是绿洲灌区小麦玉米间作高产高效生产可采用的施氮制度。

全自动数字化水面蒸发站在明光水文站的应用分析

水面蒸发量为水文要素之一。近年来自动化设备逐步应用到水文测站中,为研究自动数字化水面蒸发设备在实际应用中效果如何,本文就明光水文站HY.FFZ-3全自动数字化水面蒸发站监测数据与传统E601B型水面蒸发器观测数据展开对比分析,分析数据为2021年4月至2022年5月两套设备测得的水面蒸发量,通过数据分析,总结出HY.FFZ-3全自动数字化水面蒸发站单日蒸发量数据可靠性尚有不足,月总量及年总量可靠性较高,对于蒸发量的月统计、年统计具有较强的参考价值。

“双碳”背景下蒸发冷却空调技术在西北地区公建项目中的应用

通过计算分析内蒙古自治区包头某公建项目,确定其蒸发冷却冷风和冷水的采用方式,指出了西北干燥地区夏季空调完全可采用蒸发冷却方式,蒸发冷却空调相较于机械空调系统节能率超过60%,在西北干燥地区是一种环保、高效、节能的空调方式。

衡水湖水面蒸发量变化特征分析

中国常用观测水面蒸发仪器有E601型、20 m^(2)和20 cm口径蒸发皿等,实验资料显示,大水体水面蒸发皿观测数据与天然水体蒸发量相比误差较小,可忽略不计。利用衡水水文实验站20 m^(2)蒸发皿观测数据,同步计算出衡水湖水面蒸发量,分析其变化特征,得出衡水湖多年平均水面蒸发量为3 187万m^(3),极值差572.1万m^(3),极值比1.20,变差系数0.06。水面蒸发量是水量平衡计算的重要组成部分,利用大水体蒸发皿观测数据计算分析水面蒸发量,对水平衡计算及水资源规划等工作具有重要意义。

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1~4 m/s和相对湿度80%~95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。

一种立管式间接蒸发冷却器的数值模拟与分析

立管式间接蒸发冷却器的传热强化更加方便,占地节省,但管内壁经常出现水膜分布不均等问题导致效率下降。采用三维全尺寸数值模拟研究方法,对带内沟槽的立管式间接蒸发冷却器的性能及其结构、运行等参数的作用机理进行了模拟分析,得到了较为合理的结构配置及其相对应的运行工况,发现当环境参数为29℃,湿度为45%,管径为25mm,相对管间距为2m,管长1m,一次风速2.5m/s,二次风速为13m/s,在此条件下换热效果明显。

石墨烯/三聚氰胺海绵制备及其光热水蒸发性能

石墨烯在太阳能界面蒸发领域显示出巨大的应用潜力,但其应用仍存在成本高、制备复杂等诸多限制。为了解决这一问题,将吸光性能优异的石墨烯(RGO)与强亲水性的三聚氰胺海绵(MS)结合,制备了石墨烯/三聚氰胺海绵(RGO/MS)双层复合材料,考察了石墨烯负载方法、MS高度、海绵孔隙率对水蒸发速率的影响。当采用滴铸法负载RGO、MS高度为12mm、孔隙率为99.8%时制备的RGO/MS复合材料光热水蒸发效果最佳。在1.0kW/m^(2)条件下,RGO/MS复合材料的水蒸发速率可达2.441kg/(m^(2)·h)。研究结果表明:RGO/MS复合材料具有稳定的机械性能,RGO分布均匀,在光热蒸发人工海水中表现出良好的连续使用性能。RGO/MS复合材料制备工艺简单,材料成本低,有望用于净化海水领域。

太阳能界面蒸发可持续离网脱盐技术研究

随着全球环境污染问题愈发严重,淡水资源日趋匮乏,脱盐淡化技术成为研究热点。传统的脱盐淡化能耗高,太阳能界面蒸发技术能够直接利用可再生能源,清洁环保,是一种环境友好型离网脱盐工艺,可实现降低海水淡化成本和零碳排放的目标。介绍了离网脱盐技术的研究意义及前景,太阳能界面蒸发技术的基本内涵,并详细介绍了各类高效光热转换材料,主要包括光热碳材料、金属及氧化物、高分子聚合物及相关复合材料;归纳总结了太阳能驱动的各类界面蒸发脱盐工艺,主要包括太阳能界面多级闪蒸和多效蒸馏技术、膜蒸馏技术、温室海水淡化技术、太阳能加湿除湿技术及多能耦合脱盐技术等;最后针对当前全球环境和能源问题对未来利用太阳能界面蒸发技术进行离网脱盐未来的研究方向进行了展望。

盐分对水分蒸发和土壤裂隙发育的影响

揭示盐碱土壤干燥开裂机理可为干旱半干旱盐碱地区基于裂缝网络的精量灌溉制度的制定提供理论基础。通过设置5种土壤含盐量(0、0.3%、0.6%、1%、2%,分别记作CK、T3、T6、T10、T20)处理,开展恒温土壤蒸发试验,探究含盐量对土壤蒸发过程的影响,并结合数字图像处理技术对蒸发过程中土壤干缩裂缝网络几何形态特征进行定量分析。结果表明:(1)不同处理蒸发过程具有相似性,即蒸发过程均包含一个线性阶段和一个非线性阶段,但各处理蒸发阶段占总蒸发阶段的比重不同,T20处理最早进入减速率阶段,说明盐分导致土壤渗透性减弱。(2)累积蒸发量随土壤含盐量的增加而降低,即CK>T3>T6>T10>T20,表明盐分可以抑制土壤蒸发。(3)随着土壤含盐量的增加,开裂含水量不断降低,土壤裂隙面积和长度逐渐减小随后趋于稳定。水分蒸发和表面开裂之间的相互作用表现为水分流失过程中游离Na+对土壤颗粒的化学影响和沉淀Na 2SO 4晶体对土壤孔隙的物理影响。(4)相关分析表明,累积蒸发量与土壤开裂水平呈正相关关系,含水量与土壤开裂水平呈负相关关系,且累积蒸发量与裂缝参数的相关程度整体高于土壤含水量与裂缝参数的相关程度。

MoS_(2)/PVA光热海绵的制备及其水蒸发性能

太阳能驱动界面蒸发是海水淡化和废水处理最有前途的技术之一。开发成本低廉、制备方法简单及光热转换效率高的太阳能光热材料是该技术实现规模应用的关键因素。以水为溶剂,聚乙烯醇(PVA)为基体,二硫化钼(MoS_(2))为光热材料,通过一锅法制备了聚乙烯醇负载二硫化钼(MoS_(2)/PVA)海绵。通过扫描电子显微镜和能量色散X射线谱仪、傅里叶变换红外光谱仪、X射线衍射仪、接触角分析仪和水蒸发测试仪表征了海绵的结构与性能。实验结果证实了MoS_(2)成功负载在PVA海绵基体中。研究了MoS_(2)的用量对MoS_(2)/PVA海绵的光吸收性能、光热性能以及太阳能驱动界面水蒸发性能的影响。结果表明:当MoS_(2)的质量分数为7.5%时,制备的MoS_(2)/PVA海绵在1 kW/m^(2)太阳光强度下具有最高的水蒸发速率,蒸发速率可达1.37 kg/(m^(2)·h),约为纯水蒸发速率0.31 kg/(m^(2)·h)的4.42倍,并且MoS_(2)/PVA海绵的水蒸发效率达到93.1%。