Theoretical and Experimental Study on Ground Coupled Heat Pump with Vertical Spiral Coil

The numeric al simulation study on the temperature distribution of underground field for the ground coupled heat pump (GCHP) with vertical spira l coil was carried out by using finite element. The distribution and recovery of undergroun d field temperature under different operation ratio and the optimal operation ratio were simulated.The performance parameters, i.e. inlet and outlet temperature of the ground spiral coil in heating and cooling modes were tested, the heat extracted or emitted by the heat pump to the ground was calculated, and the coefficients of performance (COP) of GCHP at heat ing and cooling modes were analyzed.

双极型芯片的热模拟系统

介绍一双极型芯片的热模拟系统。该系统通过对双极型芯片的分析、提取得到其电路信息及几何信息，经电学模拟检查其电学性能的好坏并得到各发热器件的电流和电压，尔后用热传导理论分析芯片的温度分布状况，并以直观的图形方式显示芯片的温度场等值图形。本系统为双极电路的设计人员提供参考，检查其温度分布是否合理均匀。

地铁车辆牵引逆变器热管散热器的温升试验及热仿真

为快速、准确地计算和分析地铁车辆牵引逆变器的热管散热器性能及其绝缘栅双极型晶体管(Insulated Gate Bipolar Transistor,IGBT)模块的瞬态温度场分布,在牵引逆变器中相邻的IGBT模块间布置PT100热电阻进行温升试验,得到用于热仿真计算的输入条件和验证仿真结果准确性的试验数据;采用计算流体动力学仿真软件FLUENT对热管散热器和IGBT模块的冷却空气流场、温度场和对流换热系数的分布进行稳态热仿真;将仿真得到的对流换热系数分布插值到有限元粗糙网格模型中,以保持与仿真模型的边界条件一致,并联合采用有限元法和模型降阶法开发能够实现热管散热器和IGBT模块瞬态热仿真的快速计算程序。与试验结果的对比表明:各测温点的仿真结果误差不超过5%,仿真结果的准确性高;在保证仿真模型边界条件一致的条件下,与单纯采用有限元法相比,有限元法与模型降阶法相结合进行仿真计算,可以在保持有限元法计算准确性的基础上,通过模型降阶提升计算效率。

瞬态传热下冰的热力学过程及相变特性

冰水介质间的热传递过程广泛存在于海冰与冰川的生消演化中。对冰水间传热过程的研究有助于理解冰脊固结与冰川融化过程的内在机理。分别采用浸没试验与基于有限差分法的数值模型对热传递过程进行研究,并通过量纲分析对测试结果进行深入讨论。试验过程中分别采用不同初始温度与初始厚度的试样,并测试冰温与冰厚的变化情况。试验数据显示,在瞬态热传导过程中冰内存在明显的温度梯度,且在试验初期呈非线性分布而在中后期呈准线性分布。试样的平均温度表现出试验初期的快速升高与中后期的缓慢提升两个阶段。当试样具有较低初始温度或较高的厚度时需要更长的时间达到环境温度。冰厚的变化也同样出现快速增长与缓慢提升的两个阶段。当试样初始冰温较低或初始厚度较大时,冰厚增长量显著提高。分析结果表明,影响冰温变化的决定因素是由Fourier所表示的导热与内能之间的比值而非初始条件。冰厚的最终增长率则由表示相变的Stefan数与表示热对流的Biot数两者之间差值所决定。

轻型柴油车中适合热电回收的主要热源特征研究

对轻型柴油汽车的废热热源进行了试验研究,以便于热电模块在这些热源上回收热能。在温控试验室模拟汽车工况循环得到汽车水散热系统、气缸盖、机体、油底壳、排气歧管和排气管等废热热源的温度分布范围为34～487℃,排气歧管和排气管外壁的温度最高,水散热系统外壁的温度最低。同一部件的不同部分也呈现不同的温度分布特征。废热热源外壁的温度分布、温度范围及热源温度随汽车工况的变化趋势都将为热电模块的布置和热电特性的控制提供理论依据。

冰球凝固过程的传热规律研究

着重讨论冰球蓄冷系统在结冰过程中的传热规律。分析了冰球在凝固过程中的传热机理，建立了传热方程及相面能量方程，用摄动方法求得了方程的近似分析解。得到温度。

对流换热对覆冰导线高频融冰温度分布的影响

根据流体力学的基本原理,应用有限元分析软件ANSYS建立覆冰导线高频融冰时的外流场模型,得到覆冰导线高频融冰时的周围空气流场、压力场分布规律及覆冰导线表面对流换热差异性。分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过电磁与热分析,揭示了高频激励融冰过程呈不均匀非对称融冰规律,覆冰导线迎风侧压力大、温度低,背风侧压力小、温度高,表明不均匀对流换热使覆冰导线背风侧先融化,迎风侧后融化。在环境温度和覆冰厚度一定的条件下,覆冰导线外表面温度随对流换热系数的增大而降低。

改性碳纳米管水泥基复合材料热电非平衡融冰性能

采用压制成型及浇筑成型相结合的方式,制备了平板状热电水泥基复合材料融冰实验模块。通过恒流电源与数据记录仪组成的测试装置监测了室温下单块模块两侧以及水泥基复合材料融冰模块两侧的温度变化及电压变化,研究了水泥基复合材料两侧的温度随通电电流大小及通电时间的变化规律,计算了试样两侧的平均温差以及额定时间内所产生的焦耳热。随着通电电流逐渐变大,两侧升温速率逐渐加快,温差也逐渐增大。水泥基复合材料(N型半导体)中的电子载流子随着电场强度的递增,其在电场中的迁移越发明显,即帕尔贴效应逐渐增强。由于水泥基复合材料与环境之间存在热交换,遂其表面温度存在上限。于冰箱中模拟了融冰实验,当通电电流分别为1.0 A、2.0 A、3.0 A时,冰块完全融化的温度虽有所差别,但实测的融冰时间与预测值基本一致。当通电电流为3 A时,正负极两侧的融冰时间相差23 min。因此,温差路面的研究对路面融冰技术的发展具有一定的指导意义。

能量桩温度场分布特征数值模拟研究

能量桩技术作为新型地热能利用技术,因其高效节能的特点而具有广阔的发展前景。为探究能量桩温度场分布特征,采用ANSYS软件对能量桩的取热过程进行了数值模拟研究。研究结果表明:稳态时,能量桩温度场整体上呈对称分布,径向温度场呈圆形,纵向温度场呈椭圆形;桩体深度不同,热影响范围也不相同;桩中部热影响范围最大,桩顶和桩底附近热影响范围较小,最大热影响半径约为2.2m。

串联式U型地热井取热效果分析

大力发展地热能等非化石能源,对未来实现“碳中和”具有重要意义。相较于地下同轴换热器,闭式循环U型地热井因其特殊的井身结构,可实现在较大流量下,获取更多的取热量,具有良好的发展潜力。但实践表明,其仍存在出口温度偏低,取热量不足等缺陷,限制了U型地热井的规模化应用。串联式U型地热井可以解决这一问题。本文以管内流体温度分布数学模型为基础,耦合串联管路的水力及热力特征,建立了串联式U型地热井工质循环温度分布模型。以西安地区为例,进行了案例分析。结果表明,串联式U型地热井在显著提高工质出口温度的同时,取得了良好的取热效果。本研究结果拓展了U型地热井地热利用的研究思路,为中深层地热能的高效利用提供了一种新的技术途径。

舟山海洋食品加工冷藏物流基地制冷系统技术特点

本文介绍了舟山海洋食品加工冷藏物流基地项目制冷系统的设计与实施方案。根据项目用冷需求、功能分区、温区划分,从安全、环保、能效、投资、操作维护等方面综合因素合理选择制冷设备并确定制冷系统方案,最终采用多种制冷剂和制冷系统方案,选用虹吸式壳管换热器、合理的气流组织、独特的复叠制冷系统的辅助冷却保压方式、超低温冷库乙二醇溶液冲霜系统,动态冰浆蓄冷系统等。根据半年的实际运行数据表明实际应用效果与设计初衷契合。