A new hybrid method—combined heat flux method with Monte-Carlo method to analyze thermal radiation

A new hybrid method, Monte-Carlo-Heat-Flux （MCHF） method, was presented to analyze the radiative heat transfer of participating medium in a three-dimensional rectangular enclosure using combined the Monte-Carlo method with the heat flux method. Its accuracy and reliability was proved by comparing the computational results with exact results from classical ＂Zone Method＂.

中央空调负荷精细化调控双层优化技术研究

针对当前中央空调系统粗放式调节不能准确释放调控潜力的问题,深入分析中央空调各子系统工作原理与调控方式,提出基于双层优化的中央空调负荷精细化调控技术方案。首先,面向实际工程实践需求建立建筑湿热标度模型;然后,建立以舒适度和经济性优化目标函数为主的上层调控模型,采用Shapley值法对温湿设定值的进行分配;接着,建立以各子系统优化组合能耗最低为优化目标函数的下层调控模型,采用蚁群算法对优化目标函数进行求解;之后,通过求解双层模型,制定包括末端风机、冷冻水泵以及冷水机组等组件的精细化调控策略;最后,通过多个算例验证所提中央空调负荷精细化调控技术方案的正确性与有效性。

集中供热系统水力热力耦合特性辨识方法研究

集中供热系统的运行能效主要受其水力热力特性的影响,换热站作为连接热源、热网和热用户的枢纽,是分析系统水力热力特性的关键,站内设备的长期运行性能衰减会导致供热系统整体能耗升高、能效下降,因此有必要对站内设备的运行性能进行诊断.基于换热站实测运行数据,分别采用最小二乘法和梯度下降对站内主要设备包括换热器、循环泵和调节阀的性能曲线进行了辨识,从而构建了集中供热系统的水力热力特性计算方法,全面分析了某典型换热站主要设备性能衰减情况和能耗水平,对主要设备运行性能进行了评估,并对设备维护的经济性和碳减排效果进行了计算.结果表明:换热站内主要设备性能存在不同程度衰减,其中换热器传热系数由1.00 kW/(m^(2)·K)下降至0.64 kW/(m^(2)·K),循环泵标况扬程由22.4 m下降至17.3 m,调节阀流通能力由183.0 t/h下降至82.4 t/h,且阀门整体开度较低,以上问题导致了系统整体能耗的增加;为消除气候变化对集中供热系统能耗分析的影响,结合度日数和实际供热面积,对系统能耗进行评价,与标准年相比,测试年采暖季同期平均热耗和电耗分别增加了0.86 GJ/(104 m^(2)·℃·d)和2.38 kW·h/(104 m^(2)·℃·d);对主要设备进行清洗和更换后,集中供热系统采暖季诊断时间内的同期累计电耗可降低16.3%,全生命周期内CO_(2)排放量可减少128.5 t.

集中供暖建筑不同计费模式对空气品质满意度的影响研究

为了探究寒冷地区不同供暖计费方式下空气品质满意度对热舒适度的影响,对中国河南省焦作地区某居民住宅分别于2018年、2020年两个供暖季进行了现场研究。在测量环境参数时,也采集了受试者的热舒适状况。通过对比、分析发现,在不同热计量方式下,用户的热感觉、空气品质满意度及行为调节均存在统计学上的显著差异。相较于按面积收费,按流量收费住户的热反应与空气品质满意度都更好。本研究旨在揭示空气品质满意度与热感觉、调控行为的关系,并为供暖计费方式的选择提供参考。

基于有限体积法的功能梯度材料流固耦合传热一体化计算

为提高功能梯度材料(FGMs)流固耦合传热性能分析的准确性,本文提出了一种二维FGMs流固耦合传热问题一体化计算方法。基于有限体积法离散控制方程,将物性参数和变量储存在单元中心,把耦合面当成特殊的内部面处理,采用中心差分格式处理离散方程中的面单元参数。通过FGMs圆环热传导算例,讨论了高斯法和最小二乘法两种梯度求解方法对于不同网格的适应性。结果表明,对于非结构化网格,最小二乘法比高斯法具有更好的适应性。对于结构化网格,两种方法都具有良好的适用性。因此,本文采用最小二乘法计算离散方程中的梯度,应用有限体积法求解FGMs方板热传导、自然对流和FGMs流固耦合传热问题。计算结果与文献或商用软件计算结果吻合良好,验证了本文方法的有效性。

时域叠加下燃气非金属PE管道泄漏位置定位

为了在对燃气非金属PE管道泄漏位置定位时有效提取燃气管道显著图,提高定位精度,提出基于时域叠加的燃气非金属PE管道泄漏位置定位方法。首先,结合机器视觉系统,通过图像频域对管道拍摄图像数据中的空间信息进行表征,提取出燃气管道显著图,实现对管道泄漏位置的范围标定;然后,通过对原始一维回波信号进行分解与重构处理,实现噪声信号的去除;最后,对输出信号的时域进行叠加,并对叠加程度进行判断,识别出管道泄漏位置。结果表明:采用提出的方法对燃气非金属PE管道泄漏位置进行定位时,相较于现有常用方法,其定位相对误差值明显较低,信号源相关系数为0.21和0.82时的定位误差均小于25 mm,定位精度较为理想。研究结果可以帮助定位燃气非金属PE管道泄漏位置,为燃气管道的维护、抢修以及防止事故发生提供重要依据。

以最小初投资为目标的供热管网环形干线初始流量分配方法

环形干线初始流量分配是供热管网设计中管径初选的依据,能满足节点质量守恒原则的初始流量分配方法有很多,不同的流量分配方法初投资不同。本文以初投资最小为目标函数,以节点质量守恒和流量下限值为约束条件,构建了管段流量的优化模型,并采用既约梯度法求解。算例表明:在管段流量最小值为29 t/h时,最小初投资法的初始流量分配结果比最小平方和法节约5.15%的初投资;最小初投资法初始流量分配结果受流量下限值约束。

基于交替方向乘子法的园区电-氢-热系统低碳优化调度

针对园区电-氢-热低碳能源系统分布与集中交互优化调度问题,提出一种基于交替方向乘子法(ADMM)的园区电-氢-热能源双层能量低碳优化调度方法。通过将分布式(屋顶光伏、园区建筑电、热负荷)与集中式(电池储能、氢储能、电蓄热)能源相结合,上层基于ADMM求解园区内各建筑可用于共享的交互能量值,下层以园区能源系统运行总成本最小为目标,利用上层求取的建筑交互能量及各建筑剩余功率,基于混合整数规划求解各建筑间交互能量及园区内各集中式能源设备最优出力,实现多主体能源点对点能量精准最优交互。最后,通过吉林市某低碳产业园能源架构进行算例分析,验证了所提低碳优化调度方法的有效性。

城市集中供热系统热负荷预测与二次网节能控制方法

为了解决城市集中供热系统由时变性、非线性导致的控制难度高的问题,研究城市集中供热系统热负荷预测与二次网节能控制方法。将历史热负荷数据作为输入,选取高斯核函数为核函数,利用支持向量机输出热负荷预测结果。依据热负荷预测结果确定二次网的理想供水温度,设置理想供水温度与实际供水温度之间的差值为输入,利用模糊控制方法实时调节PID控制参数,通过优化后的控制参数控制二次网的供水温度,实现城市供热系统二次网的节能控制。实验结果表明,该方法可有效利用热负荷预测结果,将二次网供水温度控制在理想范围内,能够实现二次网的节能控制,具有调节时间短、超调小的优势。

重庆悦来某小区住宅集中供能系统设计分析

能源形势的紧张使得人们开始更多地关注高效、节能的空调技术,区域供能正是这样一项新技术,在我国得到了广泛的推广应用。该文基于重庆市悦来生态城某小区集中供能系统的设计,结合重庆特有的地理特征,简要探讨重庆市住宅集中供能系统设计中值得思考的几个问题,并针对项目实际反馈问题,对设计进行优化调整。

1000 MW二次再热机组烟气余热深度利用技术

烟气余热利用是提高燃煤机组发电效率的重要手段。传统的余热利用方案是将受热面布置于空预器后,仅能回收低品位的烟气热量,余热利用效率较低。针对某1000 MW二次再热机组的工程实际,提出3种可行的余热深度利用方案,即两级烟气冷却器+冷风加热器(方案1)、空预器旁路+两级烟气冷却器+冷风加热器(方案2)和空预器旁路+热一次风调温+两级烟气冷却器+冷风加热器(方案3)。为客观评价不同方案的实际效果,采用有限差分法建立四分仓回转式空预器的热力特性计算模型,研究了空预器进口风温、旁路烟气份额变化对锅炉热效率的影响;采用等效焓降法建立汽机热力特性模型,研究了不同热量分配方式对汽轮机热耗率的影响。基于此,建立统一的烟气余热利用经济性评价策略,通过对3种余热利用方案系统特性的研究,结果表明:方案1可在提高锅炉热效率的同时有效降低汽机热耗率,较适合空气预热器热端端差较大锅炉,考虑工程实际,该方案可降低供电煤耗的最大值为1.70 g/kWh;方案2可进一步降低机组煤耗,当空预器旁路烟气份额高于6%时,锅炉效率略有降低,但总体而言,机组供电煤耗随旁路烟气份额的增加而降低,该方案降低供电煤耗的最大值为3.03 g/kWh;方案3可进一步降低机组煤耗,热一次风调温装置较适合制粉系统干燥出力有一定裕度的锅炉,考虑技术经济性,方案3最佳的旁路烟气份额为12%,对应影响机组供电煤耗降低约3.23 g/kWh。综合对比,推荐机组采用方案3。

汽动空压机和电动空压机的压缩空气供应方式对比分析

近年来,在“碳达峰、碳中和”目标下工业企业节能降耗受到广泛关注,其中,作为工业企业第二大动力源,空压机的节能提效是当下重点工作之一。为此,对电机驱动、背压供热机组蒸汽驱动、抽凝供热机组蒸汽驱动和抽凝非供热机组蒸汽驱动等4种不同驱动形式的空压机进行技术分析和研究,主要从到户压缩空气一次能源消耗情况、碳排放和能源成本3方面进行分析对比。结果表明:电动空压机的碳排放最低,能源成本最高;抽凝供热机组和抽凝非供热机组所耦合的汽动空压机,其到户压缩空气一次能源消耗情况和碳排放都明显较差;背压供热机组所耦合的汽动空压机在到户压缩空气一次能源消耗情况、碳排放方面均好于电动空压机。

基于文化基因算法的冷热电联供型微网优化运行方法

多个供电源协调调度能够使得冷热电联供型微网运行综合效益达到最优,对此提出一种新的基于文化基因算法的方法。建立包含最小经济性运行成本和最小环保性运行成本的多目标函数模型,并为模型设置6个约束条件。在约束条件下,利用文化基因算法求取多目标函数模型最优解,得出冷热电联供型微网优化运行方案。结果表明,该方法应用,其综合效益以及两个单项成本较低,实现了多个供电源的协调调度。

“零碳”食品工厂能源闭式循环技术研究

食品工厂能源使用呈现分散多点,大区间温度范围要求、用能不连续且不稳定的特性,对能源的回收使用提出了挑战。本文通过对工厂用能特点的分析,结合集中式的能源站将分散的低品味能源回收集中进行储能,并利用热泵实现高效的电变热,最终达到即时、稳定、按需的能源动力供应系统。在这系统中,首先提出能源闭式回收利用系统。然后根据能源动态传递的需求量确立储能站的规模,并运用双工况覆叠热泵技术,实现冷热双向能量转移升级供能,最终实现工厂“闭式”、“零碳”的能源循环使用。

单户式供暖与热水供应共用系统供热装置研究

分析了目前住宅热水供应现状及存在的问题,从合理利用能源的角度,提出热水供应系统应像供暖系统一样成为住宅建设的一项基础设施的理念.设计出一种主要以集中供热系统热水为热媒、以每户为单位的可以同时实现供暖和供应热水的新型供热系统型式,系统在每户内设置供热装置,户内供暖和热水供应系统通过供热装置与热网连接.供热装置中的主要装置为户内小型换热器,必须具有加热迅速、换热效率高、自动除垢、结构紧凑、构造简单、能同时向户内供暖和热水供应系统供应热水的功能和特点.户内小型换热器设计为浮动螺旋盘管半即热型式,并以沈阳地区建筑面积为100 m2户型为例,进行了主要结构参数的选择和计算.结果表明,换热器换热面积0.229 m2,筒体直径0.2 m,高度0.148 m,其结构尺寸和热工参数适用于户内共用系统.

供热二级网侧设置燃气调峰锅炉的探讨及节能分析

提出了在供热二级网侧设置燃气调峰锅炉的二级调峰供热节能方案,针对国内集中供热现状分析了该方案的运行特点与优势。采用温频法计算了某供热工程的年耗热量,对该工程就二级调峰方案和现有供热方案进行比较,分析了两种方案在能耗、初投资及年运行费用方面的差异,结果表明二级调峰方案具有良好的节能效果和经济优势。

天然气水合物开采方法及海域试采分析

天然气水合物分布广、埋藏浅、清洁无污染、储量巨大,被视为油气领域最有潜力的替代清洁能源。全球目前有5个国家进行了8次天然气水合物试采工作,特别是2017年5月中国神狐海域天然气水合物试采取得了巨大成功,创造了产气时间和产气总量两项世界纪录,但是由于天然气水合物特殊的物理力学性质和赋存状态,技术经济开采还面临诸多难题。在分类总结天然气水合物开采方法的基础上,分析了中日两国的海域天然气水合物试采情况及试采数据,得出了如下结论与建议:(1)天然气水合物开采方法可归纳为两大类:原位分解法和地层采掘法;(2)海域天然气水合物试采数据表明:压力和温度条件都是影响产气速率的主要因素与约束条件,在生产不同阶段,影响产气能力的主要因素不同;(3)对日本第1次天然气水合物试采数据分析表明,压力驱动力、温度驱动力与产气速率均有较好的相关性,提出了表征温度压力耦合关系的指标相态平衡距,研究了产气速率与相态平衡距的分段线性关系,建立了天然气水合物储层分解动力学模型范式;(4)分析了降压开采方法中大幅快速降压与分段缓慢降压两种降压方式的优劣,提出有效供热是实现天然气水合物降压开采的长期高产的必要条件,集成页岩气开发中的水平井压裂技术与干热岩地热开发中热量对流交换循环的原理,提出对流注热降压开采方法。

集中供热单户式共用系统热水供应的工况分析

目的为解决以太阳能、电能、燃气或燃油为能源的分散式热水供应存在的诸多问题,寻求将生活热水供应系统纳入城市热网的供热方案.方法设计一种以户为单位,可以同时供暖和供应热水的新型供热系统型式,并通过实验对其中的热水供应系统运行工况进行分析.结果当热网供水温度或流量逐渐降低时,热水温度随之降低,冷热水温差逐渐减少,热水供应系统的供热量也逐渐减少,当热网的供水温度低于88℃或热网流量低于0.12 m3/h时,热网不能采用单纯的改变供水温度或改变流量的调节方式,热网需辅以其它的调节方式,否则不能满足热水供应系统的需要;当户内热水供应系统用水量减少时,热网流量减少,回水温度升高,供回水温差减小,热网的供热量减小.结论集中供热单户式共用系统热网及户内热水供应运行工况相互影响.

天然气水暖集中供热密集烘烤效果

为研究天然气水暖集中供热密集烘烤效果,以烤烟秦烟96为试验材料,利用25座天然气水暖集中供热密集烤房和燃煤密集烤房,通过进行烤房烘烤对比试验,对两类烤房用工能耗及烤后烟叶等级结构、外观质量、化学成分和感官质量进行了研究。结果表明,与燃煤烤房相比,天然气水暖集中供热密集烤房能耗成本有所增加,但烤后烟叶橘黄烟比例增加,柠檬黄烟比例下降,上等烟比例和均价提高,烟叶外观质量改善,化学成分更加协调,感官质量评价档次更高。天然气水暖集中供热烘烤是一种烘烤用工量少、环境污染小、烤后烟叶质量好的烟叶烘烤新方法。

供热机组间热电负荷优化分配的研究

通过分析供热机组间热、电负荷分配的特点 ,建立了热、电负荷优化分配的数学模型。利用复形调优法 ,对宁波中华纸业有限公司热电厂 2台供热机组间热、电负荷最优分配方案进行了优化分析计算。实际运行表明 :该优化方法性能可靠 ,操作方便 ,可提高热电机组运行的经济性。表 2参