相变能+热泵供暖系统实验研究

针对我国北方山区冬季没有合适热源供暖的问题,基于水-冰相变凝固换热原理,利用水相变的凝固潜热作为热泵机组的低温热源,设计研发了相变能+热泵供暖系统并进行实验研究。研究表明:系统在凝固换热阶段,结冰厚度达到30 mm时,综合传热系数为151 W/(m^(2)·K),系统有效能效比为3.52;本次设计循环周期为4 h,传热系数取150 W/(m^(2)·K),确定U型蓄冰槽的储能量与换热量;融冰能耗占比为5.6%,融冰时间为26 min;实验系统可满足300 m^(2)房屋的供暖需求。

高海拔地区大型太阳能蓄热罐体保温优化设计研究

高海拔地区太阳辐射强烈、空气密度低、气候寒冷等特殊条件对太阳能蓄热罐体热损失特性及保温设计产生较大影响。通过建立太阳能集中供热系统大型蓄热罐体的动态热损失模型,明确了高原特殊边界条件对蓄热体传热影响并对蓄热罐传热模型进行了实验验证;模拟了全年动态运行条件下不同尺寸蓄热罐体的散热规律,并分析了多种保温材料的高原适应性及蓄热罐体的经济保温厚度。结果表明:高海拔地区大型蓄热罐保温材料宜优先选择聚氨酯或岩棉;厚度取值受经济性约束,当蓄热罐体积为5000 m^(3)时,采用聚氨酯保温的厚度推荐取50~70 mm,采用岩棉保温的厚度推荐取70~100 mm;当蓄热体积为10000 m^(3)或15000 m^(3)时,保温采用聚氨酯保温的厚度推荐取70~80 mm,采用岩棉保温的厚度推荐取90~110 mm;并得到了大型蓄热罐体年热损量、回收期随保温厚度变化的定量关系。

光热电站熔融盐储热罐冷却速率研究

开展熔融盐冷却速率研究可为储热罐在不同情景下的高效利用及运行策略的选择提供参考。熔融盐冷却速率受到其热损失的直接影响,该文通过使用Modelica语言建立Andasol-1电站50MW储热罐热损失计算模型,探究熔融盐热损失变化规律,依此提出对罐体不同位置增加电加热装置的多种方案,并进行仿真分析和储热罐(火用)效率对比。结果表明:熔融盐与罐体底部对流换热损失占比最大,罐壁温度会通过与熔融盐对流换热和辐射换热的方式,对熔融盐热损失产生较大的影响。与传统的电加热方式相比,提升罐内气体温度不仅能够有效减缓熔融盐冷却速率,还可以使熔融盐热损失有明显的下降。

地下储能容量规模与季节性优势分析

介绍几种典型的地下储能技术,针对地下储能的储存总量、热损失率与热回收率等问题进行论证与评价,并对地下储能与其他典型储能形式进行比较分析,总结出地下储能拥有容量大、占地少、应用广等优点,在季节性储能领域具备经济环保效益及市场潜力,地下储能技术既能结合其他多种能源形式实现多能互补,也可作为区域地热资源的必要补充和增强。

低熔点熔盐蓄热罐内温度分布与散热损失实验

为了研究熔盐蓄热罐内的温度分布变化与散热规律,采用课题组搭建的槽式聚光熔盐集热、传热与蓄热实验台中的熔盐罐作为实验装置,通过加热、内循环及冷却等实验,得到了罐体在各运行状态下的温度分布数据,并分析拟合得到了自然冷却降温阶段熔盐罐散热功率随时间和温度的变化曲线。实验结果表明:加热时,加热器下部熔融盐出现明显的温度分层现象。混合均匀后的冷却降温过程,熔融盐基本不出现温度分层现象。

基于TRNSYS的太阳能水源热泵系统优化研究

为提高太阳能水源热泵耦合系统性能,该文从设计及运行两方面对其进行优化研究。在建立太阳能水源热泵耦合系统应用模型的基础上,用瞬时系统模拟程序(Transient system simulation program,TRNSYS)软件搭建系统计算模型,以系统的设计参数如:太阳能集热器面积、储热水箱体积及集热器倾角等为变量,利用GENOPT软件对系统进行优化。并以系统运行控制参数如:集热器供回水温差和供暖末端供回水温差为变量分析系统性能参数(Coefficient of performance,COP),分析系统节能潜力。该文以北京某别墅为研究对象进行优化,结果表明系统COP升高、性能得到改善。研究结果为太阳能热泵系统优化提供了一定的理论依据。

沼气工程罐内盘管加热传热速率与效率分析

国内沼气工程中广泛采用的加热方式——罐内盘管加热。从热力学角度出发,基于热力学第一、第二定律,对影响罐内加热的各因素从传热速率与传热效率方面进行分析。研究表明,从传热速率-总传热系数角度分析,选用热导率在15 W·m-1·K-1以上的厚管壁管径,同时采用低转速的搅拌方式能实现最大化的传热速率。另外,从传热效率-有效能角度对传热过程进行能耗分析,在逆流搅拌下,提高冷物料进口温度可以减少换热的不可逆性,可增加传热过程有效能的利用率。研究结果为实现沼气工程罐内加热过程传热速率与效率统一,达到能量的最优化利用提供理论参考。

浮顶储油罐传热系数的变化规律及影响因素研究

目前国内外常用的地上大型原油储罐主要是浮顶罐,研究其传热系数的变化规律对于降低储罐生产能耗,节约成本具有重要的现实意义。在建立浮顶罐内原油理论模型基础上,为避免由于平均温度的不当选取,使得计算误差不断得到放大,采用分步集总参数法计算浮顶储油罐的传热系数,通过对浮顶类型、储罐液位、储罐体积、外界环境温度、风速等影响因素的分析,总结浮顶罐罐底、罐壁、罐顶以及总传热系数变化规律,为准确预测大型浮顶储油温降提供了理论依据。

西北地区太阳能采暖系统储热水箱热损失试验研究

以西北新农村117.07 m^2的单体建筑太阳能采暖系统为研究对象,以12月15日为例,得出储热水箱热损失主要发生在自然冷却阶段,当日储热水箱的总热损系数为5.68 W/℃,总热量损失为9.49 MJ.再选取其余11个典型日的试验数据对储热水箱总热损系数和总热损失各影响因素进行拟合,储热水箱总热损失由于受到环境温度和室外风速的影响,储热水箱的温度也随之变化.研究结果表明:平均环境温度每降低1℃,储热水箱总热损失增加0.067 MJ;室外风速每增加1 m/s,储热水箱总热损失增加0.042 MJ;储热水箱平均温度每降低1℃,储热水箱总热损失增加0.068 MJ;储热水箱温度变化幅度每增加1℃,储热水箱总热损失增加1.641 MJ.针对储热水箱热损失分析及室内热环境现状,提出将储热水箱置于室内以增强储热水箱储热能力和改善建筑室内舒适度.

新型贮热水箱的热性能研究

对太阳热水器贮热水箱的结构进行改进，并从平均日效率和平均热损系数两个方面对太阳热水器进行实验研究。结果表明：与常规系统相比，采用新型贮热水箱的太阳热水系统平均热损系数下降1．35～3．42w／（m2．K）。平均日效率提高2．37％～4．02％。

基于NTU的太阳能溶液集热/再生器性能分析

太阳能溶液集热/再生器是集太阳能光热转化和溶液再生于一体的装置,它能有效实现太阳能溶液除湿蒸发冷却系统的溶液再生。通过自定义总温差(ΔT0)和量纲1散热系数(hz)两个变量,得到以传热单元数为自变量的量纲1耦合传热、传质模型,并通过与相关实验对比对模型进行了验证。通过对空气和溶液入口参数变化对溶液集热再生性能影响分析,发现空气入口温度提高12℃、湿度降低12 g·kg-1,溶液出口浓度升幅分别提高30%和70%以上;溶液入口温度提高30℃,溶液出口浓度升幅提高160%以上。对4组量纲群分析,得到传热单元数NTU、流量比ASMR、总温差ΔT0和Lewis数Le的增加都能促进溶液再生。逆流再生比顺流再生的出口浓度增幅能提高10%左右。

窗传热损失的计算方法

由自洞口引起的传热损失不仅同窗构造有关，还同与其相连结的墙的构造及连接方式有关，应用自编的二维计算软件，计算不同构造形式的窗洞口的传热损失，并引进线传热系数的概念对计算进行简化。同时给出不同结构墙体及不同窗户类型情况下整窗传热系数，以供设计者参考。

1000MW超超临界汽轮机排汽焓和冷端能量损失模型

建立凝汽式汽轮机冷源损失热量和排汽焓的计算模型,实时分析负荷和机组状态对冷端损失、低压缸排汽湿度和凝汽器总体换热系数的影响规律。基于别尔曼公式的形式,提出凝汽器总体换热系数的经验预测公式。结果表明,冷端能量损失百分比随负荷增大而单调降低。冷端能量损失占机组总输入能量的48.4%,占总能量损耗的85%~88%。低压缸排汽焓随负荷增加而单调降低,排汽湿度随负荷增加而单调增大。低负荷下,低压缸排汽为微过热蒸汽;高负荷下,低压缸排汽为饱和湿蒸汽。凝汽器总体换热系数随负荷增加而单调增加,且正比于低压缸排汽流量。

新V型内聚光CPC热管式真空管集热器的热性能

基于圆管型复合抛物聚光器(CPC)的研究,由于接受体和CPC反光板之间存在缝隙而造成大量漏光损失,设计了一种可以减少漏光损失和热损的新V型CPC反光板,并综合利用热管式真空管集热器的优越性,开发出一种新V型内聚光CPC热管式真空管集热器。首先给出了其设计结构,并对其进行传热分析,推导出该型集热器的集热效率、总热损系数的计算方法,再进行室外动态性能试验,测定了它的效率曲线,试验结果与理论计算值较符合。

槽式太阳能系统导热油储罐的散热特性

实验研究槽式太阳能系统中导热油储罐的散热特性.储罐散热量随导热油降温而逐渐减小,储罐外壁面温度受储罐结构和环境温度影响很大,由此提出以储罐外壁表面平均温度为基础的热损失计算方法.储罐总热阻包括罐内保温层和罐外热阻,罐外热阻主要由辐射和自然对流组成.结合实验结果与表面平均温度计算法,提出罐内保温层传热关联式、储罐外壁辐射热损失关联式、罐外大空间自然对流散热关联式,为槽式太阳能储热系统的研究提供基础数据.

翅片热管式真空集热管的热性能研究

设计一种翅片热管式真空集热管,以翅片热管式真空集热管为研究对象,综合考虑影响其热性能的主要因素,建立总热损失系数及瞬时热效率等热性能参数的数学模型,提出该模型的计算方法,并测定效率曲线。同时,搭建室外热性能动态实验测试平台,将集热管的热性能模拟值与实测数据进行对比分析,结果表明建立的模型准确可靠,对于改进集热管设计和预示集热管性能均具有一定的指导意义。且翅片热管式真空集热管具有较好的集热能力,完全能够满足低温热利用的要求。

考虑风电消纳的热电厂蓄热罐效益成本分析

在电-热联合系统中,应用大容量储热可提高电力系统运行控制的灵活性,从而提升系统消纳风电的能力。针对蓄热罐配置的效益成本问题,建立了热电厂配置蓄热罐方案的成本效益模型,将含储热的电力系统电热综合调度模型所得的参数代入,计算得到热电厂配置蓄热罐的总收益。仿真算例采用MATLAB中的数学规划求解器GUROBI进行求解。仿真结果表明:存在最优储热系统配置容量,使整体效益最佳;该模型能够有效分析热电厂配置蓄热罐的效益和成本。

SABRE空气预冷器流动与换热数值研究

为了掌握吸气式火箭发动机(SABRE)空气预冷器的流动换热特性,为设计相应类型的预冷器提供技术基础,针对SABRE预冷器最小周期性单元,以数值方法研究了管间距、管排数、空气入射角度及氦气/空气热容量比对预冷器流动换热的影响。研究结果表明:增大管排数和减小管间距,能够增大预冷器换热功率,降低空气出口温度,但会降低空气侧、氦气侧平均换热系数,减弱对流换热能力,增大空气侧总压损失。空气入射角度对空气侧、氦气侧换热影响微小,但对空气侧总压恢复系数影响显著。增大氦气/空气热容量比能够降低空气侧总压损失,增大空气侧、氦气侧平均换热系数,降低空气出口温度。

夹套换热水箱全玻璃真空管太阳能热水系统热性能实验研究

在晴天天气条件下,对一款夹套换热水箱全玻璃真空管太阳能热水系统进行实验,并与普通全玻璃真空管太阳能热水系统进行对比.分析实验数据得,夹套热水系统与普通热水系统相比,日有用得热量较低,平均热损因数高.由温度曲线可知,夹套热水系统水箱内水温分层比普通热水系统更为明显.

储罐浮顶舱内水性隔热保温涂料的制备

研制出一种水性隔热保温涂料,应用于储罐浮顶舱内,对大型储罐起到隔热保温的作用。重点分析了特种填料对涂料关键性能指标的影响以及填料的添加量与隔热保温效果的关系。