内燃机分布式冷热电联供技术应用及发展趋势

分布式冷热电联产技术符合"温度对口,梯级利用"的科学用能原则,是实现节能减排的重要途径。以内燃机为动力装置的冷热电联产系统在国内外已有一定的应用,但在单元技术和系统集成技术上仍处于较低水平,系统节能率较低。新一代内燃机分布式冷热电联产技术通过吸收式除湿技术、升温型热泵技术等对内燃机缸套水低温余热进行更为有效的利用,使系统节能率上升至25%以上。本文介绍了内燃机分布式冷热电联产技术的研究现状和应用现状,对新一代内燃机分布式冷热电联产技术应用的发展趋势进行了系统分析。

基于多孔陶瓷膜的脱硫废水负压式膜蒸馏实验

目前采用多孔陶瓷膜进行膜蒸馏的技术已有不少研究,但由于膜本身的亲水特性,需要在使用前进行疏水改性,这增加了工序和成本,且疏水性随着使用过程逐渐减弱。因此,提出一种基于多孔陶瓷膜的脱硫废水负压式膜蒸馏方法,直接采用亲水性多孔陶瓷膜,通过泵的抽吸作用使膜内溶液形成负压,以防溶液渗出膜外。为探究负压式膜蒸馏的传热传质机理,通过实验对比了亲、疏水多孔陶瓷膜在不同工况下的传递特性。实验结果表明:当膜内负压值小于膜孔内溶液毛细力时,亲、疏水多孔陶瓷膜的膜孔内分别为溶液输运和水蒸气输运;当空气流量为22L/min、废水温度和流量分别为50℃和11L/h时,亲水膜的渗透通量在1.9~3.9kg/(m^(2)·h)之间,而疏水膜的渗透通量仅为0.13~0.25kg/(m^(2)·h);亲、疏水多孔陶瓷膜的热效率分别在92%和55%左右,说明亲水性多孔陶瓷膜有着更高的热效率,陶瓷膜的较高热导率有利于提升亲水膜的膜蒸馏性能;脱硫废水流量对热质传递性能影响不大,随着空气流量或者废水温度的增加,膜渗透通量随之增加。

三元硝酸熔盐高温热稳定性实验研究与机理分析

通过熔盐质量损失率和试样中NO2-含量变化状况,以及熔盐材料的热重(TG)曲线,研究了三元硝酸熔盐(53%KNO3-40%NaNO2-7%NaNO3)在空气和氮气气氛中高温条件下的热稳定性性能。结果表明,三元硝酸熔盐空气中的上限使用温度为773K,高温时存在劣化现象;而在氮气气氛中三元熔盐的热分解温度为723K。同时,从热力学和动力学角度分析得到,三元硝酸熔盐在773K以下空气中发生的反应为亚硝酸钠的分解和氧化;而在氮气气氛中三元熔盐723K以下时主要发生的是亚硝酸钠的分解反应。在氧气含量一定的情况下,氧气的扩散和亚硝酸盐的分解反应符合一级反应动力学模型。

甲烷重整热化学储能实验及数值模拟研究

通过等体积浸渍法,实验制备Pt-Ru/γ-Al2O3催化剂,对该催化剂进行活性、稳定性测试,并进行TG与TEM表征,然后建立二维固定床数值模型分析反应器内的温度场、流场与组分场分布。实验结果表明:该催化剂具有良好的催化效率及优越的稳定性,CH4在800℃时的转化率为94.1%,CO/H2比为1.03,在800℃下能连续运行500 h。模拟结果表明,建立的数值模型与实验值吻合较好,不同温度下的最大偏差不超过14.81%,能较好地反应固定床反应器内的热质传递与组分分布特性。

基于AA-CAES的综合能源系统协同优化与性能分析

构建先进绝热压缩空气储能(AA-CAES)与内燃机(ICE)和有机朗肯循环(ORC)深度耦合的综合能源系统(IES-ORCCAES),通过改变ICE的部分负荷率、ORC的烟气占比、低温烟气温度、电制冷占比和电价低谷期的储电量,实现了系统能量根据用户负荷的动态调整。基于K-均值算法将典型年负荷聚类为典型日场景集,考虑分时电价,以经济性、环保性和能效性为目标,采用并行式的遗传算法对IES-ORC-CAES和参考系统展开优化。结果表明:不同目标下,IES-ORC-CAES系统的年化运行成本、CO_(2)排放量和一次能源消耗量分别比参考系统降低了10.43%、8.19%和1.80%。此外,通过协同调节ICE、ORC和AACAES的出力,IES-ORC-CAES系统中AA-CAES和ORC在典型日1分别承担了用户电负荷的12.26%和0.10%,对减小电网压力和增加系统供能灵活性有重要意义。

大学开展能源教育的新视角

能源教育是发展低碳经济,建设资源节约型与环境友好型社会的一条直接、现实和有效的途径。探讨了大学开展能源教育的必要性与紧迫性,阐述了能源教育的人文理念是生态文明,能源教育的技术理念是科学用能,大学实施能源教育的一条有效途径是结合CDIO工程教育模式。

矩形多槽道热管传热性能的实验研究

通过对不同真空度和倾角下矩形多槽道热管的传热性能进行实验研究,重点讨论了真空度和倾角对热管启动特性和运行特性的影响。实验结果表明:较高的真空度和非0°倾角,有利于缩短热管的启动时间,优化均温性能,降低传热热阻;合适的加热功率能加快热管启动,过大的加热功率使热管出现不稳定工作现象。

基于两步法的植物油制备脂肪酸酰胺研究

以植物油合成脂肪酸酰胺是实现生物质资源高值化利用的一种重要方式。本文开发了两步反应技术(碱催化甲酯化反应合成脂肪酸甲酯,脂肪酸甲酯发生酰胺化反应生成脂肪酸酰胺),以六种不同的植物油(菜籽油、棕榈油、花生油、橄榄油、大豆油和山茶油)为原料合成脂肪酸酰胺。以菜籽油为典型植物油原料,系统考察了酰胺化反应过程中温度、时间、氨气压力和硅胶用量等工艺参数的影响,得出最佳工艺条件:反应温度130℃、反应时间15 h、起始氨气压力0.5 MPa、硅胶0.6 wt%。在最佳工艺条件下,进一步以棕榈油、花生油、橄榄油、大豆油和山茶油为底物合成脂肪酸酰胺,结果表明所测植物油的棕榈酸酰胺、硬脂酸酰胺、油酸酰胺、亚油酸酰胺和亚麻酸酰胺产率在79.5%~96.6%之间。研究表明开发的两步法技术对不同植物油合成脂肪酸酰胺具有很好的普适性,为规模化应用不同种类植物油合成脂肪酸酰胺创造了条件。

高温熔融盐蓄热系统的若干工程问题

高温熔盐蓄热单元对平衡太阳能热发电过程中的能量供求和延长日落后的发电时间有着不可替代的作用,并已经成为现代太阳能热发电站中的一个不可或缺的子系统。本文作者结合所在重点实验室的850℃的二元碳酸优态盐高温熔盐蓄热实验系统的安装与操作经验,讨论了高温熔融盐蓄热系统中常见的一些工程问题,包括熔盐输送管道的连接、熔盐回路的预防凝固和加热保温、熔盐的充装与排放、熔盐长轴泵、事故工况的研究和预防等。

熔融盐斜温层蓄热的热特性研究

对熔融盐高温斜温层蓄热过程进行较深入的理论与实验研究,建立熔融盐单相流体斜温层蓄热的瞬态热分析模型,模型考虑熔融盐的变物性。利用Fluent软件,通过求解N-S方程与能量方程,对熔融盐单相流体斜温层蓄热罐在各工况条件下的传热蓄热过程进行数值模拟。研究时间进程、初始条件以及结构尺寸等对蓄热性能的影响。结果表明:斜温层的厚度随时间的推移而增加,达到一定厚度后增加量趋缓;流体进口流速、长径比等是影响有效蓄热容量的主要因素,当进口速度为0.001m/s级、长径比为2∶1时,将减少斜温层厚度。

高温熔盐吸热器的传热研究和系统设计

本文对非均匀辐射热流密度太阳能熔盐吸热器传热过程进行了模拟研究,得到了熔盐吸热器内部的温度、传热性能等特征参数。结果表明在轴向和径向上熔盐流体温度和管壁的温度都非常不均匀,同时其综合传热性能要高于按照Sieder-Tate公式的计算值。并对10 MW塔式太阳能热发电的熔盐吸热器进行了设计和分析。

废弃印刷线路板热解表观动力学模型研究

在探讨废弃印刷线路板热解表观动力学模型时,提出采用蔡式温度积分式实现温度积分的解析解求解,避免了传统FWO温度积分近似式对温度积分展开式高阶项的省略,提高计算精度。采用Levenberg-Marqurdt优化非线性回归方法,运用1stOpt通用全局优化数值计算软件实现热解动力学三因子表观活化能、指前因子、反应级数等参数的求解。研究结果表明:①FR4型印刷线路板表观动力学三因子活化能为250.0 kJ/mol,指前因子为9.495×1019min-1,反应级数约为7.0;Teflon型印刷线路板表观动力学三因子活化能为183.42 kJ/mol,指前因子8.250×1010min-1,反应级数约为零。②Teflon型印刷线路板求解的热解模型与实验结果近乎完美性一致,FR4型线路板在主要热解温区内获得很好的预测结果。在失重率小于0.2之后的温度区域存在一定的偏差。

相变温控应用于电子设备的抗热冲击性能研究

相变温控是利用相变材料的相变过程以实现对物体温度控制的方法。以高热导率和储热密度的膨胀石墨/石蜡复合材料制作储热材料器件,构建了基于相变温控的电子器件散热模拟实验系统。研究在3种波动热负荷条件下,模拟芯片的表面温度随时间的变化情况,并与同型号传统散热器比较,分析相变温控对电子器件瞬态热管理的影响规律。实验结果表明,在同等条件下,相变温控散热实验系统的抗热冲击性能约为传统散热系统的1.4倍。将复合相变材料应用于电子器件的瞬态热管理中,可以降低电子设备的表面温度、减小温度波动幅度,保证电子电器设备运行的可靠性和稳定性。

高温熔融盐单罐蓄热模型与热性能研究

分析了高温熔融盐作为传热流体的单罐斜温层填充床式蓄热器的性能.建立了斜温层单罐蓄热系统的理论模型,并通过数值模拟计算揭示了其蓄热规律.根据系统蓄热量、蓄热能力、熵产和蓄热有效性等确定了评价蓄热器性能的方法,并分析了不同填充材料的物性对斜温层单罐蓄热系统性能的影响.结果显示,在一定的蓄热条件下,较大的导热系数不利于提高蓄热器的蓄热性能,单位体积热容较大时综合蓄热性能较好,但其系统熵增也较大.

膜式液体除湿器研究进展

膜式液体除湿技术可很好地解决传统气液直接接触填料塔式液体除湿技术中存在的除湿溶液液滴夹带问题。在膜式液体除湿技术中,湿空气和除湿溶液被半透膜隔离。该膜只允许水蒸气的透过,而严格阻止其它气体和液体的渗透。本文概述了膜式液体除湿器中常用膜材料和膜组件的研究进展,重点阐述了膜式液体除湿器中的热质共轭传递数学模型,展望了膜式液体除湿器的发展方向。容易发现,在膜材料方面,在防止溶液泄露的前提下,应降低膜内部湿传递阻力;在膜组件(膜除湿器)方面,文献中获得的流动与传热传质基本准则数为膜组件的设计和优化提供了理论依据,另外,可通过增加翅片、冷却盘管或使用椭圆形中空纤维管来强化组件除湿性能。

新型中高温蓄热技术及发展趋势

储能作为能源利用的重要环节,对工业节能和可再生能源利用具有特别重要的作用。采用高温转换、利用中高温蓄热进行稳定的能量供应,是提高利用效率的根本途径。而提高蓄热系统的传热速率、蓄热效率、蓄热容量和长期稳定性等是目前面临的重要课题,本文介绍了在中高温蓄热技术方面的最新进展及研究重点,其发展思路是开发新型高效的传热蓄热材料、发展过程可控的蓄热方式、实现蓄热系统的控制策略与集成优化。

常压下固态KNO_2热力学性质的密度泛函理论研究

采用密度泛函理论结合准谐德拜模型研究常压下300～725 K间KNO2立方结构的热力学性质,重点分析常压下定压热容、定容热容、熵、德拜温度、体膨胀系数、平衡体积和体弹模量随温度的变化.结果显示,常压下计算的定压热容随温度的变化与实验数据符合较好,而计算的熵与实验数据相差较大.计算得到KNO2的平均体膨胀系数约为1.837 8×10-5K-1,常温下(300 K)KNO2的德拜温度约为667.13K.

造纸污泥干燥焚烧的生命周期评价

以造纸污泥为研究对象,应用生命周期评价方法对造纸污泥干燥焚烧的生命周期进行清单分析,以获得造纸污泥干燥焚烧处理方式的能耗及其对环境的影响,实现对全球变暖(GW)、大气酸化(AC)、水体富营养化(NE)以及烟尘和灰尘(SA)等环境影响的定量化,以获得污泥处理对环境影响的程度和趋势。

肋板正方形通道传热与流动特性

根据质量、动量、能量守恒定律,采用SIMPLEC算法,对空气在内置肋板正方形通道的传热与流阻特性进行数值模拟,分析了不同攻角和开缝位置对通道传热综合性能的影响;通过对局部流场、温度场、热流密度、绝对涡量、阻力因子的分析揭示了空气在内置肋板正方形通道的传热强化与流动减阻机制。结果表明:攻角为30°时通道的传热综合性能最佳,在此基础上进行肋板的底部开缝可以进一步降低阻力和强化传热速率,提高传热综合性能;通道内加装肋板可以导流通道二次流,均化通道流场,加强近壁区流体与主流区流体的置换程度,从而提高通道的传热速率;绝对涡量可以表征单一二次流的强化,但不能完全表征开缝通道的传热强化现象;肋板攻角及开缝的流动减阻主要降低了通道的形体阻力。

以创新设计为导向的CDIO工程教育培养模式

CDIO工程教育模式是近年来国际工程教育改革的最新成果,在国内逐渐受到关注。采用系统的观点,对CDIO工程教育相关的各个要素:学校、学生、老师、项目、方法等方面进行了分析,并对CDIO工程教育的本土化实践模式——"卓越工程师培养计划"进行了探讨,指出要紧紧抓住CDIO工程教育的主旋律——创新,不断发现、改进并消除整个系统中效率低下的子系统。