基于蒸汽压缩技术的热泵蒸汽系统热力性能分析

热泵蒸汽技术相比电锅炉及燃煤、燃气锅炉制取蒸汽,具有更高的一次能源利用效率,并且不产生CO2和NOx,符合我国节能环保发展战略。本文提出一种基于蒸汽压缩技术的热泵蒸汽系统,采用两级冷凝直接制取低压蒸汽,再通过蒸汽压缩升压至0.7MPa。并基于EES软件建立数值模型,分析冷凝温度Tcond、蒸发温度Tevap、经济器温度Tecon、喷气率βg对冷媒压缩机功耗Wrefri、蒸汽压缩机功耗Wvapor和系统能效系数COP的影响。结果如下:基于蒸汽压缩的热泵蒸汽系统,制取165℃的饱和蒸汽,在Tevap为50℃、Tcond为93℃时,系统COP为2.996,制取1t蒸汽消耗功率仅为247k W·h;系统COP随Tevap的升高逐渐增大,但是Tevap的升高需要更高的热源温度;蒸发温度不变时,系统存在最佳的Tcond、中间冷却温度Tecon和喷气率βg,当蒸发温度Tevap为50℃,最佳冷凝温度Tcond为93℃时,最佳经济器温度Tecon为65℃,最佳喷气率βg为0.13。

带定形PCM的相变贮能式地板辐射采暖系统热性能的数值模拟

该文提出了以一种定形相变材料作为贮热介质的新型地板辐射采暖系统 ,建立了相应的理论模型 ,并作了数值模拟。研究发现熔点在 32℃左右的定形相变材料是该系统较理想的贮热材料。计算结果表明相变贮能式地板辐射采暖系统控制简单 ,不仅节省能源 ,而且能提供舒适的热环境。

太阳能光伏光热一体化系统的实验研究

为提高太阳能的利用率同时得到可资利用的热水和电力,将小型贮能式光伏系统与家用平板型太阳热水器结合起来,把光伏电池组件层压在热水器的扁盒式铝合金集热板上,构成一套光伏光热(PV/T)一体化系统,并在合肥地区进行了自然循环模式下的光电光热性能测试。实验结果表明,在晴朗或多云的天气条件下实验系统日平均热效率可达40%,日平均发电效率约9.5%,系统综合性能效率多在60%以上,比单独的光伏或热水系统效率有显著提高。

烟草导热系数与含水率、堆密度的综合关系

综合了本课题组长期对烟草导热系数的研究成果,推导出了烟叶和烟丝堆积床等效导热系数与含水率及堆密度的关系式,其计算值与实验值很吻合,并给出了根据一般含湿状态的实验数据得到的若干种不同产地不同级别烟草导热系数基准参数.这一工作为建立烟草热物性数据库奠定了的基础,并推进了对多孔介质导热系数研究的深度.

微探针法测量低温下生物材料导热系数研究

低温下导热系数测定对生物器官的低温保存、低温外科医学及数值模拟计算至关重要。在分析微热针法测量原理和铜电阻线热源温度特性的基础上 ,提出一种适用于宽温区导热系数测量的新方法。理论和实验研究表明本方法可以方便准确地测定生物材料及其在低温下发生相变后的导热系数。在 - 5 0～ 4 0℃温区对标准样品乙二醇和氯化钙水溶液的测量表明 ,测量误差 <4 %。对探针温升引起的加热功率的变化对测量结果的影响分析说明了控制探针温升的必要性。

烟草导热系数与含水率的变化关系

推导出了烟草导热系数与湿基含水率的关系式 ,并用实验测定值检验了推算式的精度 .对于烟叶堆积床 ,推算值与实验测定值的绝对平均偏差为 1 .75 % ,算术平均偏差为 0 .1 5 % ;对于烟丝堆积床 ,推算值与实验测定值的绝对平均偏差为 2 .36% ,算术平均偏差为 0 .2 5 % .其精度均满足工程需求 .

预测复合材料导热系数的热阻网络法

借助计算机模拟复合材料的空间结构,直接迭代求解热阻网络,得到复合材料的导热系数。分析了在随机分布条件下取样尺度对导热系数的影响,以及二维和三维条件下导热的差别。与文献中实验数据的比较表明,所述方法能够较好地预示颗粒弥散型复合材料的导热系数。

基于蒙特卡洛反演的热探针导热系数测量方法

基于热探针导热问题微分方程的精确解,提出了利用蒙特卡洛反演测量导热系数的方法.该方法充分考虑探针热容和直径的影响,在较短的测量时间内不需要对实验点进行任何取舍,就能准确得出待测样品的导热系数.测量结果表明,采用该方法对于水、甘油、硅油以及无水乙醇的平均测量误差约为0.8%;其中对于无水乙醇这类很难用热探针方法准确测量的液体,其测量误差也在1.5%以内,测量精度明显高于传统的热探针方法.利用该方法测量了不同体积浓度下碳化硅(SiC)纳米颗粒悬浮液的导热系数.

一种测定生物组织在233～293K温区导热系数的方法

微珠状热敏电阻作为球形热源传热模型的基础上 ,提出适用于较宽温区生物组织导热系数测量的方法 ,同时为解决小尺度生物组织的测量提供了有效途径 .对标准样品在 2 33～ 31 3K温度范围导热系数测量的最大误差为 5.1 % .在 2 33～ 2 93K温度范围内对家兔新鲜离体器官心脏、肝脏、肾脏和颈动脉血管的导热系数进行了实验测定 ,结果表明生物组织在低温下的导热系数与冰的相差很大 .

一种可测定生物体体表热导系数的装置

建立一台可测定生物体体表热导系数的试验装置。首先试验测定标准试样一新鲜甘油（ＡＲ级）及熔融石英玻璃（９９．９％ ＳｉＯ２），其结果与 ＴＰＲＣ推荐值偏差≤ ０．７％；其次用试验方法证实本文所利用的Ｔａｋｅｇｏｓｈｉ理论模型的适用性；最后，根据生物活体会产生代谢热并维持恒定体温的特点，指出应用本装置去测定生物活体体表热导系数时必须满足的若干前提条件。

强制循环式太阳热水系统动态特性分析

基于集热器、水箱及换热器等部件热模型 ,对晴天无负荷条件下运行的强制循环式太阳能热水系统进行数值模拟 ,分析了贮热水箱内温度分层、水量、高径比和水流率等对瞬时集热效率和系统日效率的影响。特别探讨了带热交换器的复合回路系统在两种介质热容流率比值改变时 ,系统热性能变化规律。对设计和控制运行强制循环式太阳热水系统提出了一些建议。

管内流体换热式相变贮能系统的效率分析

通过对管内流体换热和管外相变材料(PCM)发生相变的贮能换热系统模型的分析和求解,研究了贮能单元的尺度特性、Peclet数、Stefan数和PCM导热性能的影响,探讨优化系统效率的可行途径.对典型的以水为换热介质和以石蜡为PCM的贮能单元的研究结果表明,PCM内部的传热强化是提高贮能效率的关键因素.

一种紧凑式喷雾冷却系统的传热特性仿真分析

喷雾冷却被认为是一种潜在的航天器热排散技术。文章提出了一种紧凑式喷雾冷却系统,并分别对该喷雾冷却系统中的发热壁面、蒸汽冷凝器及液体冷却器三个主要部件建立传热模型,编制喷雾冷却系统传热特性仿真程序。利用该仿真软件,研究了壁面加热升温过程的系统运行特性及蒸汽冷凝器冷凝水流量对喷雾冷却系统运行特性的影响。该工作对理解喷雾冷却的系统运行特性及下一步的工程应用奠定了一定的理论基础。

TPV系统热辐射发电模块数值分析

建立TPV系统热辐射发电模块的数理模型,通过数值模拟获得SiC辐射器分别配合GaSb和Si电池所构成的TPV系统的输出伏安特性曲线;以GaSb电池为例,分别分析SiC辐射器温度和电池温度对系统性能的影响,得出如下结论:辐射器温度升高,系统输出电能密度迅速增大,电池效率稳步提高,辐射器温度从1 400 K升至1 900 K,系统输出电能密度从0.67 W.cm-2增至5.43 W.cm-2,电池效率从16.3%上升到24.8%;电池温度升高导致系统性能下降,电池温度每升高10 K,系统输出电能密度减少约0.15 W.cm-2,电池效率也大幅下降.最后讨论与GaSb匹配的一种选择性辐射器的辐射能量分布情况,与SiC辐射器相比,选择性辐射器可以显著减少辐射能量中的不可用部分,从而有效提高系统的性能与稳定性.

热线与冷线相结合的非绝热流动测量技术

本文采用热线与冷线相结合的技术研究非绝热流动问题,提出了用冷线测量当地温度,并修正热线测量数据,以消除速度探头的温度影响,同时还可以给我们提供流场的平均温度及其脉动,以及温度通量等参数。该技术使得热线用于非绝热流动场测试,特别是对温度脉动或温度梯度较大的流动场精确测试变得容易。

间接膨胀式太阳能多功能热泵系统换热性能的实验研究

间接膨胀式太阳能多功能热泵系统(indirect expansion solar assisted multifunction domestic heat pump,IESA-MDHP)的运行性能受到多种因素影响,利用带有太阳模拟发射器的焓差实验室可定量检测热泵系统的运行性能,并对不同条件下的运行性能进行比较。该文在稳定的外界条件下,对IESA-MDHP系统在太阳能制热水模式和太阳能制热模式下运行的换热性能进行实验研究。结果表明,在太阳能制热水模式中,随着水箱初温升高,蒸发侧和冷凝侧换热功率均会提高,在制热水的同时,向系统输入太阳辐照,与无辐照时相比,辐照强度从0 W/m^2上升到500 W/m^2时,系统在蒸发侧和冷凝侧的平均换热功率可分别提高30.11%和37.46%,平均COP可提高32.27%;在太阳能制热模式中,水箱作为系统的蒸发热源,水箱初始温度越高,蒸发侧换热功率越大,对应的冷凝侧换热功率随之增大。

热光伏系统中透明导电氧化物滤波器的优化分析

建立了透明导电氧化物（TCOs）滤波器的理论模型，分析了载流子浓度和迁移率对其光学性能的影响。计算了TCOs滤波器应用于以GaSb电池为转换器的热光伏（TPV）系统的最佳载流子浓度和薄膜厚度，最后讨论了石英玻璃衬底厚度的影响。得出以下结论：辐射器温度为1400～1600K时，匹配Al2O3／Er3Al5O12熔融陶瓷选择性辐射器的TCOs滤波器的最优载流子浓度、薄膜厚度区间分别为（4．3～4．4）×10^20 cm^-3、389～399nm，而匹配SiC灰体辐射器的则为（4．4～4．6）×10^20 cm^-3、382～383nm；石英玻璃衬底的厚度对TCOs滤波器性能的影响很小，可以忽略。辐射器温度为1500K时，Al2O3／Er3Al5O12选择性辐射器／TCOS滤波器／GaSh电池的TPV系统输出电功率密度为0．38w／cm^2，光谱效率和TPV效率分别为56．6％和16．7％．

非接触红外测温在火焰加热系统中的应用及局限性

综述了非接触红外测温法的基本原理,重点介绍了利用红外光进行火焰温度测量的几种方法的基本原理及其在一些火焰温度场测量中的应用,并指出了各种测温方法的局限性。最后还展望了非接触红外测温将来的研究方向。

采用辐射热阻网络法对热光伏系统热分析

采用辐射热阻网络方法建立了热光伏(TPV)系统的辐射换热模型,并指出不考虑石英玻璃管对辐射光子可能的波长转换作用会导致计算所得的石英玻璃管的光谱发射功率密度与普朗克定律相违背。采用添加单色波热源的方式对辐射换热模型进行了修正,得到了系统的辐射热流密度、光谱效率和石英玻璃管的等效辐射温度等一些重要参数,与参考文献中结果吻合较好。

不同管间距热管PV/T系统中光电/光热性能的对比研究

提出一种新型的热管光电/光热(photovoltaic/thermal,PV/T)综合利用系统,该系统可同时产生电能和热能,与传统的水循环PV/T系统相比,热管PV/T系统可避免系统在高纬度地区冬季结冻问题,拓展了PV/T系统的适用范围。主要对热管间距分别为80mm和140mm的PV/T系统进行热效率、电效率和光电光热综合效率的实验测试,分析系统在晴朗天气和多云条件下的光电光热性能。实验结果表明热管PV/T系统的热效率在40%以上,日平均发电效率约10%,系统的综合效率在50%以上,且小管间距(80mm)PV/T系统的光电和光热转换效率比大管间距(140mm)PV/T系统的高,减小热管间距对系统光电性能的影响大于对光热性能的影响。