热科学教学课程体系的改革建设

近几年 ,我们热能动力专业从课程设置到课程内容都作了较大的调整。我们首先确立了热科学教学体系的基本框架 ,然后对实验课程体系建设、计算机及自动控制技术在热能动力专业的应用和促使选修课成为必修课重要补充等几个重要的教育环节进行重点建设 ,已取得一些明显的效果。

空气源热泵热水系统即刻加热模式和循环加热模式的对比

建立了空气源热泵在即刻加热(即热)模式和循环加热(循环)模式下制取热水的对比试验台,并对两种模式制取热水的运行性能作了对比研究。在环境温度为(19±0.5)℃条件下,分别将176kg热水从初温20℃加热至55℃,即热模式平均COP比循环模式高出24%,同时冷凝加热功率也提高了约20%。结果表明,即热模式不仅具有更高的COP,还具有更高的冷凝加热功率,节约了电能消耗,缩短了加热时间。同时即热模式下冷凝压力、压缩比、压缩机最高出口温度等重要参数都要优于循环模式。显示出了空气源热泵热水系统在即热模式下具有更优越的热泵性能。

陶瓷微球填充型隔热涂料的有效导热系数

利用SEM对一种陶瓷微球填充型隔热涂料进行了分析,在此基础上运用数值单元体法建立了计算其有效导热系数的模型.分别讨论了球壁厚度、球壁有效导热系数及陶瓷微球填充率等3个主要因素对该涂料有效导热系数的影响.为验证计算结果,利用稳态平板法测试了几种隔热涂料的导热系数.研究发现:选用壁面薄的陶瓷微球可制成性能较好的隔热涂料;陶瓷球壁的有效导热系数对涂料的有效导热系数影响很大,前者必须很低,比如小于0.05 W/(m.K),才可显著降低涂料有效导热系数;增加填充率可明显降低涂料有效导热系数;填充陶瓷微球确可改善涂料隔热性能,但程度有限.

有机朗肯循环热电联供系统的实验研究

有机朗肯循环低温热力循环性能优越,易于小型化和自动运行,非常适合于分布式热电联供系统。依托已有的ORC-CHP实验平台,对热源温度101℃,膨胀机乏汽余热利用温度21.6～48.7℃时系统的热力性能进行了实验研究。在该温度范围内,ORC-CHP系统的综合能量效率96%～97%,其中热功转换效率4.4%～5.1%,乏汽余热利用效率91%～92%;从可用能角度出发,系统综合可用能效率50.0%～75.3%,其中热功可用能效率24.4%～19.2%,乏汽余热可用能效率25.7%～56.2%。实验表明该系统可以高效利用膨胀机乏汽余热,明显提高了有机朗肯循环的综合利用效率。

新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统的模拟研究

提出了一种新型的与建筑一体化太阳能双效集热器系统,该系统有两种工作模式:在冬季的被动采暖工作模式和在其他无需供暖时期的集热水工作模式.针对该新型系统的两种工作模式分别建立了与建筑耦合传热计算模型并进行了模拟计算.模拟结果表明:在冬季被动采暖工作模式下,在外环境平均温度只有2.8℃的给定模拟条件下,系统可以使房间温度最高提高至27.4℃,系统被动采暖性能优异;在自然循环集热水工作模式下,在给定模拟条件下,系统集热效率为54.8%,太阳得热总量为4.32MJ/m2.

基于长径比修正的飞艇对流换热准则关系式研究

飞艇热控制是平流层飞艇应用中涉及的关键技术之一,而外部对流换热是平流层飞艇热控制的重要影响因素.为了准确预测飞艇换热,基于数值模拟,建立基于飞艇长径比的对流换热准则关系式,并与实验结果比较,发现其预测误差为±7%.与0°攻角换热相比,15°攻角时迎风面换热比背风面增大了10%左右,而总体换热增大7%.

应用于热光伏系统中的多孔介质燃烧器

为提供热光伏系统均匀的高温辐射源,利用SiC多孔介质作为燃烧媒介,组织丙烷燃烧,并结合回热、预热等手段以提高燃烧温度。结果发现,燃烧功率为4.3 kW时,多孔介质表面温度最高可达1000℃以上。低当量比燃烧可使表面温度梯度更低,当量比0.5时为1.07℃/mm。回热显著提高了多孔介质表面温度。

双效并联溴化锂吸收式制冷系统双热源工作模式的理论研究

对双效并联溴化锂吸收式制冷系统双热源工作模式的热性能进行了理论研究,分析了低压发生器所消耗的热量及系统运转参数的变化对系统热性能的影响.计算结果显示:在双热源工作模式下,随着低压发生器所消耗热量的变化,为保证系统的正常运行,需要对溶液流量进行调节控制;随着低压发生器所消耗热量的增加,系统的节能效果更好,运行费用更低;溶液分配比的可调节范围随着运转条件的变化而变化.

热探针法测定烟草导热系数的实验研究

烟草的霉变炭化是烟草储存过程中主要敌害之一。烟草的燃烧与其他可燃物的燃烧有所不同 ,主要以阴燃为主 ,烟堆垛或烟捆、烟包在一定的温度、湿度下内部就会阴燃炭化 ,并逐步扩大 ,造成不必要的浪费和损失。烟草内部阴燃扩展过程中热传导起主导作用 ,烟草的导热系数是非常重要的参数。文章介绍了用热探针法测量烟草导热系数的原理和方法 ,该方法可直接用于烟草企业对烟草导热系数的测量。

光伏电池覆盖率和玻璃盖板对光伏太阳能热泵系统综合性能的影响

光伏太阳能热泵(PV-SAHP)系统具备光电、光热综合利用能力.在该系统中,光伏电池覆盖率的改变,会对系统的光电性能和光热性能产生完全相反的影响:覆盖率减小,系统得热增加,光电输出功率则减小;另一方面,在蒸发器表面加置玻璃盖板,同样会对系统的光电、光热性能产生类似的影响.为此,基于系统的动态分布参数模型,参考热力学第二定律,以系统的炬用效率为判据,研究光伏电池覆盖率和蒸发器玻璃盖板对系统综合性能的影响.结果显示,覆盖率的增大能够明显提高系统的综合性能;而加置玻璃盖板则会导致系统综合性能的下降.

周期性环境条件下相变材料对系统热控效果的影响

运行于户外周期性环境条件下的热控系统在工业领域有重要应用价值,降低系统能耗和提高温控效果是其性能改进关键所在.为此,采用实验和仿真手段研究了热控系统围护结构中相变材料(PCM)对系统热控效果的影响.典型气象日研究结果表明,相较于聚苯乙烯,PCM在广州地区能显著降低系统能耗(75.4%)、目标表面温度波动幅度(76.1%)和轴向温差(56.9%),在南京和吐鲁番地区可分别降低目标表面温度波动幅度41.3%和30.6%,但对系统能耗和目标轴向温差无改善;典型气象年结果表明,PCM在广州地区同样表现出热控优势,但热控效果对控温设定点、PCM相变范围和环境温度波动有很强的依赖性,当所选PCM相变范围包含控温设定点且与环境温度波动范围一致时,PCM能最大限度提高热控效果.

周期性环境条件下围护结构热物性对系统能耗及目标热控效果的影响

研究探讨了周期性环境条件下,围护结构材料的热物性对主动通风式热控系统的能耗和目标表面温度时间稳定性及空间均匀性等热控效果的影响。基于简化模型遍历分析了实际气象条件下,围护结构的导热系数和体积比热容两个关键参数对系统平均功耗及目标热控效果的影响,发现体积比热容的影响对材料导热系数的取值及进风温度与环境日平均温度相对高低有很强的依赖性。环境日平均温度高于或低于进风温度时,系统平均功耗及目标热控效果的主导因素为导热系数。环境日平均温度与进风温度接近时,在导热系数小于0.1 W/(m·K)的情况下,体积比热容对系统平均功耗及热控效果影响较小;但导热系数高于0.1 W/(m·K)时,增大体积比热容可降低系统平均功耗且提高目标表面温度时间稳定性及空间均匀性。

热工课程体系中学生创新思维的培养

本文认为创新人才须具备三个基本要素 :一是拥有丰富的特别是自己研究的前沿领域的知识 ,二是掌握科学的思维方法 ,三是锻炼造就科学创新的个性品质 ,而这些素质主要是在大学学习阶段获得的。因此进行创新思维教育是大学教育的核心和精髓 ,是大学人才培养的关键。根据上述认识 ,笔者在热工课程体系教学中 ,有的放矢地对学生进行创新思维的培养 。

新型光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统

光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统将太阳能环形热管循环模式和太阳能热泵循环模式有机结合,两者采用相同的工质,共用一个PVT蒸发器和冷凝器。当太阳辐照强度较强,工质在PVT蒸发器中的温度高于冷凝器中的温度时,可以利用环形热管模式制热;当太阳辐照强度较弱或工质在PVT蒸发器中与冷凝器中的温差无法满足环形热管模式运行时,可以利用热泵模式制热。两种模式既能够独立运行,又可以互相切换,确保热能的稳定供应,同时能够明显降低系统耗电量。搭建了光伏-太阳能环形热管/热泵复合系统实验平台,对复合系统在环形热管模式和热泵模式独立运行时的瞬时性能和全天性能进行了实验研究。

局部铺设热水盘管墙体辐射系统模拟及铺设面积对热舒适的影响

针对墙体辐射供暖系统进行了模拟计算,提出局部铺设热水盘管的构想.利用Fluent进行模拟计算,分析了非稳态下的墙体热流密度、平均温度和温度场分布,并对不同铺设面积的居室热舒适性进行了分析.计算结果表明,在进出水温差为5℃、热水流量是0.3 m3·h-1且管间距为250mm的前提下,局部铺设墙体热水盘管的铺设面积占全部铺设的2/3时,室内便能达到人体热舒适要求,此时平均期望满意度(PMV)为-0.28,期望不满意度(PPD)为7%;局部铺设的铺设面积占全部铺设的5/6时,室内热环境最舒适,PMV为+0.14,PPD为5%;当全部铺设时热舒适度反而下降了,此时PMV为+0.5,PPD为10%.局部铺设相对于整面铺设可节约材料,并在保证人体热舒适的前提下有效节能.

内燃机余热回收分流式二氧化碳动力循环系统经济性分析

相较于不分流余热回收系统,含有分流设计的CO_(2)跨临界动力循环内燃机余热回收系统可以有效避免各换热器之间的温度干涉,提高烟气余热利用率和回热器效率,进一步提高余热回收系统的做功能力,但更加复杂的系统不可避免地增加了系统各项成本。对此,基于MATLAB平台,建立了该系统的经济性模型,采用单位发电量成本CUEC、换热器面积功率比rAPR和环境回收期tEPP作为评价参数,综合考虑净功率、系统小型化潜力和环境经济性来评估分流系统的经济性潜力。结果表明:分流系统在膨胀机入口温度约505 K、入口压力约13.5 MPa的较大工况范围内CUEC指标存在优势;在膨胀机入口温度高于473 K时,分流系统的rAPR存在明显优势,相较不分流系统最高改善11.6%;tEPP指标在所有工况下均优于不分流系统;当膨胀机入口温度高于480 K时,分流系统在经济性上具有更大优势。最后,针对未来研究方向,给出了对经济性参数进行多目标优化、开展余热回收系统与内燃机耦合的相关研究等建议。

中餐炒菜灶的系统热效率分析

传统的鼓风式中餐炒菜灶热效率仅为20%左右,通过增加辐射壁,可强化传统炒菜灶的燃烧与换热过程,提高系统热效率。采用均匀搅拌反应器(PSR)模型,研究了炉内的燃烧与换热过程,建立了相应的传热模型,并对系统热效率进行了分析。研究发现改造后的新型中餐炒菜灶热效率有大幅度提高,具有显著的节能效果和应用前景。

太阳能驱动第二类吸收式热泵海水淡化系统能量分析

第二类吸收式热泵可提升低温热能的温度,基于此提出一种基于太阳能驱动第二类吸收式热泵的海水淡化系统.该系统通过第二类吸收式热泵提升太阳能集热器热源温度对海水进行加热蒸发,再对蒸气冷凝得到淡水,同时预热海水.通过对系统中各组件进行能量分析、[火用]分析,获得了系统性能随时间变化规律,并比较了有无冷凝器预热对系统性能的影响.结果表明,通过冷凝器预热海水,系统平均热效率提高了12.9%,平均[火用]效率提高了16.2%,平均淡水产量相对提高了29.2%.

新型太阳能集热技术对黄山徽派建筑太阳能采暖贡献率分析

以位于中国安徽省黄山地区的一幢长10m,宽8m,高10m的三层民用徽派建筑为对象,进行采暖季太阳能贡献率分析。该建筑采用了瓦型太阳能双效集热模块和可翻转百叶型太阳能集热墙等两种新型太阳能集热技术,在采暖季利用太阳能来辅助采暖。其中瓦型太阳能双效集热模块和可翻转百叶型太阳能集热墙的平均集热效率可以达到50%和30%,建筑的太阳能贡献率能达到59%,结果表明新型太阳能集热技术能充分利用太阳能,可节约大量的采暖能耗。

水泥窑余热锅炉煮炉方法和工程实践

本文介绍了干法水泥窑余热锅炉的工艺及特点,分析了余热锅炉调试阶段煮炉方法和注意事项,对水泥窑余热锅炉煮炉时加药取水点、强制加药泵等选择和选型提出了具体的建议和要求。