直热式空气源变频热泵热水系统的特性分析

模拟分析了一种直热空气源变频热泵热水系统,包括水箱模块与热泵模块的理论耦合特性和热泵系统在变工况下的运行特性,并且比较了压缩机频率每变化1Hz和冷凝温度每变化1℃对系统的影响.模拟分析表明:压缩机功率随环境温度变化的趋势为抛物线状,在20℃左右达到最高;制热量与环境温度呈正线性相关;热泵模块出热水流量随环境温度变化呈指数增长;当压缩机有效容积和吸气系数等参数不变时,制冷剂质量流量与环境温度呈正线性变化;制热COP随环境温度呈指数增长,随出水温度的升高而降低;调节频率可以更有效改善系统制热量,而降低冷凝温度从而适当降低用水温度(如42℃),可以更有效地降低功耗、增加出水流量.     

矩形渡槽流固耦合体系风致的动力性能

以排架矩形渡槽为研究对象,建立三维渡槽水流固耦合计算模型,通过自回归滑动平均(ARMA)模型模拟脉动风,采用任意拉格朗日-欧拉(ALE)方法求解渡槽和水体的耦合相互作用问题,针对不同水深工况、不同渡槽截面高宽比,计算分析渡槽流固耦合体系在风荷载随机动力作用下的横向位移、倾覆力矩及动水压力.研究结果表明:不同高宽比的渡槽随着槽内水深的变化,其流固耦合体系风致动力性能的变化规律性相近;在等流量水深工况下,截面高宽比的变化对渡槽结构的振动和稳定性有显著影响,在渡槽抗风设计中应予以重视.     

复式断面明渠缓变流的临界水深

1 问题的提出当流量一定时,明渠水流断面单位能量E_s最小时的水深称为临界水深h_c.一般求h_c的方法如下:断面单位能量式中h为断面最大水深;v为断面平均流速;g为重力加速度;α为动能校正系数.以v=Q/A_c代入式(1),并令Q、a为常数,再按临界水深条件dE_s/dh=0对式(1)求导,     

R410A/R134a双级耦合热泵系统最优中间水温实验研究

在低温工况下,双级耦合热泵系统可克服常规空气源热泵系统运行时制热量下降、系统性能系数(COP)降低等系统性能恶化的问题。当系统的其他参数不变时,耦合系统性能受中间水箱水温的影响。基于双级耦合热泵系统的简单分析,以R410A和R134a的双级耦合热泵机组为实验平台,在高温级冷凝温度50～75℃、低温级蒸发温度-30～-10℃及中间水温15～35℃的各种工况下,对影响最优中间水温的主要因素进行了实验研究。实验结果表明:当其他参数不变、中间水温发生变化时,系统COP呈现先增大后减小的趋势,系统最大COP值对应的最优中间水温始终是存在的。结合实验数据,可以发现:最优中间水温随低温级蒸发温度、高温级冷凝温度的上升而升高,其中低温级蒸发温度对最优中间水温的影响更大。在改变外部因素环境温度和供水温度的工况下,通过大量实验数据,拟合得到以蒸发温度和冷凝温度为自变量的最优中间水温的函数关联式,对优化R410A/R134a双级耦合热泵系统的实际运行具有一定指导作用。     

变冷凝工况地热有机朗肯循环发电系统

针对有机朗肯循环发电系统中冷凝介质温度随环境温度变化而变化,地热源载热流体参数恒定的问题,采用EES软件计算分析了饱和有机朗肯循环发电系统在使用工质R245fa和R601a时输出净功随冷凝介质温度变化的规律,同时分析了膨胀机最佳入口温度、膨胀比和工质流量3个主要参数的变化。结果表明：当地热流体温度为130 ℃,冷凝介质温度从30 ℃降到0 ℃时,有机工质在膨胀机入口的最佳温度升高且波动幅度达15 ℃,同时系统净输出功增长达120%;工质质量流量增加超过30%,膨胀比增大约2倍。     

高寒区引水渠道水温变化规律的试验研究

在高寒地区,抽水融冰是引水式水电站冬季运行除冰害的一种有效措施。为了更好地研究抽水融冰过程中引水渠道水温变化规律,本研究结合新疆红山嘴水电站工程的实际应用,对抽水融冰过程进行了室外水槽模拟试验。试验在实际大气温度下分别分析了相同渠水流量、不同井水流量和相同井水流量、不同渠水流量条件下,引水渠水温沿程的变化规律,结果表明:各种加井水条件下的渠水水温都比不加井水时要高,渠水水温先升高后降低,并有一峰值,峰值出现在加水点4-8 m处,说明冬季抽取地下水注入引水渠的方法是可行的;当渠水流量确定的情况下,随着井水流量的增大,渠水温度升高幅度也显著增大,增幅明显,从井水流量0.06 L/s时的0.5-1.25℃增大到井水流量0.14 L/s时的0.35-0.77℃,增幅为0.15-0.48℃左右;当井水流量确定的情况下,随着渠水流量的增大,渠水水温升高幅度减小,从渠水流量1.5 L/s时升高的0.77-1.9℃减小到渠水流量7.5 L/s时升高的0.26-0.45℃,减小幅度为0.51-1.45℃。该试验结果可为抽水融冰运行机理提供科学依据并为实际工程提供借鉴意义。     

双层刚性植被明渠水流特性实验研究

基于粒子图像测速(PIV)技术对双层刚性植被水流进行了水槽实验,分析了植被在不同流量、水深以及不同植被排布方式下对水流的影响,研究了双层刚性植被水流的纵向流速、垂向流速和紊动强度等水力特性.实验结果表明:当水深和流量相同时,线性排列的植被对水流的抑制效应强于交错排列的植被;当植被排布方式相同,流量和水深在一定范围内增大时,植被对水流的抑制效应也随之增大;双层植被的存在,使水流的流动结构及紊动特性变得更为复杂,在植被层顶部附近物理量变化最为显著.     

太阳能集热管流量和进口温度对其效率的影响

目的为了提高严寒地区太阳能与常规能源联合供暖过程中太阳能集热系统的效率,充分利用可再生能源.方法以沈阳地区某一利用太阳能与常规能源联合供暖的住宅为研究对象,对太阳能平板集热器建立数学模型,分析当集热管的进口流量和进口温度不断变化的过程中太阳能集热器吸收率的变化情况.结果当流量控制在0.04 kg/s集热器效率为58%;当流量控制在0.08 kg/s集热器效率为61%;当流量控制在0.12 kg/s集热器效率为62%;当集热器进口温度为0℃时效率为85%;当进口温度为30℃时集热器效率为25%.结论集热器涂层,透过率,进口流量以及进口温度的改变都影响太阳能集热器的热效率.     

大型高温出水热泵机组的实验研究

我国现有的大型热泵机组,出水温度大多在55℃以下.设计一款既能提供65℃高出水温度,又能够稳定提供5 500kW制热量的大型热泵机组.通过实验验证,该热泵机组在提供65℃出水温度的情况下,能够稳定提供5 500kW的制热量,可有效用于使用散热器的既有建筑热源替换.在设计工况下,环境温度在-15~5℃之间变化时,热泵满负荷时COP能够达到2.35,具有较大的能效比.随着蒸发温度的升高,热泵COP还会继续提高.实验还表明,热水流量对COP也有较大影响,当达到设计流量950t/h时,热泵COP最大.     

微型燃气轮机变工况性能实验研究

开展了30 kW回热式微型燃气轮机(简称"微燃机")的变工况实验性能研究。重点讨论了环境温度35.6℃,大气压力下燃料耗量、效率、余热量、烟温、功热比等参数随负荷的曲线变化关系,并与设计标况相应的曲线关系做对比分析。研究表明:两种工况变负荷情况下,随着输出功减少,效率明显降低,排烟温度和余热量均减小。环境温度35.6℃,输出功为额定负荷的50%时,效率值仅降低2.23%,但当输出功为额定负荷的1/10时效率值降低了52.85%。排烟温度保持在129.90℃~250.05℃,余热量34.05~94.03kW之间。当环境温度高出设计温度20℃时,相同出功量天然气耗量明显增大,效率降低,两种工况效率差值随着出功增加而增大,效率差值在3.07%~8.12%之间;余热量增加30%左右,功热比降低30%~40%。微型燃气轮机最大净输功受环境温度影响较大,环境温度高出设计温度20℃时最大净输功仅为额定功率63.07%。     

跨临界CO2制冷循环性能的研究

文中对理想的跨临界ＣＯ２制冷循环,进行了理论分析和性能计算,揭示了该循环的一些特点：对于一定的冷却器出口温度,对应一个使系统性能系数最佳的冷却压力,而且系统性能系数最佳时的冷却器出口温度与冷却压力的对应关系,可以用一个简单的代数式表示;提高蒸发温度可显著提高循环的性能系数;当冷却压力较低时,提高循环的吸气过热度,可显著地提高系统的性能系数;冷却器出口温度越高,效果越明显,当蒸发温度和冷却器出口温度较高时,减小回热器传热温差,可有效地提高系统的单位容积制冷量和性能系数．这些结论,对于跨临界ＣＯ２制冷系统的运行操作具有重要的指导作用．     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

Solar-driven high-temperature steam generation at ambient pressure

This paper demonstrates a facile solar steam generator for the generation of high-temperature steam at ambient pressure. The steam generator consists of a coiled copper tube(CCT) that serves as both solar collector and vapor heater. Both the inner and outer surfaces of the CCT are coated with black superhydrophobic copper oxide layer to improve the solar absorption, and such superhydrophobic layer prevents the condensation and clogging of water vapor during the heating process. Solar vapor is generated at the inlet of CCT through interfacial evaporation and subsequently heated inside the CCT as the vapor travels from the inlet to the outlet. By employing this approach, steam temperature that exceeds 100℃ under 1-sun illumination is demonstrated. Furthermore,steam temperature could reach as high as 250℃ under 10-sun illumination at ambient pressure. Successful sterilization experiment was also performed in this work to demonstrate the potential application of the high temperature steam generated. Such demonstrated approach helps open up the potential usage of solar-driven interfacial evaporation in applications that involve high-temperature steam, including medical sterilization,chemical manufacturing and food processing.     

油页岩固定床干馏过程三维数值模拟

主要研究了固定床内油页岩干馏过程的三维数值模拟。通过对固定床内气固相间传热传质过程的分析,建立了完整的气固两相传热传质模型,并采用多孔介质模型与流动模型相结合,将干馏过程中水分析出和干馏油气的析出过程通过用户自定义接口添加到模拟过程中。针对实际工况进行了模拟研究并与实验结果进行比对,吻合程度较好。此外,分别从进气速度和进气温度等方面进行对比分析,研究结果表明当进气速度提高0.5倍时,干馏进程加快1 600 s。当进气速度降低0.5倍时,干馏进程延缓4 200 s,换热效率明显降低。进气温度提高100℃,干馏进程加快600 s,油页岩中干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率提高约11.4%。当进气温度降低100℃时,干馏进程延缓1 300 s,干酪根热解过程前期水分最大蒸发速率降低约24.7%。在气体热载体和传质过程的共同作用下,靠近进气位置的底部颗粒与周围环境气体中水蒸气及干馏油气之间的浓度梯度小于上部颗粒,这也是固定床内上部颗粒干馏进程较慢的一个重要原因。     

地源热泵型地下连续墙内埋管换热器优化设计

根据地下连续墙内埋管换热器传热模型及埋管内流体温度场提出了地下连续墙内埋管换热器换热能力和出水温度的计算方法,并基于正交分析给出了上部建筑负荷最大时地下换热器的换热量及出水温度最高值的回归公式.在此基础上,根据出水温度最高值、单组埋管长度以及地下连续墙单幅宽度等限制条件提出了地下连续墙内埋管换热器的优化设计方法,并以上海自然博物馆地下连续墙内埋管为例进行了计算.分析表明,该优化设计方法计算简便,容易为工程设计人员所接受.     

Molecular diagnostics in a teacup: Non-Instrumented Nucleic Acid Amplification (NINA) for rapid, low cost detection of Salmonella enterica

We report on the use of a novel non-instrumented platform to enable a Loop Mediated isothermal Amplification(LAMP) based assay for Salmonella enterica.Heat energy is provided by addition of a small amount(<150 g) of boiling water,and the reaction temperature is regulated by storing latent energy at the melting temperature of a lipid-based engineered phase change material.Endpoint classification of the reaction is achieved without opening the reaction tube by observing the fluorescence of sequence-specific FRET-based assimilating probes with a simple handheld fluorometer.At or above 22℃ ambient temperature the non-instrumented devices could maintain reactions above a threshold temperature of 61℃ for over 90 min-significantly longer than the 60 min reaction time.Using the simple format,detection limits were less than 20 genome copies for reactions run at ambient temperatures ranging from 8 to 36℃.When used with a pre-enrichment step and non-instrumented DNA extraction device,trace contaminations of Salmonella in milk close to 1 CFU/mL could be reliably detected.These findings illustrate that the non-instrumented amplification approach is a simple,viable,low-cost alternative for field-based food and agricultural diagnostics or clinical applications in developing countries.     

低参数下试验回路主热交换器换热能力分析

燃料组件在高温高压试验回路中的稳态辐照考验是揭示燃料抗辐照性能以及验证新型燃料组件在投入工程应用前安全性的必经阶段。本文主要针对高温高压稳态考验,研究了低参数工况对高温高压试验回路主热交换器换热能力的影响,研究表明,两台主热交换器并联运行时的总换热功率并非总是高于单台独立运行,在一次水入口相对流量40%和温度330°C下,两台主热交换器并联运行的功率反而较单台运行时低3.9%~4.3%。同时存在一个流量转折点,在该流量转折点之上,两台主热交换器并联运行才具有实质意义。本文建立了通过分段拟合求解流量转折点的方法,整体求解了在不同一次水入口温度下的流量转折点,通过拟合求解与计算求解获得的流量转折点平均差异为0.6%,而对应的换热功率平均偏差为1.8%。并且进一步提出在低参数运行工况下,可以采用主热交换器串联的方式解决换热功率不足的问题,在一次水入口温度250°C时,串联运行时的换热功率要较单台或两台并联运行时的最大功率平均高出77.5%。     

长江上游边滩作用下的河道最大冲刷深度

摘 要：长江上游边滩多为卵石推移质边滩,通过查阅长江上游宜宾至重庆段的航道图册,利用模型相似比尺设计了不同临水面坡度的边滩,并采用理论分析和水槽试验结合的方法,研究了两种不同形态的边滩作用下河道的最大冲刷深度。研究发现：同一滩体的相同部位,当水深等水力因子相同时,冲刷深度随着试验流量的增大而增大;水深、流量等相同水力条件下,滩体的临水面坡度越大,对应的冲刷深度越大。本文建立并拟合了长江上游边滩作用下顺直段的最大冲刷深度计算公式。研究结果对于今后研究交错边滩的冲淤变化机理和维护航道安全通行具有重要意义。     

混凝土结构施工中采用冷却水管减少裂缝效果及机理分析

为了控制混凝土浇筑后所产生大量的水化热量,消散混凝土内部聚集的热量。采用数值模拟的方法,对混凝土内部温度较高位置添加不同距离的降温水管,将内部不易散失的热量,通过循环的水带走,减小内外温差,并结合现场试验进行论证。结果表明:在混凝土内部设置降温水管,流动的水可以带走一部分混凝土中由于水化热作用产生的热量,明显有效地降低混凝土内部的温度,减小内外温差;降温水管间距布置为1 m时混凝土最高温度为37℃左右,而间距布置为2 m时混凝土最高温度为60℃左右,前者小于后者,布置间距越小降温越明显;间距布置为1 m时的主拉应力为0.003 5 MPa小于间距布置为2 m的主拉应力2.1 MPa,且小于混凝土的极限拉应力2.0 MPa,有效的抑制混凝土中温度裂缝的产生,达到控制的目的。     

反算管道传热系数影响因素的敏感性分析

采用系统单因素敏感性分析方法,结合苏霍夫温降公式和现场测试数据,对反算管道传热系数K的进出站温度、管道周围介质温度、含水率和输量,五个因素进行敏感性分析。研究表明:进出站温度对反算管道总传热系数的影响最敏感,其次为含水率和输量,管道周围介质温度最不敏感;因此应尽量减小现场采集进出站温度、含水率和输量的误差,以提高K反算的精度。