复合热源热泵集热/蒸发器的结构优化模拟

为了提升直膨式太阳能-空气复合热源热泵的性能,需要优化集热/蒸发器的结构,为此,建立集热/蒸发器的一维稳态传热数学模型和热泵系统模型,并利用已有实验装置验证其准确性。利用模型计算的集热效率作为评价指标,通过正交试验法和数值模拟分析翅片管的结构参数对集热/蒸发器热力性能的影响;选取单位翅片面积集热量作为经济评价指标,对比不同换热面积下采用最佳结构时的集热性能;采用南京地区典型气象年参数,在空气侧总换热面积相同的条件下选取9种结构,模拟计算不同结构下集热/蒸发器的集热效率和系统全年能效比。研究结果表明:翅片间距、铜管内径和翅片高度对集热效率影响最大,且在一定范围内这3个结构参数的影响规律一致,即在所选取的范围内集热效率可以取得最大值;随着翅片总换热面积增大,空气侧总热阻逐渐减小,翅片的总集热量逐渐增大,单位翅片面积集热量为13.22 m2时取得最大值,此时,既可以增加集热/蒸发器的集热量,又有较好的经济性;在不同季节工况下,当空气侧换热总面积为13.22 m2,铜管内径为9 mm,翅片间距为1.7 mm,翅片高度为10.3 mm时的优化效果最好,与原结构相比,集热效率提升11.77%,全年能效比提升9.36%。     

逆流太阳能溶液集热/再生器再生效率实验分析

对1 m×2 m×0.35 m逆流太阳能溶液集热/再生器进行实验研究,分析了影响太阳能溶液集热/再生器再生效率的各种影响因素.实验研究发现,常温溶液再生存在明显两段式分布,溶液再生效率随空气流量的增加先增后减,存在最大值;溶液再生效率随溶液流量增加而递减.加热溶液综合再生效率升高;而加热再生用空气其综合再生效率下降.采用含湿量为20 g/kg再生用湿空气的再生效率比用含湿量为10 g/kg的再生用湿空气的再生效率小0.16.随着太阳辐射强度的提高,溶液再生效率也相应增加.因此,逆流太阳能溶液集热/再生器应在空气较干燥、太阳辐射强度较高时运行,并选取适合的空气流量.     

集中供热热管太阳能集热器系统的研究

在原有铜铝复合板的基础上,试制了一种适合多层建筑的集中供热太阳能供热系统,克服了原有的平板式及真空管式集热系统的易炸管?易冻?易结垢?单管损坏后整个系统失效等问题.利用集热板价格低的特点,结合多层建筑,充分利用楼层的集热面积,集体安装,其结构体现了集中供热的特点,其热量可以互为补充.     

太阳能相变蓄热双水箱热泵自控系统性能

针对太阳能热泵系统集热效率和COP不高的问题,提出了3种太阳能双水箱系统设计方案,基于其中一种方案设计了自控系统并搭建了实验台,研究了不同运行工况对系统集热效率和COP的影响.实验结果和理论分析表明:集热效率比COP更能反映系统运行效果.在合适的控制参数下,双水箱联合运行的集热效率与相变水箱单独运行情况基本相同,前者高效集热时间为上午8点到下午4点,后者集热时间集中在中午.与普通水箱单独运行相比,两者的集热效率由0.64增加到0.94以上,COP由2.32增大到5.00以上.     

内插热管太阳能真空管集热性能优化

为研究内插热管太阳能真空集热管(solar vacuum collector tube with an inserted heat pipe,SVCTIHP)内部各部件及界面改变与传热效果间关系,指导结构和工艺优化,提高SVHCTIHP性能,建立了SVHCTIHP内部热量传递的数学模型.利用MATLAB软件对型号为Z-Bj/0.6-WF-1.5/16-58的SVCTIHP的动态响应特征进行模拟分析和实验验证.对热量在SVCTIHP内部传递过程中各主要环节的热损失随结构、材料参数的变化规律进行了模拟,分析了提高SVCTIHP集热性能的途径,发现热管与翅片的接触热阻对SVCTIHP集热效率的影响大.利用新型导热胶对热管与翅片的接触部位进行了填充性黏结并进行了实验测试.结果 表明:工艺改进后,该型热管冷凝出口端温度提高了37.8℃,集热效率提高12％.     

太阳能烟囱发电系统蓄热层的试验研究

搭建了3台带有不同石块蓄热介质蓄热层的太阳能烟囱发电系统对比试验装置,在实际天气条件下,对该装置的运行性能进行了测试,并对试验结果进行了对比分析.结果表明:石块蓄热层具有储存热量的能力,随着蓄热层深度的增加,蓄热层内温度随外界影响就越小.系统内热气流的温升主要在集热棚的中前段,不同时间层热气流温升幅度不同.辐射强度、辐...     

全玻璃真空管太阳能水蒸气集热系统实验研究

设计了一种使用全真空玻璃集热管、简化CPC(非追踪式复合抛物线聚光板)集热板和金属换热套管组合的中温太阳能水蒸气集热系统.系统由60个集热单元串联而成,每个集热单元包括简化CPC集热板、全真空玻璃集热管和换热套管三部分,在全真空玻璃集热管和换热套管之间填充了一种高导热性能固液混合型导热介质增强其导热性能.研究了系统的集热性能和天气条件、集热单元级数等不同工况对系统集热性能的影响.实验结果表明:该系统能够获得200℃的高温蒸汽,集热效率达到0.332,表现出优异的集热性能,是一种有工业应用前景的太阳能水蒸气集热器,为将该高温太阳能集热器用于更广阔的领域提供了设计基础.     

微通道太阳能平板集热器的集热性能试验

为进一步提高传统太阳能平板集热器的集热性能,对一种自主设计的新型微通道太阳能平板集热器进行探究.通过采用矩形微通道吸热板结构,减小传统流道的截面面积及增加吸热板与循环工质的热传导面积,使流体吸收热能的时间延长,并提高总的传热量.同时,对该集热器在山西省某农村住宅供暖系统进行试验测试.试验结果表明:在冬季晴朗天气的典型工况下,微通道太阳能平板集热器日平均集热效率为63.6%,最高集热效率可达80.4%,系统平均能效比为16.1,单块集热板平均热损失为233.3 W,且集中在顶部;下进上出流动形式的瞬时效率较高,热损失较小.     

太阳能热风发电系统的空气集热器试验装置的研制

根据太阳能热风发电系统集热器的抽象试验研究模型,研制了该系统的空气集热器试验装置,设计了该装置的集热器箱体、太阳能辐射模拟装置、流量和温度测量系统、辐射强度测量系统以及数据采集系统.利用研究装置进行了变太阳辐射强度、变空气流量以及环境温度对空气集热器的热量影响实验,初步试验验证装置的可行性.     

太阳能采暖系统集热面积比的计算

本文根据热量平衡原理,计算工封市食品公司招待所地下室太阳能采暖系统的２集热面积比,并分析了此集热面积比在估算其他地区同类太阳能采系统集热器面积的适用条件。     

一种CPC型热管式太阳能集热器的实验研究

将复合抛物面聚光器（CPC）和热管平板式集热器相结合，研究了一种以平面形吸热板为接收器的CPC型热管式太阳能集热器．采用碘钨灯模拟太阳光辐射，在不同辐射强度下，对CPC型热管式太阳能集热器和普通热管平板式太阳能集热器的集热温度、瞬时效率、平均效率及平均热损系数等热性能进行了对比实验研究．研究结果表明：与普通热管平板式太阳能集热器相比，CPC型热管式太阳能集热器不但提高了集热温度和集热效率，而且降低了热损失．这一研究结果为太阳能集热器的进一步发展提供了有意义的参考．     

介孔二氧化硅球形孔内近场辐射换热

介孔二氧化硅基材内含不连续且均匀分布的球形孔。由于孔径小于热辐射特征波长,近场辐射作用不容忽视。本文基于涨落耗散理论和并矢格林函数,计算介孔二氧化硅球形孔内的近场辐射换热,由此得到的近场辐射的当量导热系数,将进一步用来修正介孔二氧化硅的有效导热系数。采用稀介质孔隙率加权模型耦合球形孔内近场辐射当量导热系数、孔内受限气体导热系数及介孔二氧化硅基材导热系数,得到介孔二氧化硅的有效导热系数,并进一步考察了孔径和温度的影响。研究结果表明,在介观尺度下,其辐射热流比宏观尺度下要高2~7个数量级。球形孔内近场辐射的热流及当量导热系数随着孔径的增加呈指数衰减,随着温度的升高而增大。介孔二氧化硅的有效导热系数随着孔隙率的增加逐渐减小,随着温度的升高缓慢增加。孔径越小,近场辐射的作用越显著,不容忽视。当孔径大于50 nm时,尺寸效应逐渐消失。     

太阳能光热发电的集热技术现状及前景分析

太阳能光热发电是目前太阳能利用领域中发展最为迅速、最具研究价值的技术之一,相较于光伏发电具有输出连续稳定可调、碳排放量低等独特的优势.作为光热电站的最主要投资部分,太阳能集热系统对光热发电性能具有重要影响.针对光热发电在集热技术上的发展现状进行了阐述,指出了目前集热技术路线存在的主要问题,并由此对太阳能光热发电集热系统的发展前景进行了合理展望与分析.     

地温对煤层自燃危险性的影响研究

研究了地温地煤层自燃危险性的影响,通过分析煤体氧化放热性,自燃蓄热条件和供氧条件与地温的关系,推导出煤温与砂氧速度和放热强度的关系式、热风压和升温必要条件的表达式,同时在煤自然发火实验台上进行了实验研究,研究结果表明,由于地温的作用,增强了煤体自身的氧化放热性能,同时改善了自然的蓄热条件和供氧条件,增大了煤体的自燃危险性,该项研究对于进一步完善自燃理论,以及促进煤层自燃防治技术的发展具有一定的实际     

遮阳式光伏新风系统性能模拟与优化

对一种新型遮阳式光伏新风系统进行研究,该系统在夏季利用光伏板发电的同时为建筑遮阳,在冬季则可以利用光伏板余热加热新风.采用类区域方法建立了遮阳式光伏新风系统的光电光热转换模型,并采用实验数据对系统模型进行验证,在此基础上对遮阳式光伏新风系统进行优化.研究表明:随着新风量增大,光伏板发电效率、新风得热量与集热效率增大,新风温升与送风温度减小;系统发电效率和集热效率随太阳辐照强度的增大而增大.本文研究的遮阳式光伏新风系统能够有效实现太阳能发电、建筑遮阳和新风加热功能,为建筑节能提供一种新方法.     

冷放空天然气火灾爆炸事故影响范围模拟

针对冷放空作业中的意外火灾、爆炸事故,许多研究单一从冲击波超压方面考虑伤害范围,一旦发生火灾,热辐射强度也非常强,研究不同影响因素下火灾的热辐射伤害范围十分必要。首先,分析放空压力6 MPa和放空速率20×10⁴m³/h时冷放空天然气火灾的热辐射影响范围和冲击波超压影响范围,然后,模拟不同放空速率和不同放空压力下热辐射的影响范围和冲击波超压的影响范围。结果表明,在模拟工况下,放空压力对热辐射强度影响更大,热辐射导致的轻伤距离最远达到269.72 m;在模拟工况下,放空速率对冲击波超压影响更大,冲击波导致轻伤的最远距离达到198.00 m。在实际工程中,控制放空压力和放空速率对减轻意外火灾爆炸事故的后果极为重要。     

具有回油冷却结构的航空伺服作动器热力学建模与分析

航空矢量喷管作动器受发动机热辐射的影响严重,常采用回油冷却方式进行作动器及其部件的温度控制. 考虑发动机与伺服阀控作动器的对流、辐射以及作动器各部件之间的传热过程,建立真实工况下基于集总参数法的矢量喷管作动器热力学模型,取得了活塞在中位附近以及往复运动时作动器各部件的温度分布规律及其影响因素. 分析结果表明:活塞在中位附近时,油液流过冷却流道通过热传导作用带走热量,冷却效果显著. 活塞往复运动时,油液不断进出有杆腔和无杆腔,各节点温度达到稳定波动状态,较中位附近时的热平衡温度均有所降低. 作动器各节点温度随机闸辐射温度、环境温度和油液温度升高均升高,其中发动机机闸的辐射温度影响最为明显. 缸筒直接受机闸热辐射作用,某机闸温度从300 °C升至400 °C时,左、右两侧缸筒温度升高约40 °C. 通过对流换热作用,随环境温度、油液温度的升高作动器各节点的温度线性升高.      

附加式屋顶通风结构二维简化传热分析

降低建筑能耗对于发展低碳建筑至关重要,屋顶的热量得失对建筑能耗的影响不容忽视。基于屋顶通风隔热结构,本文提出并介绍附加式屋顶通风隔热结构的隔热原理,分析其传热过程,采用数值模拟的方式,以当量热阻的概念来研究该通风结构的热工特性变化规律。结果表明,在稳态条件下,对于确定的附加式屋顶通风结构,通风腔当量热阻与太阳辐射强度、室外空气温度存在指数关系;在同一室外空气温度下,通风腔当量热阻存在最大值;其当量热阻最大值与隔热材料表面发射率倒数、室外空气温度及材料热阻比值呈线性关系;运用得到的计算关系对附加式屋顶通风结构在不同地区的热工特性进行了分析。     

箱式电热炉温场分析与模拟

文章利用热辐射原理,采用热平衡法对箱式电热炉炉内温场进行了分析与模拟,计算中将发热硅碳棒分解为无数微元发热面与烧结制品进行辐射换热,依据辐射强度定律,计算了硅碳棒对烧结品辐射的能量,同时,考虑了炉膛内壁对烧结制品的影响;通过对表面间辐射角系数的计算,进而得出炉膛内壁对烧结品辐射的能量;建立了烧结体接收能量的数学模型,并用计算机进行了模拟计算;结果表明,依据模拟结果来优化硅碳棒的分布,可使结构设计更加合理,进而可以获得分布均匀的炉内温场。     

热辐射波在介质内的散射机理

从偶极子辐射理论出发导出了热辐射在介质内散射强度的一般表达式,确定了影响热辐射散射强度的主要因素.研究表明:入射辐射频率、阻尼振子的振幅等对介质的反射率、吸收率、透射率等热辐射特性具有决定性的影响.