太原地区太阳能耦合空气源热泵一体化热水系统性能分析

为解决太阳能热水系统占地大、供热水稳定性差、空气源热泵冬季易结霜、能效比较低的问题,提出太阳能/空气能蒸发集热器并构建其热泵热水系统.建立该系统的TRNSYS模型,分别研究太原地区的夏季和冬季工况的系统制热性能参数变化情况.研究结果表明:在夏季高温太阳辐射照度大典型工况下,该系统平均制热性能系数(COP)值为6.026,较空气源热泵热水系统提高44.16%;在冬季低温高湿易结霜典型工况下,该系统平均COP值为3.25,较空气源热泵热水系统提高6.56%.     

结霜工况下空气源热泵动态特性的数值模拟与实验验证

对结霜工况下空气源热泵的动态特性进行了数值模拟，并在室外环境空气温度及相对湿度分别为-15～3℃和50％～90％范围内对一台空气源热泵空调器的动态性能进行了实验研究，测量了不同结霜工况条件下热泵空调器的动态性能参数、室外换热器结霜量及壁面温度分布．在此基础上分析了进风温、湿度对空气源热泵空调器性能的影响．实验结果表明：在室外换热器表面结霜的初始阶段，热泵系统的制热量及性能系数均有所提高，但在结霜的后期，热泵性能迅速衰减，与数值预测结果一致；对于相对湿度不同的进口空气，其温度为0～3℃时室外换热器表面结霜速度最快，在此温度范围内结霜对热泵性能影响最大．     

空气源热泵冷热水机组结霜研究

空气源热泵冷热水机组冬季运行时，空气侧换热器表面容易结霜，结霜将影响机组的供热能力，而且目前除霜过程的可靠性较差。对空气源热泵在冬季制热运行时结霜的因素进行了分析，并就结霜对机组冬季上况的影响进行了研究，提出了机组在冬季工况下性能提高的几条途径。     

空气源热泵在我国应用结霜区域研究

通过直流型风洞试验台,对不同工况下平板结霜过程进行了试验研究.根据空气源热泵实际运行工况,获得理论结霜区域,并结合实验结果,将此区域划分为4个代表不同结霜程度的结霜区间,包括重霜区、一般结霜区、低温结霜区和轻霜区.根据我国18个城市的气象资料,获得各城市的结霜区域分布图,分析了空气源热泵在我国不同地区应用的结霜程度.研究结果表明:结霜现象会影响空气源热泵在我国不同地域的应用效果,应因地制宜的选用空气源热泵机组,并制定相应的除霜控制策略,避免误除霜事故的发生.     

空气源热泵冷热水机组结霜工况下数学模型的建立与求解

在空气源热泵冷热水机组各部件模型的基础上,基于质量守恒定律、动量守恒定律和能量守恒定律,将这些部件模型有机地结合起来,建立了机组结霜工况下的动态数学模型.采用该模型对机组在不同工况下的性能进行了模拟分析,得到了风量、空气侧压降以及水侧换热器换热量、压缩机的轴功率等随结霜时间的变化.模拟结果表明,随着结霜量的增加,空气侧换热器的换热量减小,风量也将逐渐减小,而阻力却迅速增加;水侧换热器的换热量减小,水流量也减小.这为正确选择机组以及采取有效的除霜控制方式提供了依据.     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器结霜特性研究进展

研究了空气源热泵机组冬季供热工况下各相关参数对结霜的影响,得出了一些对结霜影响的特性参数之间的对应关系曲线,同时进行了能效的分析比较,为产品开发和工程设计及研究提供了参考.     

结霜工况下R410A翅片管式蒸发器的换热特性

在焓差实验装置和热泵性能测试系统中,对一台R410A空气源热泵的翅片管式蒸发器在结霜工况下的换热特性进行了试验研究.通过改变蒸发器制冷剂侧和空气侧的流体温度、流量等参数,利用显微摄影机对室外侧换热器的平直翅片表面结霜过程进行动态跟踪.实验表明,结霜速率和霜层厚度的变化对制冷系统的换热量、蒸发温度、制冷剂侧压降、整体传热效率都有不同程度的影响.在蒸发器的结霜初期和结霜后期,系统性能的衰减程度有较大区别.在空气温度为0℃~-4℃,相对湿度大于80%的情况下,换热器表面结霜速度最快.     

复叠式空气源热泵相变蓄能除霜低温适应性实验研究

复叠式空气源热泵的几种常规除霜方式都存在一定的弊端,为此提出了复叠式空气源热泵相变蓄能除霜方法。为研究复叠式空气源热泵相变蓄能除霜的低温适应性,通过改变室外侧环境温度、相对湿度和结霜时间,设计了6种不同室外工况。并通过实验研究6种工况下,系统开启除霜模式时的运行特性。实验结果表明:6种工况下,除霜时间都在520～770 s范围内,且每个工况下机组运行正常,系统除霜性能稳定,同时室内侧平均供热量也达到正常供热的57.4%以上,说明本系统具有良好的低温适应性。     

翅片型式对空气源热泵机组结霜特性的影响

对使用条缝翅片管换热器的空气源热泵空调器在结霜工况下的动态性能进行了试验研究,用显微照相法测量了不同条件下室外换热器表面的霜层厚度,并与采用平翅片管换热器的热泵样机试验结果进行了比较.结果表明:在结霜初始阶段,条缝翅片管换热器表面霜层增长速度远大于平翅片管换热器,结霜循环周期大大缩短;对于低相对湿度工况,条缝翅片管换热器在结霜过程中出现了一段表面霜层厚度几乎不增长的时间段,使得其结霜周期显著增大;与使用平翅片管换热器的热泵样机不同,使用条缝翅片管蒸发器的热泵机组的制热量及性能系数随环境空气相对湿度的升高而大幅度降低.     

空气源热泵机组除霜问题分析

阐述了空气源热泵结霜特性及其对热泵性能的影响 ,并对在制热运行时结霜的机理和结霜对传热的影响因素进行分析 ,对空气源热泵机组除霜方法进行了探讨 ,总结了国内现有除霜控制方法及除霜规则 ,提出了除霜问题的研究方向     

基于除霜的相变蓄热器对空气源热泵性能的影响

针对空气源热泵蓄能除霜系统,提出了串联供热、非连通供热和连通供热3种供热模式,并实验研究了3种供热模式下相变蓄热器对空气源热泵性能的影响分析实验数据发现非连通供热模式和串联供热模式相比系统主要参数（压缩机吸排气温度和压力）除排气温度升高5℃,其他基本无变化．连通供热模式的吸排气温度和串联供热模式相比分别升高了15℃和30℃,排气压力降低了0．2MPa．3种供热模式中串联供热模式的性能系数（EER）最高,连通供热模式和非连通供热模式性能系数因参与运行的制冷剂减少而有所降低,连通供热模式的系统性能系数具有较大的提高潜力。     

超声雾化液体除湿空调系统性能实验研究

实验研究了超声雾化液体除湿空调系统的除湿效率,分析了氯化钙和氯化锂混合盐溶液的质量分数、液气比、气液反应时间等因素对除湿效率的影响.结果表明,在9种实验工况下,系统的除湿效率为18.1%~26.9%.随着混合盐溶液的质量分数从38%减小至35%,系统除湿效率逐渐降低;液气比是影响系统除湿效率的重要因素,当液气比由0.18增至0.84时,除湿效率提高约50%;增加气液反应时间能够有效改善除湿效率.另外,提高除湿效率会导致空气温升变大.     

煤改电背景下空气源热泵系统对电网负荷影响的模拟分析

在煤改电进程中,为减缓因规模化应用空气源热泵供暖对电网负荷造成的负面影响,模拟研究空气源热泵供暖系统对电网负荷的影响情况.以京郊地区400万用户的采暖用电为例,采用EnergyPlus能耗模拟软件分析供暖期不同阶段用户侧优化调控,以满足电网需求响应的可能及优势.研究结果表明:与空气源热泵直接供暖(ASHP)系统相比,空气源热泵蓄热(ASHP-HS)系统可大幅降低电网峰谷差,提高电网负载率,更有利于电网的稳定安全运行;尽管ASHP-HS系统的初投资较高,但其增加的成本部分的回收年限仅为3.5 a,具有更好的全生命周期经济性.     

纯电动汽车双热源热泵系统性能分析

针对纯电动汽车双热源热泵系统,采用单一空气源热泵模式和双热源热泵模式进行系统实验,得到系统的性能参数,推得各部件损失占比等.结果表明:吸取1kW废热后,制热量和能效比最大,分别提高了46.58%和28.07%;部件相对损失占比最大的为压缩机46.64%~50.07%,其次是冷凝器30.09%~33.40%.     

空气源热泵相变蓄能除霜特性实验研究

为了解决空气源热泵除霜过程中能量来源不足而导致的各种除霜问题,提出了空气源热泵相变蓄能逆循环除霜方法.对一台额定功率为850 W的家用空气源热泵进行改造,并在人工模拟室内外环境的条件下进行实验.实验结果表明:蓄能除霜可以有效地提高除霜期间压缩机的吸排气压力,缩短除霜时间,减少除霜能耗.相对于常规除霜,在实验条件下,蓄能...     

压缩机转子过盈配合温差拆解松动量模型研究

为了对过盈配合的叶轮和轴进行无损拆解,对温差拆解过程中的温度加载进行规划,通过选取合理的温度加载参数,获得理想的拆解效果。通过理论推导和在ANSYS中进行仿真计算,建立温差拆解过程中叶轮和轴配合面松动量的数学模型。通过改变相关参数,分析温度加载位置、加载时间对轴孔配合松动量的影响规律,找出合理的加热温度、加热时间和加热位置。研究结果表明,当其他因素一定时,在叶轮轮毂加热优于在叶轮流道加热,温度加载时间为1 400s时轴和孔的配合面松动量最大,对拆解最有利。     

石墨烯复合材料电热除冰实验研究

石墨烯复合材料因其优良的导电性和高导热性,在各个领域均得到了广泛的关注。为研究石墨烯加热膜在电热除冰上的应用,通过实验比较石墨烯和电阻丝作为加热元件时的温升速率;将加热元件制备成可用于电热除冰的加热膜,在相同加热功率下验证两者的发热均匀性;根据自行搭建的电热除冰实验台,研究不同热流密度和结冰温度对石墨烯加热膜除冰效果的影响。实验结果表明：单纯的石墨烯加热元件比电阻丝升温速率快,由石墨烯作为加热元件制备而成的加热膜发热更加均匀;随着热流密度的不断增加,石墨烯加热膜除冰时间越短,效果越好;结冰温度越低,除冰时间越长。验证了石墨烯可以作为一种理想的加热膜材料应用于电热除冰领域。     

石墨烯电加热元件热/力耦合性能

现有的电加热防/除冰组件存在着能耗高、柔性差及升温速度慢等问题，给飞机机载能源提出了较高的需求。本文以加热元件温升特性、热均匀性为优化目标，获得其最优构型，并提出加热元件的制备工艺。针对加热元件进行了热/力学特性试验，结果表明相较于环境温度，热流密度对加热元件热力学特性影响更大；加热元件在不同力学负载下仍能保持良好的热力学特性。可见基于复合材料的石墨烯电加热元件在飞机防/除冰领域具备优良的应用前景。     

真空冶金回收废旧锌锰电池的汞和镉试验研究

采用真空冶金方法处理锌锰电池,研究分离回收汞(Hg)和镉(Cd)的工艺方法,考察真空度、温度、加热时间对2种金属回收率的影响.试验结果表明:在真空度低于91,99 kPa时,Hg和Cd的回收率较低,但当真空度为91.99～98.66 kPa时,2种金属的回收率显著上升,超过98.66 kPa时,Hg和Cd的回收率几乎保持不变;且随着温度的增加和加热时间的延长,Hg和Cd的回收率也增加,但当温度达到一定值和加热时间超过2.5 h时,Hg和Cd的回收率接近95%的饱和值.     

Alfvén波与等离子体的共振相互作用

采用粒子模拟（ PIC）方法,研究沿背景磁场传播的Alfven波与均匀磁化等离子体共振相互作用的过程。模拟结果表明：共振加热过程中,在平行和垂直于背景磁场的方向上,质子温度均得到增加,且垂直方向上的温度增加更为明显,等离子体温度呈现各向异性;同时,不同的波频率影响波粒子加热效果,并且一定范围内,共振加热期间,共振波频率越大,加热效果越好。而经过随机加热后,粒子动力学温度的最大值与波频率无关,仅仅与波的相速度相关。