墙体热、湿及空气耦合传递非稳态模型及验证

为了更准确地预测墙体内的温湿度分布,研究多孔介质墙体内的热、湿及空气耦合非稳态传递规律,以温度、相对湿度和空气压力为驱动势,考虑热传递、湿传递、空气渗透及其相互作用,建立了建筑多孔介质墙体热、湿及空气耦合传递非稳态模型,并采用有限元方法设计了相应的模拟计算程序.通过对比新建模型模拟结果与国际公认的HAMSTAD标准验证实例,验证了模型的正确性.     

燃料电池在机械应力下的工作参数分布

针对质子交换膜燃料电池在机械应力下的气-液两相流进行数学模拟研究,建立了一个二维质子交换膜燃料电池非等温两相流多物理场稳态模型. 该模型综合考虑了固体力学、电化学、传热传质以及气液两相流的物理因素,研究了质子交换膜燃料电池在机械应力作用下的两相流分布.计算结果显示：在机械应力作用下,燃料电池肋板下方的多孔介质应力明显大于流道下方的应力,且在肋板和流道交界处下方的气体扩散层会产生明显的应力集中现象;随着电流密度的增加,阴极相对湿度逐渐增加,但阳极相对湿度会减小;液态水仅在阴极产生且主要在肋板下方的多孔介质内形成,其在阴极的饱和度随电流密度的增加而不断增加.     

环流反应器的增湿性能与气液传质特性

为研究环流反应器对干空气的增湿效果,分别测量了不同液位和气速条件下环流反应器的进出口气体湿度值,比较了进出口气体湿度变化和增湿效果.并在低液位条件下建立了水分传递的传质模型,推导出传质系数的计算公式.研究表明,在空气和自来水体系的环流反应器实验中,气体增湿效果显著,证明了采用干空气增湿方法浓缩母液的工艺可能性.但由于实验中采用的环流反应器内径小、气速低,单位时间内干空气带走的水分有限,为提高母液浓缩效率可采用降低反应器高度、增大反应器横向尺寸和气速等措施.     

HT-PEM燃料电池性能实验分析

目的研究电池温度、氢气流量和空气流量对高温质子交换膜燃料电池的性能影响.方法通过电化学工作站测试了HT-PEM燃料电池的伏安特性和交流阻抗,利用等效电路法分解得到HT-PEM燃料电池中的欧姆阻抗和法拉第阻抗,分析电池温度、氢气流量和空气流量对燃料电池的伏安特性、欧姆阻抗和法拉第阻抗的影响.结果电池温度、氢气流量和空气流量对高温质子交换膜燃料电池性能有一定影响,温度升高和增大气体流量能够一定程度地提高高温质子交换膜燃料电池的性能.HT-PEM燃料电池的性能不会随着气体流量的增加而一直增加.结论升高温度降低了燃料电池的欧姆阻抗和法拉第阻抗;氢气流量变化和空气流量变化对欧姆阻抗和法拉第阻抗没有明显影响.     

夏热冬冷地区太阳辐射对墙体内 热湿耦合迁移的影响

本文首先根据多孔介质热质传递机理,建立以温度和相对湿度作为驱动势的多层墙体热湿耦合传递模型并对其进行验证。基于验证后的模型研究夏热冬冷地区太阳辐射对墙体内热湿分布的影响。以上海为例,分析了该地区夏季和冬季墙体内热湿传递分布情况。结果表明:考虑太阳辐射时,墙体各处的平均温度均比不考虑时更高,相对湿度均比不考虑时更低。不同朝向墙体由于所受太阳辐射强度不同,温度和相对湿度分布也有差异。在夏季,墙体各界面平均温度差和最大温度差从大到小分别为西>东>南>北,平均相对湿度差和最大相对湿度差则相反;冬季,墙体各界面平均温度差和最大温度差从大到小分别为南>东>西>北,平均相对湿度差和最大相对湿度差同样相反。     

低Da数多孔填料床的热湿迁移特性

根据多孔介质的孔隙及颗粒的大小和多孔腔内水分的静态分布特性，将封闭腔内含湿多孔介质的流动与传热划分为低Ｄａ数与高Ｄａ数两类流动问题。同时采用二维无量纲非稳态模型对低Ｄａ数封闭多孔腔内的热湿迁移特性进行了数值模拟，分析了低Ｄａ数多孔床的传热特性及内部湿分的迁移规律。     

燃料电池电极用多孔碳板

以碳纤维、精制脱脂棉和酚醛树脂为原料,采用过筛法混料、热压成型,在惰性气氛下高温碳化工艺,制作了多孔碳板·研究了配料比例以及前驱体成型压力等条件对多孔碳板气体透过性和电阻率的影响,并考察它在磷酸燃料电池(PAFC)中的使用效果     

基于Matlab的纺织材料动态模型的数值解法

用Matlab求解伴有凝结发生时多孔织物的动态热湿传递数学模型,指出Matlab在运用有限差分方法和数值积分方法在纺织材料中对热湿传递模型求解的作用.对于不同材料的多孔织物介质中的温度、水蒸气浓度和含水量进行了数值计算与比较.数值模拟结果及其分析表明了数值算法的有效性.     

冬冷干燥地区整体建筑热湿耦合传递对室内温湿度的影响

为准确预测冬冷干燥地区多层墙体保护下室内温湿度分布和动态变化,研究整体建筑的热湿耦合瞬态传递规律。本文基于Dancy定律,傅里叶定律,Fick定律等基础传递理论,采用热湿空气在墙体内部的非稳态耦合传递控制方程,以温度和相对湿度为驱动势,建立了整体建筑多孔介质墙体热湿耦合传递非稳态模型。通过重点研究两种保温建筑材料：石墨聚苯板和EPS保温板,对分别采用两种墙体下整体建筑的热湿耦合传递和对室内温湿度的调节进行模拟分析。结果表明,在冬冷干燥地区EPS的保温性能优于石墨聚苯板;经过24h的封闭模拟,两种情况下的室内的平均相对湿度分别为38.00%和36.50%,室内的平均温度分别为3.75℃和4.20℃;靠近墙壁处的相对湿度与室中央的温度之间的变化存在非线性关系。研究结果可以为冬冷干燥地区建筑外围护结构的设计提供参考。     

纤维表面Zeta电位对多孔纤维材料透湿性能的影响

考虑双电层效应对多孔纤维材料热湿传递的影响,根据双电层的Poisson-Boltzmann方程和液体运动的Navier-Stokes方程建立模拟多孔纤维材料热湿传递过程的数学模型,并给定初始条件和边界条件,数值计算了多孔纤维材料热湿传递过程中温度和电解液体积百分比的分布。和实验结果的对比表明该数学模型能很好的反映多孔纤维材料热湿传递过程,也显示出双电层效应对多孔纤维材料热湿传递过程存在影响。     

影响车用质子交换膜燃料电池性能的诸因素分析及试验

通过对质子交换膜燃料电池进行理论建模和试验,分析了反应气体压力、电堆温度和增湿温度对燃料电池输出电压的影响,在PEMFC允许的工作参数范围内,这3个因素增加均可使电池输出电压上升.同时通过燃料电池系统的性能试验验证了仿真结果的正确性.燃料电池的高负荷持续工作特性测试表明其符合作为车用动力源高负载长时间运转的要求.测定了不同气体压力下燃料电池的效率,分析了燃料电池的输出功率与其效率之间的变化关系,讨论了燃料电池作为车用动力源时的能量效率,为车用质子交换膜燃料电池的使用与控制以便发挥其最佳性能提供参考.     

新型进水口结构对储能水箱释能性能的影响

对不同流量条件下3种不同进水口结构的储能水箱的热分层和释能特性进行实验研究。设计一套带有数据自动采集软件的可变进口结构的储能水箱系统,并对水箱不同高度层水体温度场的变化和水箱释能效率进行定量分析。研究结果表明:在相同流量条件下,多孔型进口能够有效抑制水体扰动,提高水箱释能效率,楔形进口结构的热分层效果比直接进口的好。当流量为5 L/min时,多孔型进口、楔形进口和直接进口的有效释能效率分别为97%,86%和76%。随着流量的增加,所有进口的有效释能效率均降低。当流量增至15 L/min,多孔型进口水体热分层的破坏程度最小,有效释能效率降低了13%,而直接进口结构的水体热分层破坏最为剧烈,有效释能效率降低了42%。     

往复式多孔介质超绝热燃烧中辐射传热有限体积法

对多孔介质中的往复式超绝热燃烧（简称为RSCP）进行了二维数值模拟,采用辐射传递的有限体积法求解了固相能量方程中的辐射源项．研究了预混气体流速、当量比和换向半周期等主要操作参数对RSCP系统中的温度分布、放热率、辐射热流量和辐射效率的影响,结果表明,有限体积法可以实现光学厚介质的非表面辐射流场与燃烧反应的耦合计算;RSCP燃烧器内部温度场呈典型的梯形,辐射热流近似正弦分布;在相同操作条件下,与常规多孔介质预混燃烧相比,RSCP燃烧器有更好的热结构和更高的辐射效率。     

塔式蒸发分离电镀废水结晶系统性能分析

基于增湿-除湿原理,设计了一种新型蒸发分离电镀废水结晶系统;该系统包含蒸发分离器、结晶处理器、溶液和空气处理段。该系统可与热泵系统耦合,实现盐溶液低能耗、零排放的环保处理。构建了蒸发分离器的数学模型,获得各进口参数对蒸发分离器传热传质性能的影响。结果表明:当空气进口含湿量从5.79 g·kg-1上升到13.19 g·kg-1,潜热换热量从4.4 k W减小到3.9 k W;当溶液进口温度从45℃上升到70℃,潜热换热量增加3.7 k W。通过提高风量、溶液流量、溶液入口温度,或者降低进口空气含湿量,可以有效增加蒸发分离器的潜热换热量,从而使系统高效运行。     

模拟圆筒炉加装多孔介质的实验研究

在模拟圆筒炉中进行了加装多孔介质和不加装多孔介质的对比实验,结果表明,多孔介质的对流-辐射能量转换效应强化了炉内的幅射传热,明显地提高了多孔介质上游侧的气体温度和降低了多孔介质下游侧的气体温度。     

不同因素对平板太阳能集热器光热性能的影响

平板太阳能集热器是PV/T系统的重要组成单元,集热器性能的好坏影响PV/T系统的综合效率,而其光热性能又受到光照强度,环境温度,工质进口温度和流量以及吸热板的吸收率透过率,热损系数等材料特性的影响,在搭建平板集热器模型的基础上,以太原地区为例(东经112.53,北纬37.87),用MATLAB/simulink仿真软件模拟一天中不同时间的集热器表面接收的太阳光照强度,改变进口水温,进口流量以及材料特性,得到平板集热器的瞬时效率曲线和出口水温变化曲线,对优化PV/T系统的性能提供理论支持。     

多孔介质内往复流动燃烧温度分布的实验研究

通过实验研究了多孔介质内往复流动下超绝热燃烧温度分布特性.对各种工况参数下,正反向流动半周期内,超绝热燃烧系统燃烧室内多孔介质轴向温度分布进行了测量.结果表明,不同物理参数条件下,燃烧室内的温度分布在半周期内变化具有不同的特点;一定条件下,燃烧室内有可能产生二维胞室结构热点.     

新型多刀肿瘤超低温冷冻治疗设备的研制及性能试验

介绍了一种自行研制的创新型多刀肿瘤超低温冷冻治疗设备.该设备由气体输送系统、预冷系统、加热系统、控制系统、温度测量系统、气体节流冷冻刀、操作软件组成.其显著特点是:①提高了临床实用性,能广泛推广使用.采用常温高压氮气(14 MPa)作为制冷介质,与目前临床上应用的采用40 MPa高压氩气作为制冷介质的系统相比,提高了系统安全性,而且氮气属一般工业气体,易获得,成本大幅降低;②具有更高的制冷能力.试验表明,制冷温度可达到-170℃,在活体和离体试验中形成的冰球形状和体积、温度曲线也非常理想,在制冷能力上超过国外进口冷冻治疗设备的水平.     

一种新型木结构墙体的热湿性能分析

以多孔介质传热传质学为基础,以墙体内的空气含湿率和温度为驱动势建立了多层墙体中的一维瞬态热湿耦合传递方程.以长沙地区为例,分析了我国南方热湿气候地区一种新型木结构墙体的热湿分布规律.分析结果表明,在热湿气候地区推广应用该墙体需要注意玻璃纤维内部冷凝问题,并提出了解决办法.     

制衣车间湿帘降温系统的CFD模拟

为研究湿帘降温系统在热湿地区制衣车间的热环境分布情况,使用计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）方法,模拟湿帘降温系统下制衣车间内部温度场与相对湿度场的分布。用现场测试结果及计算结果设置相应边界条件,模拟结果显示,沿湿帘进口到负压风机出口方向室内温度呈递增趋势,平均每米增加0.031 ℃,室内相对湿度呈递减趋势,平均每米下降0.37%。将温度值和相对湿度值的模拟结果与测试结果进行对比分析,可知温度平均误差为0.57%,湿度平均误差为4.9%。研究证明了所建立三维CFD模型的准确性,为湿帘系统在制衣车间的布局优化提供参考。