局部内热源热式传感器等效换热面积的影响

从等效换热面积影响角度深入研究流体横掠含局部内热源圆柱体的对流传热模型,将流体横掠圆柱体的传热学理论分析与热式传感器流量测量方法相结合进行探讨.针对研究采用的双探头浸入式热式质量传感器原理样机,分析流动稳定条件下测速探头与周围流体的热平衡关系,建立含局部内热源热式传感器的热平衡方程.同时对含局部内热源的测速探头的换热面积进行理论分析,提出等效换热面积及等效换热面积系数的概念.等效换热面积对流量测量影响的实验验证在天津大学可调压气体流量实验装置进行,实验管道内径50,mm,3个实验压力分别为0.6,MPa、0.8,MPa和1.0,MPa,气相流速范围为7~19,m/s,探头雷诺数范围为6,436~28,499.借助ChurchillBernstein模型准则式,获得努塞尔数等相关量,计算等效换热面积,根据等效换热面积的变化规律建立等效换热面积法的数学模型.对运用等效换热面积法和固定换热面积法的计算结果加以比较,结果表明在实验的工况范围内,考虑等效换热面积规律后,雷诺数或质量流量的平均误差从65.86%,降到3.96%,.     

对流换热系数考虑温度影响时对锂电池热扩散影响的数值分析

基于电化学-热耦合模型，以4节18650锂离子电池为研究对象，分析考虑温度效应时的对流换热系数对锂电池热扩散的影响及其程度。首先基于传热理论中的流体横掠顺排管束平均表面换热系数计算方法，计算得到不同温度和流速下锂离子电池表面对流换热系数，通过曲线拟合得到空气流速分别为0.05、0.1、0.2和0.3 m/s时对流换热系数与温度的函数关系，得出对流换热系数与温度不完全呈线性变化；其次基于以上函数关系，通过数值模拟分析了考虑温度效应时的对流换热系数对锂电池热扩散的影响。结论表明，考虑温度效应时的对流换热系数对锂电池温度场影响的程度不同。当空气流速分别为0.05、0.2、0.3 m/s时，锂电池的温度函数使锂电池放电过程中的温差变化均小于1%；但是当空气流速为0.1 m/s、锂电池放电至729 s时，考虑温度因素的对流换热系数的温度场比常数时的温度场下降了21.71%。该影响规律与不同流速下对流换热系数随温度变化相一致，也表明对流换热系数与流速、温度均有关，而且对流换热系数越大，锂电池越容易与外界空气发生热交换，锂电池放电过程中温差越小。     

日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究

针对土壤-空气换热器空气降温运行时的换热特性进行了试验研究,分析了入口空气温度和换热管长度对土壤-空气换热器出口空气温度和单位管长换热量的影响;并结合空气在换热管内的降温数据,采用非线性回归方法建立了换热管出口空气温度与入口空气温湿度、换热管长度、管内空气平均流速的函数关系式;并验证了其准确性。试验结果表明,换热管越长,管内流速越低时,出口空气温度越小,波动幅度也越小;土壤-空气换热器进出口空气温差与入口空气流速成反比,而单位管长换热量与入口空气流速成正比。当管内空气平均流速从4.5 m/s降至0.5 m/s时,进出口空气温差从3.97℃升至6.18℃,而单位管长换热量从11.59 W/m减至1.79 W/m。从增强土壤-空气换热器整体换热性能的角度考虑,管内最佳空气平均流速为5.9 m/s。研究结果对于土壤-空气换热器的结构设计优化和换热性能提高具有重要的理论和实际意义。     

基站用微通道分离式热管换热性能实验研究

分离式热管空调能够有效降低基站能耗,采用微通道换热器作为其蒸发器和冷凝器可提高其换热性能.为了分析充液率对微通道分离式热管换热量、能效比及制冷剂压力、温度的影响,以及两种风量,不同室外温度下最佳充液率范围和换热量的变化,由焓差实验台模拟基站室内外环境,以R22为工质,对该系统进行测试.结果表明:标准工况下,系统最大换热量和EER分别为4.0kW和11.8,最佳充液率范围为79.3%~105.8%,系统压力随充液率增加而增大,蒸发器进出口温差随充液率的增加先减小,后略有增大;蒸发器侧的风量由3 000m~3/h减少到1 700m~3/h时,最佳充液率范围不变,最大换热量和EER减少了29%,蒸发器出风温度由23.9℃降低到23.0℃.在不同室外温度下,最佳充液率范围随室外温度降低而变小,室内外温差增加能显著提高该系统的换热性能.研究结果对基站用微通道分离式热管的理论模型建立、节能设计与运行控制有一定参考价值.     

超临界压力水在倾斜上升管内传热的试验研究

在压力为23～28 MPa、质量流速为600～1200 kg/(m2·s)、热流密度为200～400 kW/m2的试验条件下,对内径为26 mm、倾角为22°的倾斜上升管内高温高压水的传热特性进行了试验研究.倾斜管壁温沿管壁周向非均匀分布,顶部壁温最高,底部壁温最低,两者温差随压力和质量流速的升高而减小,随热流密度升高...     

不可逆汽机热泵性能优化研究

建立一个广义不可逆汽机热泵循环模型,并考虑到热阻、热漏和工质内部耗散不可逆性。假设热源和工质之间的传热服从线性(牛顿)传热规律,整体传热表面积被假定为常数。得到供热负荷,系统性能系数与蒸发器换热温差的基本优化关系,通过数值例子研究了循环参数的影响,结论适用于符合牛顿传热规律的所有汽轮机热泵系统,并为汽机热泵系统性能改进与优化提供一些理论指导。     

串并联双压力蒸发卡林纳循环的性能分析

在卡林纳循环和串联的双压力蒸发卡林纳循环(DPV-KC)的基础上提出了一种串并联双压力蒸发卡林纳循环(DPV-KC2).通过设置压力相对较低的第二蒸发器,与第一蒸发器的液体加热段并联,第二蒸发器出口蒸气进入透平低压级段膨胀作功,使热源得到梯级利用,从而可以提高热源的动力回收效率.在外界冷热源温度相同的条件下,通过热力学原理对DPV-KC2、DPV-KC和基本型卡林纳循环的性能进行了分析.结果表明,在热源温度和冷却水温度分别为400和25℃、工作浓度和基本浓度分别为0.5和0.314、第一蒸发器露点温度和工质入口过冷度分别为290℃和15 K、第二蒸发器工质出口过热度为60 K时,DPV-KC2系统的动力回收效率达到26.34%,比单蒸发压力卡林纳循环提高了17.3%,比串联布置蒸发器的DPV-KC提高了3.58%.     

R134a/CO_2复叠式制冷系统模拟研究

文章介绍了R134a/CO2复叠式制冷系统结构、原理,建立了复叠式系统性能计算的数学模型,研究了不同的CO2蒸发温度、R134a冷凝温度及冷凝蒸发器传热温差等循环参数变化对制冷系统性能的影响。分析显示,该复叠式制冷系统的性能系数COP随CO2蒸发温度的升高而增大,随R134a冷凝温度的升高及冷凝蒸发器传热温差增大而减小;结合研发环保型商业冷冻冷藏设备的需求,探寻在设定的应用条件下,制冷系统循环参数的变化关系及最优匹配,研究得到CO2冷凝温度为-3℃,高、低温级质量流量比为2.2,系统性能最优。     

水平小圆管内超临界二氧化碳对流传热特性的试验研究

本文试验研究了超临界压力二氧化碳在水平小圆管内的对流传热特性。采用内径2mm的不锈钢圆管作为试验段,利用电加热方式提供均匀加热热流。试验压力p取7.6、8.2、8.9 MPa,质量流速G取700、1 100、1 400kg/(m~2·s),热流密度q取0~360kW/m~2,流体温度Tb取17~81℃。获取了超临界二氧化碳传热壁温分布及传热系数的规律,讨论了质量流速和压力对传热过程的影响。结果表明,在流体温度达到拟临界值之前,存在一个传热强化区,且当液膜温度达到拟临界温度时,传热系数处于峰值区。对比了若干超临界流体传热关联式,其中Li公式较适合于本文工况下的传热计算。     

低温高湿工况下热源塔换热特性实验研究

为了确定冬季低温高湿工况下开式热源塔与闭式热源塔的换热性能差异及影响因素,建立了热源塔热泵实验平台。定义吸热效率η表征热源塔换热过程热力完善度。实验研究了冬季空气干球温度2~10℃、溶液进口温度-10~-2℃、相对湿度60%~100%、风量1 400~4 400 m~3/h范围下,各参数对开式和闭式热源塔吸热效率的影响以及换热性能差异。结果表明:吸热效率均随溶液进口温度、相对湿度和风量的增大而增大,随空气干球温度的增大而减小;溶液进口温度对吸热效率均影响最大,相对湿度的影响最小;开式热源塔和闭式热源塔的吸热效率分别为0.26~0.55、0.16~0.35;开式热源塔比闭式热源塔吸热效率平均高35%,溶液换热温差高1.0~2.0℃。开式热源塔更适合南方低温高湿环境,但需综合考虑溶液飘洒和浓缩的问题。     

A comparative study on thermo-economic performance between subcritical and transcritical Organic Rankine Cycles under different heat source temperatures

In this paper, the net power output, exergy efficiency and levelized energy cost of system were selected as performance indicators for assessing Organic Rankine Cycle （ORC）. Firstly, the turbine inlet temperature and pressure meeting the requirement of pinch point temperature difference of evaporator in transcritical ORC （trans-ORC） were determined based on performance opti- mization. Subsequently, the thermo-economic performance of a subcritical ORC （sub-ORC） using R601 as working fluid and a trans-ORC using R134a as working fluid were compared under different heat source temperatures and a fixed outlet temperature of flue gas. Results show that for trans-ORC, when the pinch point temperature difference of evaporator lies between the inlet and outlet of evaporator, a lower inlet pressure of turbine is favorable; when the pinch point temperature difference of evaporator is located at the outlet of evaporator, there exists an optimal inlet pressure of turbine. Either for sub-ORC or trans-ORC, the net power output increases and levelized energy cost decreases with the increase in heat source temperature. For sub-ORC, exergy efficiency of system increases monotonously with heat source temperature, while for trans-ORC, exergy efficiency of system grows up firstly and then reduces （or keeps constant） with the increasing of heat source tem- perature. Moreover, for net power output and exergy efficiency of system, there exist a range of heat source temperatures making trans-ORC better than sub-ORC, and the heat source temperature region extends with the increase in pinch point temperature difference of evapo- rator. For levelized energy cost of system, the sub-ORC is always superior to trans-ORC.     

多孔氧化铝陶瓷内高温流体的流动及传热特性

通过仿真模拟的方法研究了模拟烟气、水蒸气及含尘烟气三类高温流体在多孔氧化铝陶瓷材料内的流动及传热特性。结果表明:随孔隙率增大,流体平均流速加快,流体进出口温降逐渐减小。三类流体中,水蒸气流速最大,在最大孔隙率下其流速达到66.64 m/s;烟气温降最显著,当孔隙率为0.3时,其进出口温差达到最大值85.6 K。随压差的增大,流体流速加快,其中受粉煤灰颗粒影响的含尘烟气流速增幅较小,流速仅从0.23 m/s增至0.93 m/s;另一方面,压差增大导致流体与壁面的热传导减少,模型内流体温降减小。含尘烟气流体扰动较大,当增大孔隙率和压差时,流速呈线性增长;尽管粉煤灰颗粒的存在强化了传热,但流体分子间的相互作用使得含尘烟气温度变化显著。     

回热式有机朗肯循环系统热力性能

膨胀机和工质泵作为有机朗肯循环系统的重要动力部件,在不同的热源温度下,合适的膨胀机及工质泵转速能够有效提高有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统的热效率.基于回热式ORC系统的热力学分析,选用1,1,1,3,3-五氟丙烷(R245fa)为工质研究了膨胀机转速、工质泵转速以及热源温度对系统...     

烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2606.67m³/h,冷却风流量为2203.34m³/h,预热煅烧段长度为6.64m,冷却段长度为11.70m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.     

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%。     

ORC利用工业锅炉烟气余热发电技术经济性评估

对ORC利用工业锅炉烟气余热发电系统进行经济性评估,采用不同换热器结构,对不同工质和余热温度下ORC系统净输出功、单位装机容量投资成本、发电成本和投资回收年限进行对比分析。结果表明,随着烟气流量和温度的增大,系统投资回收年限减小;以采用R123和FS换热器组合(管翅式蒸发器与壳管式冷凝器组合)时经济性最优,单位装机容量成本为23 800元/kW,单位发电成本为0.285元/kWh,投资回收年限为5.58年,净输出功为91.5kW;采用SS(蒸发冷凝器均为管壳式换热器)换热器组合时,经济性最差。热经济分析表明,R123最适合作为ORC利用工业锅炉烟气余热发电系统的工质。     

低温有机朗肯循环系统参数的理论与实验优化

着眼于低温热能的发电利用,以R245fa为循环工质、系统比净功最大为目标,针对进口温度为90,℃的热水型热源开展有机朗肯循环参数理论优化与系统参数实验优化研究.理论优化得最优蒸发、冷凝温度分别为62,℃和33,℃.ORC系统实验得最优蒸发温度为69,℃,此时系统实验比净功为4.31,kJ/kg;测得实验所用涡旋式膨胀机的最优转速和最优压比分别在800,r/min和1.9左右,在该转速和压比附近,膨胀机的定熵效率取得最大值82.7%.     

余热动力利用中多点排放余热源换热网络的优化

根据所设计的余热源换热器网络的物理模型,以(火用)损失最小为目标函数,导出了换热网络的优化数学模型。采用序贯无约束极小化(SUMT)方法,获得了优化数值解和工程解。实例表明,与未优化的实际方案相比,优化换热网络的热效率、(火用)效率分别提高33.3%和21.7%。当采用双级热水扩容法回收动力时,优化换热网络的动力回收系统的(火用)效率提高10.9%。     

利用有机朗肯循环系统回收30t/h燃煤锅炉烟气余热的热经济性评估

设备选择和经济性评估对有机朗肯循环系统(ORC)热力性、经济性和环境影响至关重要。文中以R123为工质,以某厂30t/h蒸发量锅炉烟气余热回收利用作为案例,对ORC系统回收利用烟气余热进行了设备及热经济性计算分析,给出了具体设备热经济计算结果,锅炉烟道中换热管束的布置形式和尺寸。结果表明,系统单位装机容量成本为23 800元/kW,单位发电成本为0.285元/kW·h,投资回收年限为5.58年,净输出功为91.5kW,发电功率为88.5kW。考虑主要设备及运行维护费用,系统总投资约合人民币345万元。     

燃气机热泵系统的制冷性能

对燃气发动机驱动的空气．水热泵系统进行了制冷性能的实验研究．在充分回收发动机余热的情况下,在大范围工况下对影响系统性能的几个重要因素即蒸发器进水温度、蒸发器进水流量、燃气发动机转速以及环境温度等进行了实验研究．结果表明：环境温度31．2℃,蒸发器进水温度由12℃升高到23℃时,室内侧制冷量增加20．4％,系统一次能源利用率提高13.2％;另一方面,当发动机转速由1300dmin升高到190Cr／min时,系统一次能源利用率先增加15．2％,而后降低7．5％,在1600r／min出现峰值．最后获得燃气机热泵系统制冷的最优工况．