超声波对吸收式制冷强化传质的影响

研究了超声强化传质方法对吸收式制冷系统工质溴化锂溶液中冷剂水的沸腾传质过程的影响.结果发现:超声波对该冷剂水的传质过程有明显的强化作用,初始阶段强化效果最好,随着系统达到平衡强化效果逐渐减弱并趋于稳定;对于以50%溴化锂溶液为工质、初始压强约800Pa的制冷系统,加热热源温度在65℃～80℃时,超声波对冷剂水传质过程的强化率大于20%,且热源温度越低强化效果越显著;使用超声强化传质的方法可以有效地提高低温热源驱动下的溴化锂吸收式制冷机的制冷效率,降低制冷系统所需最低驱动热源温度,且不会影响系统的稳定运行.该方法适用于低温热水驱动的太阳能吸收式制冷系统,能增强太阳能空调的制冷性能.     

热源塔结构特性对其换热性能影响的实验研究

利用搭建的开式热源塔实验平台进行实验,从塔身设置和进口参数两方面对热源塔换热性能进行分析。塔身设置包括喷嘴位置、进风口位置及有无填料层。进口参数包括室外空气温度、溶液进口温度及截面风速。实验结果证明热源塔下进风时的吸热效率优于上进风,其中无填料上喷下进风式换热性能最优;填料层可以促进气液之间的热质交换,但进风阻力变大,热源塔能耗比降低。对于进口运行参数,在下进风工况下,当风速增大时,热源塔的吸热效率均得到提升,但风速过大,吸热效率仅有微小提高,且塔身能耗比下降较快;溶液进口温度升高,热源塔的吸热效率提高幅度为30.1%~34.6%,进出口溶液温差降低了0.9~1.2℃;室外空气温度升高热源塔的进出口溶液温差明显增大,但吸热效率降低。     

热源塔结构特性对其换热性能的实验与分析

利用搭建的开式热源塔实验平台进行实验,从塔身设置和进口参数两方面对热源塔换热性能进行分析。塔身设置包括：喷嘴位置、进风口位置及有无填料层。进口参数包括：室外空气温度、溶液进口温度及截面风速。实验结果证明热源塔下进风时的吸热效率优于上进风,其中无填料上喷下进风式换热性能最优;填料层可以促进气液之间的热质交换,但进风阻力变大,热源塔能耗比降低。对于进口运行参数,在下进风工况下,当风速增大时,热源塔的吸热效率均得到提升,但风速过大,吸热效率仅有微小提高,且塔身能耗比下降较快;溶液进口温度升高,热源塔的吸热效率提高幅度在30.1%~34.6%之间,进出口溶液温差降低了0.9 ℃~1.2 ℃;室外空气温度升高热源塔的进出口溶液温差明显增大,但吸热效率降低。     

热源功率对100%荷电量锂离子电池燃爆特性的影响

为了研究民航运输过程中锂离子电池燃爆机理,设计并搭建了锂离子电池燃爆试验平台。在96 kPa和61 kPa初始环境压力下,用不同热源功率触发密闭燃爆罐体中荷电量为100%的18650型锂离子电池,进行燃爆试验,记录燃爆过程池体温度、燃爆压力及气体体积分数等特征参数。研究结果表明:外部热源功率对锂离子电池热失控引发的燃爆灾害具有重要影响,锂离子电池燃爆过程中燃爆响应温度随热源功率的升高而降低,燃爆压力随热源功率的升高而升高。燃爆过程中的耗氧量、二氧化碳及一氧化碳的产生量也随热源功率的升高而增加。与96 kPa环境压力相比,锂离子电池在61 kPa初始环境压力下燃爆过程的耗氧量、二氧化碳产生量和一氧化碳产生量更多。     

LiBr溶液高温竖管降膜吸收过程的实验研究

针对吸收式太阳能海水淡化系统,设计了一套竖管降膜吸收实验装置,以溴化锂溶液为工质对装置进行了实验研究.通过改变水和溶液温度、喷淋量及溶液的浓度,测试了不同工况下系统的运行情况,得出溶液具有较好吸收率的基本条件,给出了系统最佳运行的参数范围.实验表明,在运行压力达到10 kPa和溶液浓度为50%左右的情况下,当被吸收水的温度高于30℃时,溶液已有较好的吸收速率,此时热源的温度仅为45℃～55℃,这十分有利于太阳能集热系统发挥供热效率.     

水力空化强化二氧化氯的脱硝研究

针对船舶大气污染物中氮氧化物(NOx)脱除困难问题,提出了水力空化强化氧化剂脱硝方法,开展了水力空化强化二氧化氯(ClO2)脱硝试验.试验研究了水力空化反应器的进口压力、出口压力、溶液温度对脱硝效果的影响,确定了最佳压力组合及最佳溶液温度.结果显示:在进口压力300 kPa与出口压力30 kPa的最佳压力组合下,随着溶液温度升高,脱硝效果先增加后降低,最佳溶液温度为20℃.在此基础上,从物理及化学层面对水力空化强化ClO2脱硝机理进行了研究.     

低温烟气余热发电实验系统设计及性能

采用R123为工质,以热风炉产生的烟气模拟工业炉排放的烟气作为实验热源,通过设计和搭建基于有机朗肯循环的余热发电系统实验台,研究膨胀机输出功率、系统热效率以及效率随系统状态参数的变化规律。实验结果表明:膨胀机输出功率随蒸发压力和热源温度的升高而增大,实验条件下的最大输出功率为645 W。系统热效率随工质蒸发压力的升高而增大,最大热效率为8.5%。系统效率随蒸发压力和热源温度的升高而增大,实验条件下的最大效率为3.5%。工质过热度的提高不利于提升系统的综合性能。     

氨-水和氨-水-溴化锂在吸收式制冷机中的对比实验研究

通过吸收式制冷实验,对比研究了溴化锂对于氨水吸收式系统性能的影响,包括浓溶液发生过程气-液相平衡特性和系统性能系数的变化.测定了氨-水-溴化锂三元吸收式系统发生过程中的温度-压力关系,计算了系统的性能系数.温度范围从15℃到80℃,压力达1.5 MPa.实验采用了3组溶液:A(X(NH3)=48%),B(X(NH3)=51.8%,X(LiBr)=42%),C(X(NH3)=58.7%,X(LiBr)=42%).对比发现,溶液B、C的发生压力分别比相同氨含量的二元溶液下降了约21%和30%,且发生温度越高,发生压力降幅就越大.采用溶液A时系统的性能系数为0.242,而采用溶液B、C时性能系数分别为0.293和0.334,分别提高了17.2%和33.6%.因此,在氨水吸收式制冷机中加入溴化锂可以明显提高机组的性能系数.     

NH3-H2O-LiBr吸收式制冷机吸收和蒸发性能的实验研究

对1.5kW NH3-H2O-LiBr吸收式制冷机的吸收和蒸发性能进行了实验研究.实验共采用20组溶液,其中氨的质量分数分别为50%、55%和60%,LiBr的质量分数范围为0～50%.有关吸收性能的实验结果表明,LiBr的加入并不能一直降低吸收压力,当LiBr浓度增大到一定值时,吸收压力反而升高,导致吸收效果恶化,此时的LiBr浓度称为吸收压力LiBr拐点浓度,且随着氨浓度的升高,该LiBr拐点浓度减小.有关蒸发性能的实验结果表明,发生器溶液中氨浓度一定时,相同温度下蒸发器内蒸发压力随着LiBr浓度的升高均先增大后减小.有关系统性能系数的实验结果表明,发生器溶液中氨浓度一定时,系统性能系数随着LiBr浓度的升高均先增大后减小.当w(NH3)为60%、w(LiBr)为30%时,系统最大性能系数为0.402,较二元NH3-H2O机组提高了30.94%,说明该实验结果可指导NH3-H2O-LiBr三元溶液在吸收式制冷机中的应用.     

新型高效太阳能吸收式制冷循环

提出了一种新型高效太阳能LiBr吸收式制冷循环．在传统的两级吸收式循环的基础上,将高压发生器发生出的LiBr溶液与低压吸收器吸收后的溶液混合,在发生温度与压力允许的范围内,使高压吸收器的吸收剂浓度较两级吸收式循环高,从而在相同的冷凝条件下减小了其压力．分析了新型循环的性能,并与传统的两级吸收式制冷循环进行比较,结果表明影响系统性能的主要因素是溶液浓度及低压发生器压力,新型吸收式循环的发生热源温度在75～85℃,系统的热力系数最高可达0．605,其热源可利用温差最大可达33．5℃,其性能在传统循环基础上有较大提高,效果较明显．     

超声场"聚能效应"的研究--超声场对氢键缔合的负载固定相解吸平衡的影响

以NKA-Ⅱ树脂/TBP/50%乙醇和CL-TBP树脂/苯酚/水为实验对象,测定了超声场条件下树脂吸附物解吸过程的动力学曲线,讨论了超声功率密度和温度对平衡条件下解吸物浓度的影响.结果表明,随着温度的升高和超声功率密度的增大,平衡解吸物浓度呈上升趋势.超声场作用下的平衡解吸物浓度比无超声场同温度下的一般解吸过程的平衡解吸物浓度高.这反映了超声场"聚能效应"的强化作用.     

无泵溴化锂吸收式制冷机二次发生器的实验研究

在太阳能无泵溴化锂吸收式制冷系统降膜吸收器、降膜蒸发器、弦月形热虹吸提升管、冷凝器等主要部件的基础上，设计了一套二次发生器，有效地降低了热源温度（最低启动温度为68℃，稳定运行温度范围为80-93℃），提高了太阳能的利用率．二次发生器在提高系统冷凝器与蒸发器间压差的同时，使系统能在较低的溶液初始质量分数范围（46%～54%）下运行，放气范围可达6%，吸收率是二次发生器关闭时的3倍，有助于提高吸收器性能；冷剂水产量提高，是相应未开二次发生装置时冷剂水产量的1．68倍，蒸发效果明显改善；随着加热水温度和吸收器浓溶液温度的升高，吸收器冷却水温差和冷媒水温差均增大，冷媒水出口温度降低，改善了制冷系统的整体运行性能，平均制冷系数可达0．725．     

超声波对铝酸钠溶液种分成核粒度的影响

通过对铝酸钠溶液种分过程中氢氧化铝粒径为1～3μm的粒子质量信息进行分析,考察了超声波强化处理对铝酸钠溶液二次成核的影响.实验结果表明:在较低温度(55℃)下,氢氧化铝固体中成核粒子数明显较多,表明超声波能够促进铝酸钠溶液的二次成核;在60℃和65℃实验条件下,虽然成核细颗粒数高于未用超声波强化的铝酸钠溶液的颗粒数,但远低于55℃实验条件下的细颗粒数,表明超声波强化促进二次成核,随温度升高,成核作用下降;在55℃时,低频超声波比高频超声波产生更多的成核粒子,低频超声波强化种分有更强的二次成核强化作用.     

两种电极作用下微细通道内的R141b流动沸腾传热

为研究电场作用下微细通道内流动沸腾传热特性,设计了两种电极布置方式将电场引入到微细通道中,选取制冷剂R141b作为工质,在设计系统压力140 kPa,工质入口温度305.65 K工况下,研究了电场对微细通道内制冷剂R141b流动沸腾传热的影响.结果表明:电场能够强化微细通道传热,针状电极作用下沸腾曲线明显左移,与针状电极不同,线状电极除0、250 V沸腾曲线基本重合外,其余沸腾曲线均明显左移,说明线状电极起强化作用的有效电压高于针状电极;饱和沸腾传热系数随热流密度的增大先增大后减小,随质量流密度的增大而增大,相对于无电场,在250、550、850 V的3种针状电极作用下饱和沸腾传热系数分别提高了39%、62%、77%,线状电极作用下提高了0%,50%,82%;低电压时,针状电极的强化传热因子大于线状电极的强化传热因子,高电压时则相反,在本实验工况下,针状电极下的强化传热因子最大为1.77,线状电极下的强化传热因子最大为1.82.     

功率超声作用下溶液温度变化的数学模拟

热效应是超声与溶液媒质相互作用的主要机制之一.为表征开放体系中超声作用下溶液温度的变化规律,以超声在流体中传播时流体对超声机械能的吸收为基础,根据化工热传递的基本原理,构建并求解了该状态下溶液体系热量衡算的微分方程,由超声参数和溶液特性参数等变量推导获得了溶液温度的数学模型.同时,通过实验研究了不同强度超声作用下磷酸盐溶液的温度变化规律,统一了不同超声作用条件下的溶液温度变化模型,并确定了相关的模型参数.经检验,关联超声波强度和作用时间的溶液主体温度方程能较好地拟合所获得的实验数据.     

基于模拟退火算法的低温余热发电系统参数优化

为提高低温余热发电系统的综合性能,以单位发电量所需换热面积为目标函数,采用模拟退火算法对ORC系统的参数进行优化。研究结果表明:当热源温度和流量分别为120℃与62 kg/s,蒸发器内最小传热温差为10℃时,蒸发器内的最佳压力和流速分别为0.615 MPa与1.23 m/s;冷凝器内的最佳压力和流速分别为0.102 MPa与1.37 m/s;与传统算法相比,优化结果使单位发电量所需换热面积减少23%。随着热源温度的升高,最优目标函数值先降低后升高,在热源温度为200℃时达到最低值;综合考虑目标函数值及系统输出净功,蒸发器内合适的最小传热温差为15℃。     

逆流热源塔传热传质模型建立与凝水调节的可行性

为探讨通过调节运行参数对热源塔内凝水量进行控制的可行性,在建立逆流热源塔内溶液与空气间热质传递数学模型并对其验证的基础上,深入研究了以乙二醇水溶液为工作介质热源塔的入塔空气湿度和入塔溶液温度对塔内凝水量的影响规律.结果表明:当热源塔入塔空气含湿量从4.9 g/kg减小至2.2 g/kg时,塔内凝水量从1.98 g/s减小至-0.40 g/s;当入塔溶液温度从-5℃升高到-1℃时,塔内凝水量由0.56 g/s减小至-0.07 g/s.通过降低入塔空气湿度或者提高入塔溶液温度,可减少热源塔内凝水量,甚至实现溶液浓度再生,从而为减少系统溶液再生需求,高效解决热源塔热泵的溶液再生问题提供了新思路.     

汽油机部分负荷应用热废气再循环实现临界爆震的性能优化

以某款1.4L缸内直喷汽油机为研究对象,结合其标定参数和实验结果,利用三维仿真软件Fire研究了热废气再循环对汽油机部分负荷的影响规律。结果表明:当进气压力为68kPa和24kPa时,在低于爆震限值的热废气再循环率(ηhot)范围内,随着ηhot的增大,混合气的爆震指数均呈现逐渐增大的趋势,且显著低于相同进气温度下的无废气再循环工况;热废气能够起到强化燃烧和降低进气泵气损失的双重效果,相比常温进气工况,在进气压力为68kPa、ηhot=10%工况下的指示功增幅为4.6%,在进气压力为24kPa、ηhot=17.5%工况下的指示功增幅可达65.8%;进气压力为24kPa、ηhot=12.5%工况与常温进气工况的火焰传播速度几乎相当,缸压峰值可提高约1/4,而且还能降低52%的CO排放量和78.3%的NO排放量;通过耦合进气加热或者废气中冷,可以进一步拓展热废气再循环的应用潜力,并且负荷越小耦合进气加热以后的改善效果越显著。     

超声场强化污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数值模拟

为理论上有效预测超声作用对污泥对流干燥过程的影响,基于非平衡热力学理论,建立了超声场作用下污泥对流干燥热湿耦合迁移过程的数学模型.对不同声能密度作用下污泥内部温度及湿度场分布进行数值模拟.结果表明,超声作用可以有效加速污泥内部的湿迁移过程,但超声强化效果随污泥厚度增大而逐渐减弱.此外,超声热效应使污泥温度有所升高,但污泥内部的温度梯度却略有降低,因此,污泥内部由温度梯度引起的湿分扩散并未因超声波作用而得到强化.     

基于磁悬浮天平的超临界CO2-癸烷溶液密度特性研究

超临界CO2溶解原油的能力主要取决于超临界流体的密度.基于高精度磁悬浮天平实验系统,利用癸烷模拟原油,系统测量了不同温度(313～353K)和压力(12～18MPa)下,不同CO2质量分数(0、8%、20%、43%、67%)CO2-癸烷溶液的密度,并分析了各参数对CO2-癸烷溶液密度的影响.研究发现在CO2质量分数一定的情况下,CO2-癸烷溶液密度随着压力的增加而增加,随温度的升高而降低.CO2溶解质量分数对溶液的性质有显著影响,CO2的注入量对驱油存在一个有效的区间,可以根据井下温度、压力来决定注入量,从而达到最佳的驱油效果.