使用相变换热的温差发电器的数值模拟

为了解决温差发电技术中发电片热端与尾气间传热温差大造成的输出功率和热电转化效率不高的问题,本文提出通过改变尾气与温差发电片热端之间的传热结构,且在结构中充以气液相变工质的方法强化传热,并通过数值模拟的方法比较了加装相变结构前后温差发电器性能的变化。在此基础上,研究了尾气温度、流量及相变换热温差发电器的结构参数对其输出功率及效率的影响规律。结果表明,特定尺寸的相变结构可大幅提高发电器的输出功率及转化效率,但其优化效果受工质蒸发温度的限制。     

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采用焓探针对大气压力下热喷涂等离子体射流的焓和温度进行了测量和计算,研究了氩气流量变化、电流变化和喷涂距离对等离子射流的焓和温度分布的影响。结果表明,氩气流量不变的情况下,随着功率的增加等离子体的焓值和温度增加;电流保持不变时,随着氩气流量的增加等离子体的焓值和温度不断减小,随着距离喷嘴出口轴向距离的增加,等离子体的焓值和温度都大幅度的降低;氩气流量变化对喷枪热效率影响不大,功率增大时,喷枪热效率增加显著,喷枪热效率最高可达到60%。     

冷却系统对ORC性能影响的模拟研究

该文利用Aspen HYSYS软件模拟研究了环境温度、冷凝温度和冷凝器工质侧压降因素对有机朗肯循环系统性能的影响,系统采用工业低温废热作为热源,选择R123作为工质,并通过分析得出:受环境温度的影响,夏季的最大系统净功和循环热效率比冬季下降了4.13 kW、3.03%;冷凝温度从24℃上升为40℃时,系统净功和循环热效率分别降低了2.52 kW、1.87%。当冷凝器压降从0 kPa上升为40 kPa时,系统净功和热效率分别下降了1.41 kW、1.43%。     

热声制冷机声场中非线性效应

热声制冷的基本原理是热声效应,但热声效应一般只在高声强下发生,随之将产生强烈的非线性效应.本文在自行研制的热声制冷机试验台上,研究了板叠对声场非线性的影响以及非线性对热声系统性能的影响.结果表明,板叠的存在使得声波明显衰减,压比约减小5%,并且各次谐波的幅值和增长速率较无板叠时均有所降低;非线性效应限制了基波的增长,导致了高次谐波产生,且基波和高次谐波的增长均有发展为饱和的趋势.板叠的存在产生明显的声制冷效果,制冷温度随驱动功率增大先增加后减小.在50 W时达到最低温度5.1℃.     

线性不可逆热力学框架下一个无限尺寸热源而有限尺寸冷源的制冷机的性能分析

如何优化工作在有限尺寸的热源与冷源之间的热设备的性能是有限时间热力学领域的一个重要课题.本文在线性不可热力学框架下,结合有限时间热力学理论,研究了一个无限尺寸热源而有限尺寸冷源的制冷机的工作过程,解析性地推导了紧耦合条件下平均输入功率以及制冷系数表达式,并且进一步讨论了该制冷机的性能.发现平均输入功率与制冷时间不存在明确的优化关系,而且输入功率的增加导致制冷系数单调减小,但辐射能的增加致使制冷系数增强.研究结果对于深入理解实际的热力学过程具有一定的工程实践性价值.     

CO2跨临界水-水热泵系统实验研究

对CO2跨临界水-水热泵系统进行研究,并搭建实验台进行测试:系统中添加回热器与否的两种情况下,通过改变蒸发温度、冷冻水的流量和温度、冷却水的流量和温度,测试系统的制热系数COPh和制冷系数COP。结果表明,蒸发温度升高,系统的COPh、COP也随之增加;而冷冻水流量增加,系统的COPh、COP增加不明显;增加回热器后随着冷冻水温度升高,系统COPh和COP上升趋势显著;冷却水流量增加对系统性能的影响很大;随着冷却水温度的升高,系统的换热量降低,导致系统的COPh和COP随之降低。通过以上实验证明在相同的工况下,添加回热器可提高系统的性能。     

室外环境温度对房间空调器性能影响的试验研究

利用焓差实验室,改变室外环境温度,对空调器性能参数进行测量,并与标准工况下测定值对比,分析了制冷量、能效比、冷凝温度与蒸发温度等数据。实验数据表明,当空调器在制热工况下,将室外温度从额定工况7℃升高至15℃,蒸发温度升高,最高可达到7.1℃,制热量最大可增加20.8%,性能系数最大可提高13.2%;将室外温度从额定工况7℃降低至-1℃,蒸发温度降低,最低可达到-6.2℃,制热量最大减少25.2%,性能系数最大降低17.6%。当空调器在制冷工况下,将室外温度从额定工况35℃升高至43℃,冷凝温度升高,最高可达到61℃,输入功率增加16%,能效比最高降低11%;将室外温度从额定工况35℃降低至27℃,冷凝温度降低,最低可达到47.4℃,输入功率减小15%,能效比最大提高8.7%。     

制冷剂充灌量对冷藏柜制冷性能影响的试验研究

冷藏柜制冷剂容量较小,系统中制冷剂充灌量的变化对制冷性能会产生很大的影响。通过改变系统中制冷剂充灌量,研究了制冷性能参数随制冷剂充灌量的变化趋势,为合理确定制冷剂充灌量提供了一定的依据。随着制冷剂充灌量的增加,蒸发压力和冷凝压力升高,蒸发器换热温差减小,过热度减小,冷凝器换热温差增大,过冷度增大;冷凝压力和蒸发压力压差增加,压比减小;压缩机平均功耗先减小后增加,制冷量则先增加后减小。     

解吸温度对吸附式制冷系统性能影响的实验研究

吸附式制冷系统作为一种节约型制冷系统受到国内外专家学者的探索研究,以期提高制冷循环COP,加快吸附制冷技术的实用化。本文采用了4A分子筛与铝丝混合吸附剂,与无水乙醇组成吸附工质对,通过实验探究不同解吸温度下的COP以及循环周期的变化情况。实验表明,在实验温度(74~98℃)范围内,随着解吸温度的升高,系统循环COP逐渐增加,但增加的趋势逐渐减小,最大达到0.36;制冷循环周期随着解吸温度的升高而逐渐减小。     

人工冰场CO2制冷及热回收系统性能分析

针对人工冰场的制冷及热回收需求，提出了一种新型的CO₂并行压缩循环，对其进行热力学分析，并与常规循环和喷射循环进行对比，结果表明，并行压缩循环的制冷系数最高，而且随着环境温度降低而升高，该循环在跨临界运行时的最佳排气压力要低于常规循环；并行压缩的热回收量最小，但是制热系数和综合COP最高，而且随着环境温度降低，热回收量和制热系数会降低而综合COP会升高；该系统在全年范围内都能提供高效的制冷以及热回收性能。     

具有回热的电化学制冷机的性能分析

本文基于有限时间热力学方法对具有回热的电化学制冷机性能进行了研究。系统的分析了参数对制冷机性能的影响。结果表明:电池的等温系数和电量密度越大越高,其性能系数和制冷功率越高。同时制冷机的工作范围也越广。存在最佳的高低温工作温度使制冷机的制冷功率,但是高性能的回热器不能显著增加制冷机的性能。冷热源温度对之比对最大制冷功率时制冷机的性能系数没有显著的影响,考虑到实际需求,制冷机应工作于最大制冷功率与最大性能系数之间,本文对电化学制冷机的设计和改进具有重大指导意义。     

小型复叠式空气源热泵采暖系统性能影响因素的实验研究

本文探讨了循环水流量﹑热水温度及环境温度等参数对小型复叠式空气源热泵采暖系统性能的影响。实验结果表明:在一定温度范围内,随着制取热水温度的升高,热泵的制热量逐渐降低,热泵的输入功率逐渐增大,系统COP呈下降趋势;当制取的热水温度相同、环境温度较高时,热泵的制热量、热泵平均COP值较高;在一定流量范围内,循环流量越大,热泵的制热能力越高,当制取热水的温度相同时,大循环流量下高温环路的压缩机排气温度越低,运行越稳定。     

基于传热窄点分析的跨临界CO2系统稳态性能研究

基于传热窄点研究了固定气体冷却器进出口水温时,高低不同的进水温度、不同的出水温度、排气压力、蒸发温度、过热度以及换热面积对于系统性能的影响。结果表明:随着进出口水温的升高和换热面积的减小,系统COP逐渐减小,并且最优高压压力逐渐升高;随着蒸发温度的升高,系统COP逐渐增加,最优高压压力逐渐升高;增加过热度只会在排气压力较低时提高系统的COP。当处于部分负荷工况时,冷端温差随负荷率的增加而减小;对于气冷器进出口水温温差大的工况,当负荷率小于1时传热窄点会位于换热器中间位置。在负荷率到达1时,传热窄点恰好移动到冷端。当负荷率大于1时,传热窄点一直稳定在冷端;对于气冷器进出口水温温差小的工况,当负荷率小于1时,传热窄点就已经到达冷端,并随着负荷率的增大一直稳定在冷端;部分负荷下的COP总是小于设计负荷下的COP,实际负荷偏离设计负荷越远,系统的COP越小。     

新型涡流管的制冷特性研究

以新型涡流管为研究主体,通过实验,研究涡流管操作参数对涡流管性能的影响。根据实验数据,分析改变温度压力等操作参数对涡流管能量分离效应的影响。试验结果表明:当提高涡流管进气温度,其冷热两端出气温度升高,但并不影响涡流管的制冷效率;增加涡流管进气压力会提高涡流管制冷效应,并在冷流率为0.2时效果最明显;制冷效率随节流阀开度增加而增加且最终趋于稳定,而制热效率则随节流阀开度增加而减小并最终趋于稳定。     

耦合物理场中包层的流动传热和结构安全分析

包层结构是国际热核聚变实验堆(ITER)中的重要组件,它的力学行为与磁-热-流-固多物理场的耦合效应密切相关。本文采用有限体积法和有限元方法,分析了磁场强度和流体入口速度对包层内流动传热效应和包层中流道插件(FCI)结构安全性的影响。对磁场效应的分析表明,虽然MHD效应对流体存在不利影响,但磁场效应引起的M型速度分布改变了流体的传热形式,可以增加流体出口平均温度,提高热效率;同时,射流可降低第一壁最高温度,减小FCI最大结构热应力。此外,磁场效应还降低了FCI的热膨胀趋势,使得侧壁和Hartmann壁的法向位移有所减小。对于入口流速的分析表明,当速度增加时,PbLi流体出口平均温度降低,使其热效率降低,但流道向氦气中的热泄露有所减少,增加了出口输出热功率。当速度超过0.06 m/s时,出口热功率占中子生成热功率的比例将稳定在85%左右,同时考虑到第一壁和FCI的结构安全性,入口速度选择在0.06~0.10 m/s间可使包层达到良好的传热性能和安全性能。     

稳态平板法测量导热系数的若干影响因素分析

研究发现,热源温度和环境温度等因素通过试样的侧面散热影响平板稳态法测量导热系数的精度,散热铜板的上下表面散热功率不一致也将影响导热系数测量的准确性.用大空间自然对流理论对实验数据处理公式修正后,可有效减小侧面散热对测量的影响.在设计实验时应首先获得散热铜板的散热功率曲线,选择合适的散热铜板温度,而后通过综合考虑试样厚度和热源温度以控制传热温差,使测量时散热铜板温度处于最佳温度附近.     

微圆管进口区气体流动与换热特性研究

对微圆管进口区运用一阶速度滑移和温度跳跃边界,考察了Kn、动量调和及热调和系数对流动与换热特性的影响机理和规律.模拟结果表明:流动进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数减小而减小;热进口段长度随Kn增加而增加,但随动量调和系数及热调和系数减小而减小;Nu数随Kn增加及热调和系数减小而减小,但随动量调和系数减小而增加.     

循环参数对微型有机朗肯循环系统性能的影响

为探究ORC系统循环参数对系统性能的影响,以R123为工作流体,在热力学分析的基础上对微型ORC系统建立数学模型,探究工质质量流量、冷却水流量以及热源温度对ORC系统性能特征的影响,结果表明三者的增加均能提升系统循环净功、循环热效率、发电功率以及发电效率,从而有助于提高系统的热力性能,系统循环净功与发电功率最大值分别为0.558 kW、0.167 kW;系统所达到最大热效率和最大发电效率分别为8.96%和2.61%。     

LD端面泵浦薄片激光器的温度和热应力分布研究

为了分析薄片激光器的热效应,建立了LD端面泵浦薄片激光介质的数值模型。考虑到介质与空气的对流换热和介质材料的热力学参数随温度的变化,根据经典热传导方程和热弹性方程,运用有限单元法,得出了介质内温度和热应力的时空分布,分析了温度和热应力与泵浦功率、换热系数和时间的变化规律。模拟结果表明:热破坏主要为前表面光斑外侧的拉伸破裂;温度和应力的上升时间和热恢复时间随泵浦功率的变化不是很明显,随换热系数的增大而减小,但随着换热系数的增加,温度和应力的变化越来越小。     

热声发动机起振、消振过程的动态行为

针对热声发动机中复杂的起振、消振行为,在自行研制的"驻波型热声发动机试验平台"上,开展了工质类型、加热功率、充气压力等参数对热声发动机起振、消振行为的影响规律研究.试验结果表明:当采用纯氦气和90%氦气+10%氩气的混合气体时,系统存在一最佳的充气压力值,使起振温度和消振温度达到最低;而其余工质,其起振温度与消振温度均随着充气压力增加而逐渐提高;与此同时,由于加热功率对板叠热端温度影响较小,故采用板叠热端温度作为行为特性参数更为合理.