串列加热式增湿除湿海水淡化系统的实验研究

对一种串列式多级加热增湿除湿型太阳能海水淡化装置进行了稳态实验测试,介绍了三级装置的结构和工作过程。选用多孔球作为填充材料来提升蒸发器的传质过程。通过改变不同喷淋温度、进水流量和空气流率等控制参数,研究了不同运行参数下的系统性能。实验结果表明,在实验给定参数范围内,随着进水流量和喷淋温度的增加产水量增加。当运行温度90℃、进水流量为2 t/h,产水量达到182.47 kg/h。在运行温度达到85℃时,性能系数能达到最大值2.65。单位装置体积的产水量达到22kg/(m~3h)。单级加热的性能系数最高达2.27。通过实验发现,串列式多级加热型增除湿海水淡化技术仍有很大的提升空间。     

聚光直热加湿除湿太阳能淡化系统的性能研究

本文研究了一种基于菲涅耳透镜聚光和多级回热的加湿除湿太阳能海水淡化系统.建造一个小型的太阳能海水淡化装置,并利用一种自设计的圆弧形菲涅尔透镜为该系统聚光直接加热.介绍了四级淡化系统的结构原理,装置通过三级等温加热的方式为系统供能。文中依据系统各部分能量的关系,建立对应的数学关系.室外实验测得,装置的最大产水量为1.5 kg/h,系统的性能系数为0.73。     

立式集热板太阳能热气流电站系统研究

设计了一种立式集热板式太阳能热气流电站,分析了该系统的最大输出功率及能量转换率。数学模型考虑了系统尺寸、太阳辐射及环境条件对系统最大输出功率的影响。结果表明系统最大输出功率不仅是烟囱高度的函数,同时与太阳辐射及环境参数有很大关系。受结构限制,在太阳辐射强度为1000 W/m~2、烟囱高度为100m时,本系统能量转换率约为0.2%,在设计上可考虑采用多条集热式烟囱通道并联方式来增加集热面积,以达到提高系统最大输出功率的目的。     

大功率短时加热条件下相变储能式热沉瞬态性能及其优化的实验研究

为了评估相变储能式散热技术在间歇式大功率电子器件热管理中的适用性,本文采用实验方法研究了在短时大功率(60~120 W)较高热流密度(5.3~10.5 W·cm~(-2))加热条件下相变储能式热沉的瞬态性能.实验结果表明,在不同的加热功率下,采用相变储能式热沉可以将冷却目标的温升最多降低约40℃,而其平均等效热阻能比传统热沉降低30%以上,体现了明显的性能优势.此外,通过添加翅片的方法可以进一步改善相变储能式热沉的性能.如果设定电子器件正常的工作温度为80℃,有翅片的热沉能将有效保护时间延长多达130%.在大功率短时加热条件下,采用相变储能式热沉能够达到理想的散热效果,而通过强化传热手段可以进一步优化其性能.     

复合除湿剂导热系数及动态除湿性能研究

为提高硅胶除湿剂的传热性能,并且不影响其吸湿性能,本文选择高热导率的硫化石墨作为传热基质,制作不同密度的硅胶/硫化石墨固化复合除湿剂。通过激光闪光法和动态称重法对样品进行导热系数和动态除湿性能测试。结果表明复合除湿剂导热性能随着固化密度的增大先增加后减小,导热系数最高可达16.2 W·m~(-1)·K~(-1),约为纯硅胶除湿剂的230多倍。复合除湿剂的吸湿性能随着固化密度的升高而下降,密度为300 kg·m~(-3)。复合吸附剂的动态吸湿速率约为纯硅胶的2倍以上。     

用于CEPC探测器超导磁体的液氮虹吸实验研究

概括了环形正负电子对撞机(CEPC)探测器超导磁体拟采用的虹吸冷却低温系统的研制背景,重点介绍了液氮虹吸实验平台的设计、组装及检漏。分别以氮气液化后的液氮填充相分离器的1/5和1/3体积的要求进行了两次实验,其常温常压下的体积分别为0.32m~3和0.47m~3。实验发现当充装量为0.32m~3时,蒸发侧加热功率达到10W后发生了烧干现象;充装量为0.47m~3时,蒸发侧加热功率达到20W后液氮回路仍循环良好,管路最大温差不到1K,管路温度分布均匀,未发生烧干现象。实验结果表明,氮气的充装量以及蒸发侧的加热功率是影响虹吸冷却效果的两个重要因素。     

全被动聚光式太阳能蒸馏器的性能研究

本文提出了一种全被动聚光式太阳能蒸馏器。它不包含单独的集热器,而是集聚光和集热过程于一体,在嵌入到土壤里的蒸馏器中进行海水淡化.本文通过分析该蒸馏器的几何光学特性,得到了聚光器的最优化结构,并得出结论:在低纬度地方,绝大部分太阳光入射角度下装置的接收率大于95%。另外,本文通过分析蒸馏器内部的传热传质过程,得到了装置产水量在稳态条件下随太阳辐照度变化的曲线。理论计算结果表明,在辐照度为800 W·m~(-2)的稳定光照下,装置单位蒸发而积产水速率为0.2475 g·m~(-2)·s~(-1),产水效率约为45.5%。     

石墨烯/石蜡复合材料的热物理性能研究

为改善相变蓄热用石蜡的导热性能,通过向石蜡基材中掺杂微量的石墨烯制备石墨烯/石蜡复合材料。采用扫描电子显微镜、热传导分析仪和差式扫描量热仪等获取了复合材料的表观形貌、热导率、熔点和相变潜热等关键热物性参数,讨论了石墨烯质量分数对这些参数的影响。通过动态热响应实验,揭示了石墨烯质量分数和热源温度对复合材料热响应速率的影响规律。结果表明,与纯石蜡相比,石墨烯/石蜡复合材料的热导率得到显著提高。当石墨烯的质量分数由0.2%升至2.0%,复合材料的热导率由0.266 W·m~(-1)·K~(-1)提高到0.346 W·m~(-1)1·K~(-1)。复合材料的相变潜热与纯石蜡相比并未减小,且其热响应速率高于纯石蜡。     

太阳能海水淡化系统经济性分析与研究

利用单因素分析方法,计算三效塔式太阳能海水淡化系统各个参数对太阳能海水淡化系统淡水生产成本的单因素影响值,分别给出太阳能集热系统成本、储热水箱成本、海水淡化装置成本、装置运行年消耗动力费用、设备使用年限和淡水年生产总量等参数对淡水生产成本影响的程度,明确降低淡水生产成本的方向,有助于太阳能海水淡化装置的深入研究。     

聚噻吩单链量子热输运的第一性原理研究

聚噻吩块体通常被视为绝热材料,其热导率小于1W·m~(-1)·K~(-1).但近年发现对于室温下沿聚噻吩分子链方向排列的无定形聚噻吩纳米纤维,其热导率高于聚噻吩块体,可达4.4W·m~(-1)·K~(-1).为了相对准确地揭示纳米尺度聚噻吩单链热输运的微观特征,从量子力学出发,在密度泛函理论计算的基础上,应用中间插入延展方法结合非平衡格林函数方法,对长度为25.107nm、包含448个原子的聚噻吩单链的量子热输运及其同位素效应进行了研究,并与分子动力学方法模拟的结果进行了详细比较.结果表明:室温下32 nm长的纯聚噻吩单链热导率上限高达30.2 W·m~(-1)·K~(-1),与铅的热导率35 W·m~(-1).K~(-1)相近;相同掺杂比例(原子百分数)下C元素热导的同位素效应比S元素显著;室温下聚噻吩单链中~(12)C,~(13)C等比例随机掺杂时的同位素效应最为显著,此时聚噻吩单链的平均热导至少降低了30%;室温下纯聚噻吩单链的热导随C的相对原子质量增加近似呈反比例减小,随S的相对原子质量增加呈非线性单调增加.该研究对认识和调控聚噻吩这种新型功能材料的热输运特性具有积极的价值.     

水下太阳能聚光光伏-海水淡化复合系统研究

开发水下太阳辐射能进行光伏发电和海水淡化,为水下潜航装置提供电能,为远洋工作人员提供淡水,意义重大.为此,本文提出了一种水下太阳能柔性聚光光伏-海水淡化复合系统,它主要由水下柔性聚光器、光伏组件、膜蒸馏海水淡化单元、冷凝腔等组成.其中,水下柔性聚光器为膜壳式空腔,空腔在压差的作用下,变形为球面透镜.仿真分析了焦距、焦斑...     

铝纳米薄膜热导率的实验研究

金属纳米薄膜作为一种典型的纳米材料,已广泛应用于信息技术领域。研究表明,随着金属薄膜特征尺寸的减小,金属薄膜体现出与常规不同的热输运特性。本文采用飞秒激光泵浦-探测实验方法,结合抛物两步模型和修正的抛物两步模型,对铝纳米薄膜热导率进行研究。结果表明,考虑了声子热导率修正的抛物两步模型比抛物两步模型更能准确描述热反射信号。拟合得到铝膜热导率分别为98 W·m~(-1)·K~(-1)和94 W.m~(-1)·K~(-1),小于铝的体材料热导率,铝纳米薄膜热导率具有尺度效应,同时拟合得到声子热导率为2.8 W·m~(-1)·K~(-1),提出一种利用飞秒激光泵浦-探测测量声子热导率的方法。     

平衡活塞式热压缩机的试验研究

介绍了一种使用电机驱动外燃加热的平衡活塞式热压缩机,建立等温模型,并对系统进行理论分析。在不同的温度及充气压力下,对系统的性能进行实验,得出该系统在1.5 MPa充气压力下,热端温度为560℃,冷端温度为40℃,加热功率1500 W,驱动功率120 W,运行频率6 Hz时,压比可以达到1.37。采用外燃加热的方式,可以...     

拉曼热扫描技术同步测量一维导热和对流换热

对于在空气中的低维微纳尺度材料传热过程,热传导和对流换热同时存在且相互影响,而实现对二者的同步测量和研究较为困难。针对该热测量难点,本文提出一种新颖的拉曼热扫描技术,该方法结合稳态电加热和拉曼扫描技术可以实现一维材料热导率和对流换热系数的同步测量.为验证该方法,选用碳纳米管纤维材料进行热物性测量实验。发现温度从335 K上升到468 K时,碳纳米管纤维的热导率从26 W·m~(-1)K~(-1)提高到34 W·m~(-1)K~(-1),对流换热系数从1143W·m~(-2)K~(-1)降低至1039 W·m~(-2)K~(-1)。其中,被测样品的对流换热量占了总散热量的60%以上.该测量方法方便快捷,对于研究低维微纳尺度材料在不同环境下的传热行为具有重要意义。     

CO_2水合物导热特性的分子动力学模拟

使用分子动力学模拟方法在NVT系综下对结构完整CO_2水合物以及结构缺陷CO_2水合物进行了导热模拟计算.对于结构完整的CO_2水合物,在200-230 K温度区间内,体系导热系数由0.4684 W·m~(-1)·K~(-1)变化到0.4836 W·m~(-1)·K~(-1),温度相关性较弱;而在230-280 K温度区间内,体系导热系数由0.4836 W·m~(-1)·K~(-1)变化到0.7494 W·m~(-1)·K~(-1),温度相关性变强;另外,通过计算功率图谱发现主体分子对水合物体系的导热贡献更大.对于结构缺陷CO_2水合物,发现晶穴占有率和笼形结构缺陷对体系导热均有一定影响,空笼晶胞导热系数约为完整晶胞导热系数的86.67%,体系的导热能力主要取决于主体结构的性质.     

星载行波管高效率阴极热子组件优化设计

为减小X波段星载脉冲行波管的热子功率,对阴极热子组件结构进行了优化设计,利用ANSYS有限元软件对该阴极热子组件结构进行了热分析,得到结构的稳态温度场分布、阴极温度瞬态解以及加热功率与阴极温度的关系,并与实测结果进行对比,对比结果表明,阴极温度模拟与实验结果误差在1.3%以内,说明了所用模型和方法的可行性。在此基础上通过研究阴极支持筒不同开槽宽度、壁厚及材料下热子加热功率-阴极温度关系,对阴极支持筒进行了优化。模拟结果显示,优化后的阴极热子组件结构加热功率由8.2W降到6.7 W。     

空心塑料球堆积床空气加湿传质系数的测定

对增湿除湿型太阳能海水淡化装置中填充空心塑料小球作为堆积床的传质系数进行了实验测试,并与其他材料堆积床的传质系数进行了比较。介绍了测试装置的结构和工作过程,给出了传质系数随不同运行参数的变化关系。实验结果表明,该空心塑料小球由于具有较大的润湿表面和内部具有储水多孔材料,因而具有较高的蒸发传质系数。在系统冷却水和喷淋温度分别为25℃和80℃时,传质系数比使用方木条时提高了约8%。实验结果还说明,喷淋量及循环风量对传质系数的影响一般是正向的,喷淋量及风速增加,传质系数将增加,但风速达到一定程度后,增加循环风量使传质系数增加幅度变小。     

不同工质时脉动热管换热特性实验研究

本文通过实验研究了工质类型和工质充液率对竖直式脉动热管换热特性的影响。采用了去离子水、甲醇和乙醇三种液体作为工质,加热功率为5~80 W。结果表明,脉动热管的换热特性与工质充液率密切相关。当去离子水充液率为50%时,脉动热管内能够形成稳定的气柱和液塞流动,具有最佳的换热表现,获得的最低热阻为80 W加热功率下的0.47K/W。在较小的加热功率下,乙醇和去离子水具有比甲醇更小的热阻,随加热功率增加,采用甲醇时加热段温度上升波动剧烈,而采用去离子水和乙醇时温度上升平缓,具有更好换热效果。甲醇和乙醇做工质时获得的最小热阻分别为80 W加热功率下的0.56 K/W和0.48 K/W。     

高热流密度下悬架单壁碳管的热量传递特性

极高热流密度条件下导热机理的探索对于纳米器件的发展具有指导意义。本文在173.2 K至室温之间,利用拉曼光谱测量了高热流密度加热条件下悬架单根单壁碳纳米管的温度分布.实验中最大热流密度达到3.18×10~(11)W/m~2.利用傅里叶导热定律和理论公式估计得到碳管的最大热导率为3486.9 W·m~(-1)K~(-1),与文献值吻合,证明在实验中的极高热流密度条件下,傅里叶导热定律依然适用.     

一种扩散吸收式制冷系统的性能实验

设计了一套带有气液分离精馏设备的吸收扩散制冷装置,试验研究了提升管结构、热源加热温度、氨水浓度、充气压力对制冷装置的影响。新型的精馏结构在提高发生氨气纯度的同时,也可减少冷凝器的负荷(冷凝器进口温度为55℃左右)。实验在环境温度T0为25-35℃,溶液浓度ξ为25%-35%,充注压力P0为13-18 MPa,加热功率Pg为220-320 W的范围内进行。结果表明:浓度的提高可获得较大的冷量,一般28-32%为宜;适当的增加系统压力可降低蒸发温度;系统的冷量随加热功率的增加而提高;确定了提升管结构参数的选取。