天然气驱动VM循环热泵的热力学分析

天然气驱动VM循环热泵采用天然气作为高品位驱动能源,无工质替代问题,对缓解夏季电力供应紧张和环境污染等问题具有重要的意义。本文建立了热力学模型,分析结果表明:对于理想循环,热泵性能系数随着高温热源和低温热源温度的升高而增大,随着中间温度热源温度的升高而减小,并且热源温度变化对性能系数的影响从大到小依次为低温热源、中间温度热源和高温热源;对于理论循环,在运行区间,随着转速的增加,制冷量增大,而性能系数降低,但制冷量和性能系数都随着平均压力的增加而增大。     

多联引射器CO_2制冷系统性能模拟及实验研究

为了评估工况参数对多联引射双温CO_2制冷系统性能的影响,采用集总参数法建立数学模型,模拟研究了中、低温蒸发温度及中间压力对系统性能的影响,并将不同中间压力下的模拟和实验结果进行了对比。模拟与实验结果表明,在不同中间压力工况下,引射比、系统制冷量及COP的模拟结果与实验结果趋势一致,在中间压力为3.9～4.0 MPa时,系统制冷量及COP取得最大值。模拟结果表明,随中温蒸发温度的升高,系统制冷量及COP均增加,引射比也逐渐增加,但中温蒸发温度高于-3℃时其对引射比的影响很小;随着低温蒸发温度的升高,引射比和系统制冷量变化不大,而系统COP逐渐增加。模拟和实验结果的误差在允许的范围内,验证了所建数学模型的可靠性。     

新型双蒸发两级压缩/喷射制冷系统性能分析

为提高两级压缩制冷系统性能,提出了一种新型双蒸发两级压缩/喷射制冷系统,建立了系统热力学计算模型,对不同工况下的系统性能进行了研究。结果表明:当低温蒸发器和高温蒸发器的蒸发温度升高时,新系统性能系数和单位容积制冷量都增大;当冷凝温度升高时,性能系数、制冷量和相对于传统系统的性能系数提升率都减小;当蒸发和冷凝温度固定时,随着中间温度的升高,性能系数先增大后减小。在低温蒸发器和高温蒸发器的蒸发温度分别为-10℃和0℃、冷凝温度为40℃的情况下,当中间温度为20℃时,性能系数达到最大值4.7,与传统系统相比新系统性能系数提升率均在17%以上。     

蒸发式新风加干盘管空调系统的制冷量研究

通过对蒸发式新风机组加干式风机盘管空调系统进行性能研究,改变室外相对湿度及新风量,测试新风机组性能;改变风机盘管供水温度、回风量、水流量,测试风机盘管性能。结果表明,随室外相对湿度的升高,新风机组制冷量、新风机组潜热制冷量均增加,新风机组显热制冷量降低;随新风量的增加,新风机组总制冷量、显热制冷量、潜热制冷量都增加。随风机盘管供水温度的升高,风机盘管总制冷量、显热制冷量、潜热制冷量均降低,其中,最佳供水温度为16℃,既可以保证风机盘管完全处于干工况运行,又可以保证风机盘管最大制冷量;随风机盘管回风量的增加,风机盘管总制冷量、显热制冷量增加,潜热制冷量降低;随风机盘管水流量的增加,风机盘管总制冷量、显热制冷量、潜热制冷量均增加。     

用于高温超导器件冷却40～80K温区的脉冲管制冷机研制

随着HTS装置在诸如移动通信领域的商业化和应用于空间和军事的远红外线的装置的发展,亟需工作在40～60K结构紧凑,高可靠性的低温制冷机.线性压力波发生器驱动的脉冲管制冷机低温部分无运动部件,因此具有获得高可靠性和长寿命的潜力.我们早先的工作集中在线性驱动的小型同轴脉冲管制冷机上,在80K有几百毫瓦的制冷量,在此基础上,我们正在研究新型脉冲管制冷机装置,它能工作在更低温度,具有更大制冷量,目前在输入功率240W的情况下,最低制冷温度为43K(水冷)和48K(风冷), 60K时有1.5～2W的制冷量.此外我们实验室正在研究的压力波发生器通过板弹簧支撑的移动线性驱动线圈,它们的最大扫气容积为2、4、5和10cm3.两种类型的脉冲管冷头结构即同轴和U型结构正被采用,以满足不同的应用.这些制冷机的研究现状将在本文中介绍.     

冷库翅片管蒸发器性能测试实验研究

利用低温风洞实验室研究了过冷度、过热度、蒸发温度、迎面风速对冷库蒸发器性能的影响。结果表明:当环境温度为0℃和-18℃时,过冷度从1℃增加到6℃,制冷量近乎呈线性增长,平均每过冷1℃制冷量分别增加了2.63%、2.72%;过热度从0℃增加到5℃,制冷量随过热度的增大而逐渐减小,平均每过热1℃制冷量分别减小了0.99%、0.38%;迎面风速从3.8 m/s增加到5.8 m/s,制冷量随迎面风速的增大而逐渐增大,平均每增加0.5 m/s的风速制冷量分别增大了1.01%、0.57%。蒸发温度从-29℃增加到-25℃,制冷量近乎呈线性增长,平均每增加1℃蒸发温度制冷量增加了4.6%。     

冬季工况条件对空调冷柜双联机性能的影响

利用中间冷却器将空调与冷柜系统连接构成空调冷柜双联机,其工作原理是利用空调冷凝器出口一部分制冷剂节流来过冷冷柜的冷凝液体。实验研究了冬季工况条件对空调冷柜双联机系统性能的影响。实验结果表明:在固定室内干、湿球温度19℃/11.5℃及冷柜温度条件下,联合运行时,冷柜排气压力及排气温度得到明显下降;随着室外温度的增加空调单位制热量与冷柜单位制冷量耗电量之和逐渐减小,相比于各自单独运行最大节省电量15.4%;在室外温度14℃条件下当制热量与制冷量之比9:1时,单独运行与联合运行耗电量相等。     

压缩机频率对双级压缩制冷系统的影响

为研究压缩机频率对双级压缩制冷系统性能的影响,通过实验,改变高温级压缩机频率来调节系统中间压力,分析一次节流中间不完全冷却双级压缩制冷系统性能的变化。研究表明,在冷凝温度30℃、蒸发温度-30～-40℃的工况下,固定低压级压缩机频率,当高压级压缩机频率一定时,系统COP随着蒸发温度的升高而升高;当蒸发温度一定时,高压级压缩机频率从45 Hz升高到75 Hz,系统中间压力小幅上升,压缩机功耗增加,制冷量增加,系统COP呈现先增大、后减小的变化趋势,故存在一个最优运行频率使系统运行达到最佳状态。     

两级烟气废热热管溴化锂发生器的动态特性

利用热管废热溴化锂制冷机不仅能够回收工业过程的大量废热、余热,而且可以提高整个工业系统的能源利用效率。针对两级烟气废热热管溴化锂制冷机发生器的结构特征,建立了动态数学模型,进行了数值求解,得出了机组启动过程中发生器的各参数的变化规律。结果表明:蒸汽发生量与溶液出口温度基本同步稳定,烟气中间为250℃左右,出口温度为200℃左右。此研究对减短启动时间、节约能源具有一定的积极意义。     

室温磁制冷机制冷性能优化研究

本文建立了室温磁制冷系统的数学模型,就流体流速,运行频率,AMR长度等参数对磁制冷系统的温度跨度和制冷量的影响进行了模拟研究和分析。此外,本文构造了两个单目标优化问题,在压降损失小于150 kPa的约束条件下,最大化制冷量和温度跨度。利用算法求解这两个优化问题,得到以下结论:当温跨为20 K时,制冷量提高了26.4%;当限制利用因子为0.6左右时,制冷量最大;当限制利用因子为0.4左右时,温跨最大。     

极端高温环境下空气源热泵冷热水机组制冷实验研究

针对现有空气源热泵冷热水机组高温环境运行效果差、效率低、排气温度过高导致停机等问题,设计一套基于准双级压缩循环理论,以R410A为制冷剂的中压补气型空气源热泵冷热水机组。在50℃极端环境温度下,采用中压补气技术,对系统的制冷性能进行实验研究。结果表明:(1)系统出水温度由10℃增至15℃时,制冷量增加77.28%,EER提高59.02%,系统的制冷量、功率和EER均随出水温度的升高而增加;(2)相较不补气模式,系统排气温度由111.9℃降至106.23℃,制冷量由14.14 kW增至16.05 kW,可有效降低排气温度,提升制冷量,能更好提高系统超高温制冷时的稳定性。     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

对使用双提升管结构的扩散吸收式制冷系统的性能实验

设计了一台使用双提升管结构且精馏器上多处设置阻流坑的扩散吸收制冷装置,实验研究了氨水充注浓度(24%~36%)、充氢压力(1.5MPa~1.6MPa)、热源加热功率(120W~300W)对制冷系统的影响。结果表明:采用双提升管后,液体循环量增大,循环周期缩短,制冷量增加;适当提高溶液浓度不但可以降低系统发生温度,同时也可以获得较大的冷量,一般为28%~32%为宜;适当降低充氢压力可降低系统发生温度。     

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。     

固体热容激光器冷却方式的数值模拟

 固体热容激光器连续运转一段时间后，需要进行冷却，以进行下一次运转，因此冷却速度直接影响着热容激光器运转的效率和实用性。从热传导方程出发，以沉积热为内热源模型，利用有限元分析方法对激光二极管阵列从4个方向对称泵浦的板条Nd:GGG激光介质的温度场和和热应力场进行了数值模拟。并对冷却阶段分别采用过冷气体、水循环、喷雾、相变冷却方式时的介质温度和应力随时间变化过程进行了模拟。结果表明在相同条件下采用相变冷却方式能在较短时间内将介质冷却到初始温度。     

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。     

考虑基底热传导的石墨烯薄膜热声理论

主要基于热声效应对石墨烯薄膜发声进行理论研究。首先建立了石墨烯薄膜耦合热振动模型,推导出了石墨烯薄膜发声器的声压表达式。在此基础上,进行了不同基底石墨烯薄膜发声器的声压测试,并将测试值与理论计算结果对比,二者随频率变化趋势基本吻合,测试值略低于理论值,验证了推导出的声压表达式的正确性。研究表明石墨烯薄膜发声器有很宽的频域响应,在低频段声压级随频率增大而增大,在高频段响应平稳,具有作为优秀的热致发声器的潜力。基底材料蓄热系数越小,石墨烯薄膜的声压值越大;声压级随薄膜热容量的增大而减小。研究结果对于石墨烯的发声机制探索及其在扬声器设计等方面的应用具有指导意义。      

Semianalytical thermal analysis of rectangle Nd:GGG in heat capacity laser

Based on the theory of anisotropy semianalytical thermal analysis, the temperature field of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal is investigated. Through an analysis of the working characteristics of the heat capacity laser crystal, a thermal model of heat capacity laser crystal is established. Using a new method for the anisotropic medium heat conduction equation, a temperature field expression of rectangle Nd:GGG heat capacity laser crystal for pumping stage and cooling stage is obtained, respectively. These results show that when using the output power of 300 W LD end-pumped rectangle Nd:GGG crystal for 10 seconds, the maximum temperature rise in the center of the pump face is 180.18°C, and after stopping pumping for 100 seconds, the maximum temperature rise drops to 0.74%. These results from this work provide a theoretical basis for the optimized design of a LD end-pumped heat capacity laser.     

超流氦制冷系统2K冷却级热力分析

通过对节流阀阀前J-T换热器的效率以及2 K冷却级的制冷量等参量与节流阀前温度、压力以及J-T换热器冷、热端温差等关系的分析表明,考虑比热变化时J-T换热器的效率均低于不考虑比热变化时的J-T换热器的效率,且发现在降低换热器入口温度来提高单位质量氦气的2 K制冷量时,J-T换热器的热效率将降低。分析结果表明为避免系统变工况运行时换热器运行出现负温差,建议J-T换热器应该以限定冷端温差进行设计。     

ITER校正场过渡馈线冷质支撑的设计与传热分析

对过渡馈线的冷质支撑在真空与低温环境下的绝热性能进行研究,以增大热阻抑制热量传递为目的,在保证强度的基础上,同时考虑加工与装配的方便,确定了一种支撑结构.并利用有限元方法对该结构进行了稳态传热分析,得出了支撑的温度分布和冷量损耗大小.研究表明该支撑在满足强度的要求下,不仅结构简单、装配方便而且绝热性能良好,能很好地降低...