太阳能辅助CO2热泵与制冷系统实验研究

本文设计了一种太阳能辅助空气源跨临界二氧化碳热泵空调热水系统,包括太阳能集热系统,二氧化碳热泵系统以及室内室外换热系统;针对春夏秋冬不同天气条件,可采用制热、制冷,热水、制热 热水、制冷 热水五种运行模式,实现热水和空调两大功能.利用搭建的太阳能辅助空气源跨临界CO2热泵热水与空调系统实验台,进行了水-水热泵与制冷循环系统、空气-水热泵与制冷循环系统以及太阳能辅助的热泵循环系统实验研究.结果表明;气体冷却器出口温度越低,系统的性能系数越高;蒸发温度的升高同样也会提高系统的性能系数;在冬季夜间利用太阳能集热系统作为辅助热源可有效提高蒸发温度,同时延长蓄热水箱使用时间,满足整个夜间供热需求.     

太阳能辅助空气源热泵空调低温特性研究

为了改善和提高空气源热泵空调冬季低温环境下的工作性能,设计了以翅片-套管复合式换热器为核心部件,以太阳能低温热水作为辅助热源的太阳能辅助空气源热泵空调,并对该热泵空调进行了低温工况性能测试。实验结果证明,当室外环境温度低至-15℃时,太阳能辅助空气源热泵空调与单一空气源热泵空调相比,系统性能得到明显改善,COP提高50%以上。     

休闲农业用太阳能-生物质能联合驱动空调系统应用研究

本文针对太阳能-生物质能联合驱动空调方式进行了优劣分析,并对某一休闲农庄温室大棚空调系统进行设计。将太阳能-生物质能联合驱动空调系统与广泛采用的湿帘风机+生物质锅炉系统及冷水机组+燃气锅炉系统在寿命周期内进行经济性分析,利用De ST软件对温室大棚进行负荷计算,并在TRNSYS瞬态模拟软件中对生态餐饮区域的空调效果进行对比分析。结果显示:冷水机组+燃气锅炉年折算费用最高,湿帘风机降温系统费用最低,但仅可将室内温度维持28~29℃且湿度为85%左右,太阳能-生物质能联合驱动的溴化锂吸收式空调系统则能够维持适宜室内环境且电耗少、适用性强,在休闲农业领域具有较大的推广价值与优势。     

办公楼地源热泵空调系统夏季运行特性

以泰安市某办公楼地源热泵系统为研究对象,通过对夏季运行工况的实时监测,得到地源侧出水温度、负荷侧回水温度、机组COP和机组制冷量随室外气温的变化特性。研究结果表明,地源侧出水温度波峰较室外气温波峰滞后22h;机组COP和机组制冷量不仅与室外气温有关,还与空调末端供冷需求有关,在供冷需求相同的情况下,室外气温每升高1℃,机组COP、制冷量升高2.5%;在室外温度相同的情况下,地源侧出水温度每升高1℃,机组COP降低5%。该研究结论为地源热泵空调系统的设计、节能运行提供了必要的参考。     

太阳能耦合式空调及热水一体系统研究

为解决北方部分城市无集中供暖建筑空调问题,将太阳能与建筑空调及热水系统相结合,提出一种新型太阳能耦合空气源热泵空调及热水系统。通过热力学模型建立与求解,以兰州的气候数据为依据,分析了热泵性能系数(COP)与系统能耗的变工况特性,并基于特定工况,探讨了不同太阳能保证率下系统的节能减排效益。研究结果表明,在太阳平均辐照度为374 W/m²,冷凝温度为55℃,环境温度在-10～0℃的工况下,系统COP均高于3.5,拥有良好的性能。在全年空调期为220天,建筑面积为100 m²的房屋中,相较于普通的热泵系统,采用太阳能保证率为30%的耦合式空调系统一年可多节省2.1 t的标准煤,并减少5.56 t的二氧化碳排放量。     

基于太阳能驱动转轮除湿的蒸发冷却冷水系统

针对现有的蒸发冷却系统冷量不足的问题,提出了基于太阳能驱动转轮除湿的蒸发冷却冷水系统。系统由太阳能热水、低温驱动双转轮除湿及露点式蒸发冷却冷水三个子系统组成。太阳能热水系统为低温驱动双转轮除湿系统提供再生驱动热源。低温驱动双转轮除湿系统为露点式蒸发冷却冷水系统提供低露点的处理空气。研究了系统的工作原理、热力学过程,并建立系统的热力计算模型,研究结果表明:在典型夏季实例下,当系统再生温度取80℃时,系统出水温度低至12℃,相比传统直接蒸发冷却系统的理想出水温度25. 8℃,降低了53. 5%,湿球效率可达248. 4%。结果表明基于太阳能驱动转轮除湿的蒸发冷却冷水系统能很好解决传统蒸发冷却系统冷量不足的问题,使该系统替代传统压缩式冷水机组成为可能。     

冰蓄冷低温送风空调系统风管管路分析研究

研究得出冰蓄冷低温送风空调系统较常规空调系统在风管管路阻力及风管截面积的优越性。依据管路阻力计算公式利用VB语言编写风管比摩阻的计算程序,并利用该计算程序对相同工况下的典型的低温送风温度与常规送风温度的比摩阻进行计算,进而得到风管管路阻力,同时计算得出各送风温度下的风管截面积,并进行对比分析。相同计算条件下,冰蓄冷低温送风空调系统的风管沿程阻力是常规送风系统的40%—70%;采用8℃低温送风方式时,其风管截面积较常规空调可减少20%—30%。与常规空调系统相比,采用冰蓄冷低温送风空调系统可明显减小风管的沿程阻力和截面积,大大降低了风机耗能和建筑层高,节省了运行及建材费用。     

利用帕尔贴效应的冷暖型空调床设计及实验分析

本文基于帕尔贴效应设计了一种冷暖型床体局部空调,简称空调床。空调床由床头制冷装置和床尾供暖装置构成,使床内形成"头凉脚暖"的温度分布。冬季开启供暖模式,可使床内温度达到22℃左右,与房间空调相比,节能率约85%,同时使脚部温度比头部温度高约6℃。夏季室温低于30℃时,空调床单独运行,使床内温度降低至28℃左右,节能率约80%。当室温大于30℃时,空调床与房间空调联合运行,与房间空调单独运行相比,节能率为约12%。夏季床内脚部温度比头部温度高1.5℃。     

单转轮除湿空调系统夏季工况实验研究

介绍了单转轮除湿热泵空调系统,通过实验,对其系统进行了夏季工况除湿性能研究。当除湿区入口干球温度在28℃~40℃之间以温差2℃为一工况增加,温度一定时含湿量在8~20g/kg之间以2g/kg为一工况增加时,新风按20%比例与回风混合,混合风由硅胶转轮除湿后再经过热泵蒸发器冷却降温送入空调区。实验结果表明,从热泵蒸发器处理后的空气温度稳定在20℃左右,满足送风要求;从热泵冷凝器出来的空气温度为60℃左右,满足对转轮再生温度的要求;热泵机组的COP均值为2.7;硅胶转轮除湿率均值为0.32,除湿效率比较明显。     

送风温度变化对数据中心热环境影响的模拟研究

为研究送风温度变化对数据中心热环境的影响,在分析数据中心空调系统负荷特性和能耗现状的基础上,以南京某小型数据中心工程实例为研究对象,采用数据中心专用CFD模拟软件对其气流组织进行了数值模拟,分析了该机房冷量利用情况。结果表明,送风温度变化会对气流组织产生一定的影响,送风温度提高,机柜平均出风温度提高,部分机柜存在冷量利用不充分的情况;距地面1.5m、3m平面位置及主要衡量立面温度均有不同程度的提高,增幅在3.8%—12.9%之间,气流组织受到一定的影响。综合分析得出送风温度在13℃热环境较好,更有利于冷量的充分利用。     

真空罐内应用的太阳模拟灯阵热设计

为了解决太阳模拟灯阵整体放在真空罐内使用时的导热问题,采用热管导热的方案,设计了专门的氙灯导热机构。计算了液氮系统的导热能力,结果显示,真空罐液氮冷却系统的温度升高ΔT为2074 1 K,小于其过冷度4 K,表明真空罐液氮冷却系统完全可以将太阳模拟灯阵的热量导出。采用热管导热技术,设计了导热机构,用有限元分析法进行了热仿真分析,分析结果表明,氙灯阴阳极温度维持在100 ℃左右,氙灯灯泡维持在655 ℃左右,满足氙灯正常工作的温度条件;积分器和反射镜组件温度维持在200 ℃左右,椭球镜温度维持在135 ℃左右,亦满足正常工作的温度条件,从而验证了热设计的正确性。     

纳米光学辐射传热:从热辐射增强理论到辐射制冷应用

热辐射作为一种无处不在的物理现象,对于科学研究和工程应用都具有重要意义.传统上对热辐射的理解主要是基于普朗克定律,它描述了物体通过辐射交换能量的能力.而近年来的研究表明,由于微纳光学材料在尺寸上远小于热辐射峰值波长,它们的热辐射性质往往很大程度上有别于传统黑体辐射理论所描述的宏观物体.更重要的是,微纳光学材料的热辐射性质可以通过改变它们的几何尺寸和微观构型进行定量的优化设计与精确调控.纳米光学材料与辐射制冷效应的结合,给热辐射效应在能源和环境等相关领域的应用提供了极具前景的应用价值.本文首先从热辐射的基本原理和规律出发,介绍纳米结构热辐射增强的发展进程和最新进展,包括二维材料间的近场热辐射机理以及尺寸效应导致的远场热辐射增强;其次,介绍了近年来纳米光学材料在辐射制冷应用中的重大进展,包括可以实现高效日间辐射制冷的各种纳米光学材料设计;最后,进一步介绍了日间辐射制冷的各种实际应用,包括建筑物制冷、冷凝水收集、舒适衣物与太阳能电池降温等.此外,展望了纳米光学材料的辐射制冷技术在推动荒漠生态环境的治理与改造方面的广阔未来.     

HL-2M装置常规偏滤器与雪花减偏滤器热工水力分析对比

采用SOLPS程序模拟预测HL-2M装置常规和雪花减偏滤器靶板上的热通量。当流入边缘等离子体区域的热功率约为10MW时,利用CFX/ANSYS软件分析这两类偏滤器各结构、冷却水温度分布及形变和热应力分布情况。结果表明:等离子体总功率相同,雪花减偏滤器靶板上的最高温度比常规偏滤器低169℃;雪花减偏滤器结构所承受的最大热应力和形变比常规偏滤器低约3/7。不改变热负载剖面分布,按一定比例提升热流密度或延长放电时间,雪花减偏滤器体现出比常规偏滤器靶板温升低、冷却水温均衡等优点。因此,雪花减偏滤器能处理更多流进偏滤器区域的热能,有效地降低偏滤器工程设计要求。     

X射线干涉光刻偏转聚焦系统热载影响与分析

为缩短实验前的等待时间，减小热辐射对光学元件的损伤以及热变形对实验的影响，充分利用同步辐射X射线获得稳定有效的实验结果，对X射线干涉光刻(XIL)光束线偏转聚焦系统进行了热结构耦合分析。针对上海光源(SSRF)的光源参数，计算偏转聚焦系统所受的热功率密度分布，在此基础上对偏转聚焦系统在相同载荷、不同边界条件下进行了瞬态热平衡分析，得到双柱面镜M1、M2达到热平衡所需的时间、温度分布，并做了比较分析。结果表明，对XIL光束线上偏转聚焦系统的M1、M2采用间接水冷方式可削弱热载效应，达到热平衡的时间分别由8677 s和7850 s缩短到960 s和840 s，最高温度分别由182.73 ℃和129.73 ℃降低到57.94 ℃和47.29 ℃，此时的最大面形误差分别为7.23 μrad和9.24 μrad，缩短了从开机到实验的等待时间，在提高实验效率的同时能够获得稳定有效的实验结果。     

非稳态人口温度下相变材料蓄热性能研究

太阳能辐射强度随时间发生变化,造成蓄热单元入口处传热流体温度呈现非稳态变化。为了分析非稳态的入口温度对相变材料蓄热特性的影响,假设传热流体入口温度1 h内随时间呈线性变化,并且1 h内的平均温度恒定在60℃。讨论了入口温度随时间线性增加及线性降低两种变化形式,对相变材料的熔化速率、熔化分数、蓄热量、固液界面位置等参数的影响。结果表明,当1 h内平均入口温度不变,而初始入口温度在30～90℃的范围内变化时,随初始入口温度增加,尽管熔化速率增加,熔化时间从42.75 min减小到20.58 min;但1 h内的总蓄热量却从72.6 kW减小到45.3 kW。     

适用于服务器CPU散热的微通道两相流研究

设计了一套以R134a为冷媒的微槽道两相流循环散热系统,用于冷却高发热密度的服务器CPU,实测综合传热系数1000~1200 W/(m^2·℃)。冷却水既可以由制冷机提供,也可以由蒸发冷却装置提供.搭建了实验测试平台,系统地测试和对比了该系统在不同CPU负荷和冷却水供水温度工况下的散热性能.测试结果表明,通过饱和温度为25~30℃的R134a两相流相变传热,可将散热热流密度为3 W/cm^2量级、总散热量在50~150 W量级的CPU本体温度稳定控制在50~60℃。根据实测数据,在不同气候条件下,该系统应用于大型数据中心全年理论能效比可以达到10以上,远高于常规机房空调。该系统具有换热能力强、体积小、能效高、冷源温度高、适用性广、节能潜力大等优点,具有可观的经济效益和社会效益。     

LAMOST围挡通道的壁面传热影响分析

运用热分析软件Icepak对望远镜LAMOST的圆顶围挡通道进行了热计算与分析，重点分析了围挡壁面的热辐射和热传导对整个温度场的影响。在通风管道冷却方案的基础上，分别建立了壁面辐射和传导的热模型，描述了壁面的传热结构。仿真计算了增加壁面热辐射和热传导时主光学组件——焦面的温度场分布，并对此作了对比分析。数值计算与仿真结果表明：壁面传热对其内部温度场的影响不大;利用通风管道的冷却措施可将焦面的最大温度梯度控制在0.4℃／m；围挡的特性结构对传热有效。     

太阳能空调品质及评价方法

太阳能空调的服务对象是建筑,其最终目标是要为建筑营造舒适的室内热环境。因此,合理评价太阳能空调品质对保证空调效果,优化系统设计具有重要的意义。基于太阳能空调冷量输运过程参数,提出输冷过程热稳定性、冷冻水能质系数以及输冷过程匹配性三项指标,用来评价太阳能空调品质。根据实验数据对太阳能空调品质进行了评价与分析,并对系统的应用方式进行了探讨。     

A new approach to optimizing pigmented coatings considering both thermal and aesthetic effects

Pigmented coatings with high reflectivity against solar irradiation can be used to control unwanted thermal heating that occurs as materials absorb sunlight such as heat in buildings that increases cooling loads. However, these surfaces produce glare that is unpleasant to the eye, and the coatings themselves can damage the appearance of the coated object. We introduce a new optimization method that embraces both thermal and aesthetic requirements. Our proposed coatings maximize the reflectivity of the near infrared (NIR) region to reduce thermal heating, while for aesthetic appeal they also minimize the visible (VIS) reflected energy received by human eyes, especially at wavelengths where eye sensitivity is high. The optimization parameter is defined as the ratio of the total reflected energy in the NIR region to that in the VIS region weighted by human eye sensitivity. Titanium dioxide is used as the pigment, and databases of its radiative properties are constructed using the Mie theory. To compute reflectivity, nongray radiative heat transfer in an anisotropic scattering monosized pigmented layer, with independent scattering, including direct and diffuse solar irradiations, is analyzed using radiation element method by ray emission model (REM²). Colors are calculated and optimization parameter is evaluated by using spectral reflectivity. Finally, the optimum values of particle size, volume fraction of pigment, and coating thickness are obtained.     

60kV-55A-2s����Դ�缫դ����Ӧ�����������

利用有限元单元法对60kV-55A-2s离子源地电极栅进行了热应力分析。在热载荷为1.0MW•m-2、冷却水流速为5m•s-1时，通过瞬态温度场计算得到了地电极栅达到热平衡时间为6s、2s时的最高温度低于100℃的结果。热应力场分析结果显示，电极的热变形属于二维翘曲；在载荷密度低于2.0MW•m-2时，电极栅可以保持在弹性变形范围内。