热电过冷器工作电压优化的试验研究

本文设计了一款基于热电原理的过冷装置,并将其运用到家用空调系统当中,试验研究了最小制冷、额定制冷和最大制冷三种工况下,热电过冷装置在电压为6、8、10、12和14V工作时,其制冷量和能效比的变化;并对运行过冷装置前后空调器系统的性能进行试验对比。结果表明:三种工况下,热电过冷装置在工作电压为12V时,其制冷量达到最大,为95、85、94W,能效比分别为0.86、0.77、0.85,此时空调器的过冷度分别为2.6、2.4、2℃,COP则分别提高了3.4%、3.7%、4.7%。     

空气制水装置的性能研究

空气制水装置能够解决饮用水短缺问题,满足人们对健康饮用水的需求。国内关于空气制水装置的研究处于起步阶段,制水装置存在能耗高、出水量小等问题。针对这些问题,对提高出水量方法进行了研究,搭建了变风量空气制水装置实验台,介绍了实验过程和实验原理。通过对实验研究和模拟计算结果的分析讨论,论述了影响空气制水装置性能的主要因素之间的关系,建立了预测空气制水装置实际出水量的理论模型。它可以作为空气制水装置设计和性能优化的依据。     

斜坡太阳能烟囱增湿-除湿海水淡化系统实验研究

详述了一种新型的斜坡太阳能增湿-除湿海水淡化系统的结构和运行原理,并搭建了实验装置模拟该系统性能。通过改变加热板加热功率,研究系统参量对斜坡式增湿-除湿海水淡化系统的影响。实验研究结果表明:斜坡式增湿-除湿海水淡化系统能够稳定产水。在一定工况下,产水量比不采用冷凝器除湿的烟囱海水淡化系统能提高52.1%。随着加热功率增加,日淡水产量增加,但是热损和烟囱出口湿空气损失也会增加,导致日淡水产量增速降低。当加热功率为500 W时,系统日淡水产量为11.9 kg·m~(-2)·d~(-1),系统效率为15.9%,盖板表面热损为50.9 W·m~(-2)。     

一种新型重力热管传热性能研究

提出了带内循环管的新型重力热管,通过内循环的引入提高了液体的有效提升高度,增大了换热面积;而且在蒸发段实现了降膜蒸发,大大提高了热管的传热传质性能,最终提高了其热传导性能.内循环管的引入也消除了常规重力热管的携带限和沸腾限的约束,提高了热管的工作温度范围.对相同规格的常规重力热管和新型重力热管分别建立数学模型,分析其传热传质性能.结果表明,与常规重力热管比,新型重力热管蒸发段的导热系数和相当导热系数分别提高了11.5～13倍和386～563倍.     

新颖外燃式湿空气燃气轮机循环及性能研究

本文首先提出一种新型的高效燃煤燃气轮机循环一外燃式湿空气透平循环动力系统。由于外燃的特点，作功工质为洁净湿空气，从而可以实现水的回收，是对常规ＨＡＴ循环的突破；另外洁净湿空气排放不受通常烟气露点限制，从而可回收利用湿空气降温时的低温凝结潜热，提高了加湿能力，从而提高系统性能。揭示了新型循环的基本规律；推导出具有湿化特点的约束方程和系统性能简明表达式，指明影响系统性能的关键因素。在透平初温为８５０℃的工况下，系统热效率高达４８．１１％。基于能量品位梯级利用原理和系统集成方法论，通过探索充分而合理利用中低温余热的有效途径，开拓洁净煤燃气轮机总能系统的新方向。     

耦合能量和熵产分析的热电制冷器多目标优化

能量和熵产最小化理论已广泛应用于热电系统优化,然而平衡制冷量最大化和熵产最小化的热电系统参数优化研究较少。本文基于能量平衡和熵产最小化理论,通过效率单元法和稳态热传递,建立了热电制冷器(TEC)的热力学数学模型,并评价系统的热力学性能。在固定冷端温度条件下,考虑热物性参数的温度依赖特性,研究了包括热电臂臂长L、半导体对数N及面积比率F等几何参数对制冷器制冷量和熵产的影响。同时,构建了多目标函数J以实现制冷量和熵产的耦合,并利用简化共轭梯度法(SCGM)对系统参数进行多参数多目标的优化。结果表明,多参数多目标能有效优化热电制冷器的性能,相比于初始几何结构,耦合评价指标J下降约为初始值的30%。     

平行流热管换热器传热性能实验研究

平行流热管换热器综合了热管轴向高效换热和平行流换热器管外高效换热的优点,是一种新型的重力热管换热器。本文基于传热风洞对充注R600A的平行流热管换热器进行传热和流动性能测试。实验中平行流热管换热器的热阻最小仅为0.06 K.W~(-1),换热效率在95%～98%之间;平行流热管换热器的均温性和换热效率受到其管径较小引起的脉动现象影响,冷凝段温度分布出现分层现象。实验结果为平行流热管换热器的优化设计提供了参考依据。     

双制冷片热电制冷模组布局优化研究

对两个热电制冷片的制冷模组进行数值模拟,分析制冷片中心间距对热耦合强度的影响;通过有限元仿真,对比分析热电制冷片中心间距和偏置距离差异对其性能的影响。结果表明：制冷片的中心间距能显著影响热耦合强度,热耦合强度随着中心间距的增大而降低;制冷片的热布局优化能使制冷模组的实际工作性能提升,在热电制冷片中心间距为100 mm,偏置中心线距离为10 mm时,模组工作性能最佳。在工作电流3 A时,相比于两片热电制冷片邻接布置,冷热面温差降低了11.66%,制冷量和制冷效率分别提升了6.76%和9.21%。     

太阳能吸收-过冷压缩复合式制冷系统运行特性实验研究

太阳能吸收-过冷压缩式复合制冷系统是一种新型高效的制冷装置。目前相关研究主要涉及热力学模拟及热力经济设计准则,未在机组实际工作特性方面进行深入研究。因此本文主要通过实验研究复合装置运行特性。该系统能够有效利用60～70℃的低品太阳能,集热器的热效率达到0.69,吸收子系统的制冷量达到3.78 kW,COP约为0.52。与压缩子系统单独运行时相比,复合制冷装置制冷量约增加4.6 kW,COP提升了37.96%,可节约压缩机功耗1.16 kW。     

用于电厂IGBT模块散热的回路热管研制

回路热管技术作为一种新兴的高效、远距离传热技术,具有很大的发展卒间。本文针对电厂电除尘器内部大功率IGBT模块散热不畅的问题,设计了一种新型的回路热管,直接把高频电源柜内IGBT模块的热量远距离传递到高频电源柜外部并通过冷空气带走,不但降低了模块温度,而且大大降低了工人维护散热器的工作量。该回路热管已在华能德州电厂某机组上成功试运行,传热能力达到3 kW,对应的总传热温差仅为26.4℃,IGBT模块温度比原有方案降低了15℃。本文介绍了该回路热管的设计、实验室测试和现场测试等情况。     

过冷技术在蒸气压缩制冷系统中应用的研究现状

分析了在压缩蒸汽制冷循环中增加液体制冷剂的过冷度后,对循环制冷性能的影响;综述了机械式过冷、依靠自身冷量过冷、冰蓄冷式过冷和基于热电原理的过冷四种过冷方式的研究现状。通过对比发现,这些过冷方式一方面以牺牲一部分制冷量来获得过冷,另一方面则是增加了能量的消耗,对整个系统而言并不一定能达到节能的目的。然而对于基于热电原理的过冷技术而言,热电元件结构简单、运行稳定,在很小的温差下,具有很高的制冷效率;但是其热端散热不佳,是制约其制冷效率低的主要原因,文中提出采用热管为其散热,保证热电元件在高效率下运行,可以达到节能的目的。     

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。     

交叉齿内螺纹重力热管强化传热特性

实验测定了水平和垂直放置状态下,铜-水交叉齿内螺纹重力热管的传热特性,并与普通铜-水重力热管进行了比较,得出了交叉齿内螺纹对重力热管传热性能的影响.水平放置状态下,交叉齿内螺纹重力热管具有较低的蒸发段温度、轴向温差和热阻,相比普通重力热管其传热极限也有极大的提升.垂直放置状态下,在40 W低加热功率时,交叉齿内螺纹重力热管传热性能低于普通重力热管,随着加热功率的增加,其传热性能实现反超。     

新型热电热泵冷风机的性能研究

设计了一种新型热电热泵冷风机,建立了基于热阻网络法和换热器理论的热电热泵冷风机的数学模型,推导得出了能够有效表征该热电风机制冷性能的多参数耦合方程,并利用该模型分析了制冷片工作电流、散热热阻和新风流量的影响。然后以最大效率和最大制冷量、最小制冷片冷热端温差为综合最优为目标,对以上影响因素提出了最优控制方案,并进一步讨论了热电热泵风机的性能优化方法。该多参数耦合分析方法,对于热电冷风机的研究具有很好的参考价值。     

采用微通道换热器的分离式热管空调性能的试验研究

设计了基于微通道换热器的分离式热管空调系统,针对充液率、室内外温差以及冷凝器布置方式对空调性能的影响进行了试验研究。结果表明:高充液率和低充液率均会使分离式热管空调换热性能降低,系统最佳充液率为110%左右;室内外温差对分离式热管空调性能的影响显著,传热量随着温差的增大而增大,分离式热管空调传热量在20℃温差时比8℃温差时增加了348%;微通道冷凝器垂直布置时比平行布置时空调系统的充注量小,制冷量大。     

脉动热管的毛细管结构和尺度效应实验研究

脉动热管的毛细管结构变化如何影响其性能是研究者关注的问题.本文对毛细管截面为正方形和正三角形,水力直径范围为1 mm左右的回路型脉动热管的传热性能进行了实验研究.结果表明,角管脉动热管的倾角变化时,底加热明显优于顶加热;三角形截面脉动热管的热阻比正方形截面脉动热管的热阻更低.脉动热管在水力直径为1.5 mm时比1mm时的性能要好.实验研究为理论分析打下了基础.     

自保护控温回路重力热管的特性研究

本文针对换热过程中需要实现高温高压保护和热汇温度控制的问题,提出了一种自保护控温回路重力热管.通过对其运行过程进行动态模拟,揭示了该热管的运行特性,指出该热管具有可靠的高温高压自保护性能,给出了该热管的几个重要参数指标.同时,还研究了基于该热管的太阳能热水系统,证实该热管的引入能实现水箱温度的限位控制.     

热管式吸附床制冷性能的实验研究

利用高效热管作为吸附床的传热部件,有效地提高了船用柴油机废气的热量回收。本文将热管式吸附床与传统的壳管式吸附床进行了性能对比。同时,选择氯化钙-氨作为吸附工质对,通过实验测定解吸、吸附过程的变化情况。本文的研究结果表明,采用热管式吸附床使得初始解吸和吸附速率有明显提高,从而有效缩短解吸和吸附周期,并能有效提高系统的SCP和COP。     

三元工质吸收式制冷系统的性能模拟与优化

为了分析加入溴化锂与硝酸锂等物质后对三元工质氨吸收式制冷系统性能的影响,本文建立了氨-水二元、氨-水-溴化锂和氨-水-硝酸锂两种三元工质吸收式制冷系统模型并模拟其不同盐浓度下的运行特性,结果表明,在相同工况下,三元工质吸收式制冷系统的COP高于传统氨-水二元系统。同时为解决添加盐后吸收终了氨含量降低的问题,建立了新型含电渗析分离的三元工质吸收式制冷系统并进行模拟,氨-水-溴化锂吸收式制冷系统增加电渗析装置后,COP提高了36.0%,氨-水-硝酸锂吸收式制冷系统增加电渗析装置后COP提高了28.1%。     

应用逆Marangoni效应的热管技术研究进展

热管因其传热性能高、热流密度大、结构紧凑等优势,在电子设备冷却等领域应用广泛。某些混合溶液在一定浓度和温度范围内表面张力随温度升高而增大,用作热管工质时可大幅度提升热管的传热性能。本文总结了引起逆Marangoni效应的混合流体在不同热管中的应用及其对热管传热性能的影响。目前的研究表明,具有逆Marangoni效应的自润湿流体作为热管工质时,最高临界热流密度与水相比可提高2.5倍。