变转速光伏直驱分级制冷冰箱的实验研究

为提高制冰速率,提出了一种变转速的光伏直驱双蒸发器分级冰箱,并对其进行实验研究。分别研究冰箱的制冷模式、环境温度变化和光伏板-电压放大器匹配对制冰性能的影响。与非速冷模式相对,速冷模式冰箱提前1.5 h开始制冰,冷却速率提高62.5%;环境温度从10℃变化到30℃,冷却速率下降37.2%;150W-360倍与125W-300倍两种光伏板和电压放大器组合,速冷模式下前者比后者冷却速率提高了18.6%,制冰量提高27.8%。实验结果表明,双蒸发器分级冷却方案可以实现速冷,环境温度对冰箱的速冷性能影响显著,光伏板和电压放大器合理匹配能有效提高冰箱的性能。     

小型变负荷冷却装置对高热流芯片散热的实验研究

针对一套变容量蒸汽制冷系统,设计制作了迷宫型蒸发冷板,并分别冷却100 W和200 W的模拟芯片,通过实验研究了不同充注量与压缩机转速的变化对系统的压力、温度、能效比的影响关系。实验表明:制冷剂充注量的增加和压缩机转速的上升都会使得系统的蒸发压力与吸排气温度有所提高,而充注量的提升会使制冷量与COP呈先升高后下降的走势,压缩机转速的上升则会改变制冷量上升的速率。最终确定当充注量为75 g、转速为4200 r/min时系统的性能较好,两组模拟芯片的温度均保持在合理范围,此时系统COP为3.17。     

基于变增益变桨的直驱型风电机组控制算法研究

文中针对直驱风电机组,以在低风速最大风能捕获和在高风速额定功率维持为控制目标,提出利用MATLAB优化的变增益变桨控制策略。并在两种风况下进行仿真实验,与Bladed的结果进行对比,验证了控制算法不但能够有效抑制转速超调,而且可以增强机组对风速扰动的鲁棒性。     

光伏直驱冰蓄冷空调系统性能分析

为克服太阳能空调间隙性制冷,解决长时间稳定供冷问题,搭建一种光伏直驱冰蓄冷空调系统。针对系统在不同工况下运行稳定性以及不同工作模式下蓄冷供冷特性进行实验研究。实验表明,系统采用19 m~2光伏组件,保障系统稳定运行的辐照度下限为148 W/m~2。系统采用制冰蓄冷后融冰供冷模式运行,制冷系统额定输入电功率为2.2 kW,制冰量为165 kg,COP为0.23。研究发现,制冰蓄冷过程中系统COP随蒸发器表面冰层厚度的增加而减少,因此优化系统运行模式为制冰蓄冷并同时融冰供冷模式,COP达到0.36,较优化前提升56%。     

基于天空辐射冷却系统的光伏组件降温研究

在南北向相邻两排光伏组件之间,背阳设置天空辐射冷却模块,不仅可有效利用屋顶面积,还可提升辐射冷却性能。辐射冷却模块产生的冷量通过水系统作用于光伏组件背面的换热模块,对光伏组件进行降温,提升光伏发电效率,延长使用寿命。实验结果表明：该系统在夏季和秋季可分别使光伏组件日平均温度降低13.6℃和10.6℃,发电效率可分别提升1.21%和0.96%。     

光伏直驱PV/T双源热泵热水系统性能研究

针对传统太阳能光伏光热PV/T双源热泵存在的热力性能差、能量损耗大等问题,提出一种光伏直驱PV/T双源热泵制热水系统(太阳能+空气源),并对系统进行实验研究。结果表明,在室外平均环境温度27.9℃、平均太阳辐射强度691.1 W/m²的夏天户外实验工况下,系统运行约4 h,将250 L 26.5℃的水加热到目标温度55℃,热泵平均COP为8.83。实验期间,PV/T光伏组件的平均温度比同样工况下的纯参比光伏组件温度降低9.8℃,光电性能相对提高17.53%。     

智慧能源的光电光热一体化解决方案

目前,太阳能光伏发电效率相对较低,大部分的太阳能没有被利用。标准条件下太阳能晶硅电池转换效率约为12%～16%,即照射到电池表面上的太阳能约有80%左右能量将会转化成为热能,从而造成电池温度升高,电池光电转化效率下降。在夏季,如没有采取降温措施的光伏板温度通常达到70℃～80℃。对于硅电池而言,工作温度每升高1℃,光电转换效率下降3‰～5‰。太阳能光伏光热一体化(Photovoltaic/Thermal,PV/T)系统利用太阳能光伏发电的同时提供建筑生活热水/供暖等热能,在提高太阳能整体利用效率、降低系统综合成本和减少安装面积方面具有明显的优势和应用前景。     

船用单体泵柴油机控制系统HiL测试与试验验证

以某型电控单体泵柴油机控制系统为例,采用船用柴油机专用的HiL(硬件在环)系统测试同步信号、转速闭环、排温修正策略及极限工况。测试结果显示:冷起动时间2.4 s;额定工况稳态转速波动率0.31%;突加突减负荷时瞬时调速率小于5%,稳定时间小于4 s;各缸排温不平均率维持在5%左右。HiL系统优化后的控制策略在实际配机试验时的应用效果良好,冷起动时间3.6 s;额定工况稳态转速波动率0.67%;负荷突变时瞬时调速率为2.67%,稳定时间为4.9 s,各缸排温不平均率为7.9%。验证结果表明:主要评价指标均满足柴油机整机性能对控制的需求;HiL测试有效提高了控制策略的稳定性和实际配机效率。     

相变蓄热式太阳能秸秆沼气系统的热性能研究

在项目示范基地安徽和县的太阳能秸秆沼气系统热性能实验结果表明:为保证长江中下游农村冬季稳定的中温发酵状态,需要利用太阳集热器与光伏发电相结合的太阳能光热、光伏联合应用技术;在冬季日平均环境温度为4.7℃的条件下系统稳定运行时,石蜡大部分时间均处于相变状态,相变蓄热水箱内部水温维持近似恒定且不低于55℃,达到稳定蓄热效果,可满足产气罐在冬季的中温发酵热负荷需求;冬季太阳能秸秆沼气系统热利用效率为42.3%,且仍有进一步提高的空间。     

基于模拟平台的永磁直驱风力发电MPPT新策略

基于直流电机驱动低速永磁同步发电机的风力发电模拟平台,提出了一种各种风速下最大风能捕获(MPPT)新型实现方法,即由上位机模拟风场,基于最佳叶尖速比(TSR)控制永磁发电机的转速,直接控制直流电动机的功率来模拟风力机捕获的最大风能。基于这种控制策略,对各种风速下的永磁发电机无速度传感器控制、变桨距控制、最大风能的单位功率因数并网控制进行了仿真;在额定风速以下,进行了发电机侧MPPT实验。仿真和实验结果验证了这种永磁直驱风力发电MPPT新策略的正确性和可行性。     

复杂环境下风冷柴油机工作及冷却性能研究

针对一款V型风冷柴油机,研究其在不同海拔、温度环境下的工作性能及冷却散热能力,进而提高柴油机热效率。为充分考虑动力舱下柴油机的冷却散热,提出一种将动力舱模型一维离散,以此搭建柴油机冷却系统模型的方法,并与柴油机工作模型进行耦合仿真。结果表明：柴油机在2 000 r/min外特性工况条件下,外界环境海拔、温度的升高使得柴油机缸内燃烧工作曲线后移,海拔每增加1 000 m,放热峰值点后移2°,缸内燃气温度升高;一定转速下的风扇空气质量流量会随海拔、温度的增大而减小,柴油机冷却能力下降,缸盖燃气侧表面平均温度升高;柴油机热效率随海拔、温度的升高而降低,高海拔、高温环境下,增大风扇转速可提升柴油机热效率,随着风扇转速提高,海拔4 000 m、温度20℃环境下,柴油机热效率从29.7%升至35.7%。     

太阳能光伏光热一体化PV/T组件的实验研究

为提高太阳能的综合利用效率及光伏组件的可靠性,设计并搭建了空气型太阳能光伏光热PV/T组件的实验测试平台,并对常规PV组件和空气型PV/T组件的转化效率进行了实验测试,测试结果表明:以空气为传热介质的PV/T组件在被动循环情况下,组件的板温下降约8℃,比普通PV组件的电效率提高约0.1%,PV/T组件通风后的热效率在25%左右,综合效率最高可达72%。分析结果可为空气型PV/T组件的结构优化和建筑供暖提供参考。     

直井-水平井组合SAGD物理模拟研究

蒸汽辅助重力泄油(SAGD)技术是一种开发超稠油的经济有效方式,国内油藏在直井吞吐后普遍采用直井-水平井组合SAGD开发。以曙一区杜84块兴VI组油层油藏地质参数、流体性质为基础,采用高温、高压三维比例物理模拟系统模型来描述超稠油油藏蒸汽吞吐后转蒸汽辅助重力泄油的开发过程,并对实验过程中蒸汽腔变化进行监测分析,根据蒸汽腔发育特征将蒸汽腔的形成和发育过程分为汽腔形成、汽腔扩展和汽腔下降等3个阶段,同时结合温场发育状况及产油量、含水率等实验数据,可以将直井-水平井组合SAGD生产阶段划分为吞吐预热阶段、汽腔形成(SAGD驱替阶段)阶段、汽腔扩展阶段和汽腔下降阶段。物理模拟直井-水平井平组合SAGD实验表明,最终注入倍数为2.8时,阶段采出程度可以达到58.5%,物理模型平均剩余油饱和度为19.40%。     

Fe2O3添加对松木屑热解的影响特性分析

为了探究松木屑粉末在不同比例的Fe_2O_3添加下的焦油产率、残炭产率、气体产率和气体组分的变化规律,采用热重和管式加热炉热解的方法对松木屑粉末进行实验研究。实验在N_2气氛保护下,以50℃/min的速率升温,终温分别为350、450、550、650和750℃时研究松木屑粉末的热解变化规律。实验结果表明:随着温度的升高,在无添加下松木屑粉末的焦油产率和气体产率逐渐升高,而残炭产率有所下降。分析气体组分变化可知,随着温度的升高CO_2下降趋势较为明显,CO与C_nH_m基本保持不变,CH_4与H_2出现明显上升。添加Fe_2O_3可以有效降低松木屑粉末的焦油产率、残炭产率,提升气体产率,原料中Fe_2O_3比例越高效果越明显。添加15%Fe_2O_3在750℃时的焦油产率相比于纯松木屑热解降低4.25%,气体产率提升8.57%,此时的H_2产率为44.42 L/kg,表明Fe_2O_3具有良好的催化效果。     

温度对玉米秆烘焙及热解的影响

为了研究生物质烘焙后冷却速度对其表面形貌及后续热解产生的影响,以不同温度（200、230、260、290 ℃）对玉米秆进行烘焙,并用快速冷却（TF）与缓慢冷却（TS）两种方式进行降温处理。采用扫描电镜（SEM）观察烘焙前后样品的表面形貌发现,TS样品表面相比同一烘焙温度下TF样品及原样表面更加疏松;将烘焙前后样品放入热重分析仪中进行热解实验得出,随着烘焙温度的升高,样品的最大失重速率总体呈下降趋势;同一烘焙温度下,TS样品与TF样品的最大失重速率相差不大,290 ℃烘焙温度下TS样品的最大失重速率最慢,为2.94%/℃;在200、230、290 ℃烘焙温度下TS样品的热解活化能均小于TF样品,260 ℃时则相反,且其TS样品的活化能最高,达到100.43 kJ/mol。     

往复式活塞压缩机中间喷液制冷系统的火用分析

通过对往复式活塞压缩机进行改造,在单级活塞压缩系统的基础上搭建了一种中间喷液冷却的准两级压缩系统并在蒸发温度为-20℃的工况下进行实验测量,根据实验数据对单级活塞压缩系统和新型中间喷液冷却活塞压缩系统的COP、火用损失和火用效率进行计算。结果表明:加入中间喷液冷却系统后,系统的COP由1.27提升至1.36,单位制冷量由155.1 kJ/kg提升至176.7 kJ/kg;单级活塞压缩系统火用损失较大的部分是压缩机和膨胀阀,分别占压缩机输入火用的16.2%和14.8%,加入中间喷液冷却系统后压缩机部分的火用损失明显降低,仅占压缩机输入火用的3.6%,冷凝器及膨胀阀的火用损比也有所下降。     

木薯酒精废醪产氢潜力的试验以及对产氢产甲烷联合发酵的研究

以木薯酒精废醪为原料,通过调节pH值至5.0,在(35±1)℃的中温条件下进行批量式沼气发酵实验,发酵料液的TS浓度设为6%。实验结果表明,氢气发酵试验的运行时间为11 d,净产气量为1615 mL,产氢潜力为92.13 mL/g(TS)、97.58 mL/g(VS),能源转换效率为1.58%。针对产氢发酵和产甲烷发酵能源转换效率低这一问题,对产氢、产甲烷联合发酵进行了分析,讨论了原料种类、接种量、温度、pH值、发酵浓度、氢气分压等参数对联合厌氧发酵的影响以及对发酵过程中动力学和菌群的探讨,并对以厌氧产氢产甲烷联合发酵的方法处理木薯酒精废醪进行了讨论。研究结果可为以后木薯酒精废醪的能源高效利用提供参考。     

两相射流泵供液下的平板速冻实验研究

为了验证两相射流泵在商用平板速冻机中应用的可行性,根据射流泵用作节流装置时可以回收制冷剂的膨胀功实现蒸发器倍量供液的基本原理,研究了射流泵供液的平板速冻机在25、30、35和40℃4个冷凝温度下的性能。实验结果表明:射流泵可以适应新型制冷剂R507并且可应用于1.3 t/批商用平板速冻机;平板速冻机的性能随着冷凝温度的升高先上升后下降。当冷凝温度为35℃时性能最佳,此时射流泵的引射系数比25℃时提升42.5%,比40℃时提升36.8%,而平板速冻机比使用热力膨胀阀供液时的冻结速率快7.7%,节约能耗7.4%。     

变工况下跨临界二氧化碳空气源热泵系统性能的实验研究

以跨临界二氧化碳空气源热泵系统为研究对象,研究了电子膨胀阀开度、压缩机频率对系统COP以及制热量的影响,并提出更高效的热泵运行方案。实验结果表明:在不同的阀开度下,系统COP均出现先上升后下降的趋势,随着加热过程进行,阀开度越大COP下降的幅度越大;压缩机频率的提升会使系统最大COP下降;系统在75 Hz下加热水箱温度至38 ℃后,将系统频率调节至85 Hz可以使系统在保持高COP运行的同时减少加热时长,加热速率提升约18%。     

纤维素催化热解定向调控制取不含氧烃类液体燃料

为了将生物质能高效转化为高品位不含氧的液体燃料,以纤维素为例,研究了以催化热解方式将热解产物转化为芳香烃类液体燃料的过程.实验发现,纤维素热解产生的含氧有机小分子,可以通过催化热解的形式高效转化为不含氧的芳香烃类液体.催化剂采用HZSM-5(23)、催化剂原料质量比例为5∶1、热解温度为650℃、升温速率为10000 K/s的工况为纤维素催化热解的最佳工况,单环芳烃、多环芳烃产率分别为9.90%和12.91%,总芳香烃类产率为22.81%.热解温度提升至650℃前,更高的热解温度能获得更高的芳香烃产率.继续提高热解温度,单环芳烃、多环芳烃分子间还可能进一步发生聚合反应,最终产生积碳.同时本文也提出了一种可行的纤维素催化热解中的反应途径,与本文实验结果较为匹配.