镍泡沫定型相变材料制备与性能研究

聚光光伏热电耦合系统(CPV-TE) 通过聚光增大光照强度, 提升热电模块两侧的温差进而提高热电效率, 但聚光同时也带来光伏电池温度过高等问题。提高冷端换热能力是降低光伏温度, 提升热电冷热端温差的有效手段。研究了不同光强下, 冷端冷却温度、冷却水流速以及不同冷却介质对CPV-TE 的影响。研究发现降低冷却水温度 和提高介质流速, 不仅降低光伏电池温度、提高光电转化效率, 而且增大热电模块两侧的温差提高热电效率。采用MWCNT- 水纳米流体作为换热介质, 可以进一步提升冷却效果进而提高系统整体输出。     

太阳能光伏电池在聚光条件下冷却方式的研究

目的 研究太阳能电池的冷却方式,提高太阳能电池在聚光条件下的工作效率.方法 利用FLUNT大型分析软件模拟出聚光条件下电池板在不同冷却方式下的工作温度,并通过实验验证.结果 有翅片轴流式冷却比不带翅片轴流式冷却温度低35～40℃,功率输出提高了15%;比带翅片的自然风冷却温度低50～60℃,功率输出提高了40%;比元翅片的自然风散热低100℃,输出功率提高了近70%.结论 光伏电池在聚光条件下,带翅片有风扇的轴流式冷却方式效果明显,大幅度提高电池的输出功率,为聚光光伏发电的广泛应用提供了良好的基础.     

电弧炉管式冷却壁的传热分析

为研究电弧炉管式冷却壁的冷却能力及冷却效果与冷却水流速之间的关系,建立电弧炉管式冷却壁的三维传热模型,基于ANSYS计算电弧炉管式冷却壁在不同冷却水流速下的稳态温度场,获得冷却壁的热流强度及关键部位的温度分布规律。结果表明,ANSYS计算的热流强度较准确地反映冷却壁的设计能力,验证了计算模型的准确性,同时冷却水流速与冷却壁温度呈非线性的变化规律,过大的冷却水流速对冷却壁温度下降影响较小,合理的冷却水流速既可提高电弧炉的热效率又可获得较好的冷却效果。这一结果对减少冷却水流量、降低炼钢成本具有重要的参考价值。     

发动机尾气温差发电装置

为了对发动机尾气中蕴含的高温能量进行回收利用,对基于温差发电的发动机尾气温差发电装置进行试验。首先基于现有发动机台架试验系统增加温度、电压和电流测量系统,在此基础上,通过测量不同内部结构集热器表面温度和排气噪声的变化得到集热器内部结构对温差发电性能的影响规律,通过测量不同冷却方式下温差发电片两端温度以及输出电压和电流的变化,得到散热器冷却方式对温差发电性能的影响规律。结果表明,集热器内部结构采用中空结构时,不同位置表面温度差在6 ℃以内,有利于保持其表面温度的均匀性,有利于电能输出,但是对于降低噪声没有帮助;采用强制风冷方式有助于提高温差发电装置两端温差,相对于自然冷却方式温差大约可提高14 ℃,从而提升输出电能,但是由于风速的提升可以同时增加冷端和热端的表面换热效率,使得较多的热量扩散到环境中,从而产生当风速达到某一数值后温差不变的现象;相比于侧面冷却,正面冷却方式更具有优势,大约将温差发电器两端的温差提升15 ℃,但是只能冷却一面。     

热带草原气候区干式冷却空调系统冷却水优化

空调冷却水温度和温差的取值对于系统运行能耗有着重要影响。文章以处于热带草原气候区的联合国驻西非某办公建筑为研究对象,利用瞬时系统模拟程序软件(TRNSYS)建立空调冷源系统仿真模型,分析干式冷却器换热效率的影响因素及冷却水温度对冷水机组的影响,并从冷却水供水温度、冷却水供回水温差以及系统调控策略3个方面分析和优化了不同运行工况。结果表明：降低冷却水供水温度和干式冷却器负荷率、增大冷却水温差均可提高系统能效;原设计方案冷却水温度取值偏高,采用优化后的冷却水供水温度和供回水温差运行时,可节能12.9%,而采用降低干式冷却器负载率的控制策略能使系统能效比进一步提升。     

最大功率和效率条件下的热电器件性能优化

建立了热电器件的效率模型,讨论了常物性和变物性情况下及最大功率优化和最大效率优化条件下热电器件的效率变化,以及输入能量、冷端温度等对热电器件效率的影响.结果表明,变物性条件能更好地反映热电器件的实际工作情况.热电器件的效率与输入能量、材料物性、冷端温度及热、冷端温差有关,提高热电器件的输入能量、降低其冷端温度能提高热电器件的温差,从而提高热电器件的效率.     

光伏热电耦合器件中热电模块负载对整体性能的影响

搭建了包含恒温冷却装置的电学测试系统,测量了热电模块(TEG)负载不同电阻值时耦合器件中光伏电池(PV)及TEG两部分各自的输出变化,以探究负载电阻在光伏热电耦合系统整体工作状态中所起的作用。结果表明TEG负载不同电阻时,不仅TEG输出性能受到影响, PV及耦合器件整体输出性能也将随之发生变化。然而,这种影响将随着光强的提升而逐渐降低。     

有机工质余热发电系统的经济性分析

由于有机工质余热发电系统的经济性是影响该技术推广应用的关键因素,本文对系统的经济性进行分析研究。以蒸发温度、蒸发器窄点温差、余热介质流量及冷却水流量为自变量,建立了以最小电力生产成本为目标函数的优化模型;分析了各参数对系统电力生产成本的影响,并以6种有机工质为例,对系统进行了参数优化;且比较了余热温度对最佳参数的影响。结果表明:由于蒸发温度、蒸发器窄点温差、余热介质及冷却水流量对系统设备造价和净输出功的综合影响,其均存在最佳值使电力生产成本最小;在余热介质进口温度170℃和冷却水进口温度20℃时,工质R245fa的经济性最好,对应的最小电力生产成本约0.433 9元/(k W·h);且随着余热介质进口温度的升高,系统经济性提高,对应的最佳蒸发温度、蒸发器窄点温差及余热介质流量均增大。     

相变材料与双向液冷系统耦合的锂电池温控规律的数值模拟研究

动力电池作为电动汽车的主要动力源,其工作温度范围直接影响电池的使用寿命及安全性.文中将相变材料和双向液冷系统进行有机结合应用于18650型锂电池的热管理系统中,研究了冷却液流向以及流速对电池温度变化规律的影响.研究结果表明:相变材料与液冷系统的科学结合可以有效地对电池进行温控,然而液冷系统的布置方式对电池温度的均匀性有重要影响;冷却管束内的冷却水同向流动时电池的温度均匀性差,而相邻冷却管内的冷却水逆向流动时电池间温度分布更为均匀且温度上升更慢;冷却水流速越大,电池表面的温度越低,然而当冷却水流速增加到一定程度后,其冷却效果不再增加.     

发动机排气管余热发电研究

本文介绍了一种发动机排气管余热发电方法,探讨了适用于该方法的发电装置.本体为管状结构,其管壁为热电转换器主体,中部为排气管路通道,外层设有低温冷却端,内壁设有高温吸热端,电流输出端子分别接低温冷却端和高温吸热端.将本发电装置的高温吸热端直接放入排气管内,使其充分吸收热量,同时车体、空气及发动机冷却水对热电转换器低温端进行冷却.利用车船发动机排气管800℃以上的高温和冷却端的低温进行温差发电,使能源再利用,节约能源.     

燃气冷却式温差发电烤炉的实验研究

能源问题和环境问题已经成为各国不得不面对的社会问题,基于塞贝克效应设计了一种温差发电燃气烤炉,将余热转换成电能,利用燃气的冷能维持温差发电芯片冷热端温差,同时预热了燃气。搭建实验平台测试了温差发电燃气烤炉的温差发电模块温度曲线、电能输出特性和预热对烤炉热效率的提升,该温差发电烤炉可输出功率为2.9 W,燃气经预热后烤架温度平均上升31.9℃,结果表明所设计的温差发电烤炉系统较好地利用温差发电芯片的热电转化能力,可维持用电器正常运转,达到使用要求。     

温差电组件串并联连接的热阻解析模型

为了选择合适的温差电组件和外部换热器,根据非平衡态热力学理论和牛顿冷却定律,对温差电组件采用串并联连接方式的温差发电系统进行了研究,导出了系统输出功率的热阻解析模型,探讨了温差电组件总数量、并联组件数量、热电模块及其热端和冷端的热阻等对系统性能的影响.结果表明,系统电阻与负载电阻、热电模块热阻与其热端和冷端的热阻之间存在匹配关系,能使系统获得最大的输出功率;随着并联组件数量的增加,最大输出功率和回路电流得到了提高,但系统的输出电压却降低了.研究结果为温差发电系统的合理装配及性能优化提供了理论参考.     

神农大酒店地源热泵空调系统技术方案分析

为了提高地源热泵空调系统的能效比并降低地源热泵空调系统地埋换热器的换热器面积,减小系统投资,对神农大酒店地源热泵空调系统采用不同技术方案,从系统热负荷、全年不平衡热负荷、冷却水流量、系统能效比等几方面进行理论分析,经综合比较,采用冷热一体机与热水机串联+冷却塔辅助散热的复合式系统方案优于其他方案。但此方案受制于目前市场上冷热一体机的冷凝器和热水机蒸发器的循环水流通截面积不相等,引起流动阻力增加,影响使用效果。因此开发出冷热一体机的冷凝器和热水机蒸发器的循环水流通截面积相等的产品,是科研工作者和生产厂家要解决的首要问题。     

Design and thermal analysis of a water-cooled DSC module

Elevated working temperatures reduce the efficiency of dye-sensitized solar cells (DSCs), and effective temperature regulation protects them from the undesirable efficiency loss. In this work, a semi-transparent DSC module equipped with a cooling system was designed and constructed for application in buildings, the temperature and output performance of the modules with or without cooling treatment were investigated. The test results showed the cooling system could noticeably improve the power generation and reduce the module temperature. Moreover, we established a mathematical model to analyze the modules’ thermal performances, and introduced the concept of cooling efficiency to evaluate the cooling effect. The model accuracy have been validated utilizing measured data, and the effects of channel depth and mass flow rate on the module temperature and cooling efficiency were further theoretically studied. The combined DSC module has been found to have a good application prospect in building integrated photovoltaic (BIPV), and the numerical results are important in system design.     

聚光太阳电池联合温差发电系统实验研究

设计并搭建一套小型聚光太阳电池联合背板温差发电系统,介绍了该系统的结构,推导了该系统输出功率的数学表达式,并在室外对其进行实验研究.结果表明：随着辐射强度的增强,太阳电池短路电流I_SC呈近似线性升高,高辐射强度下的增长率比低辐射强度时小;太阳电池的开路电压U_OC高于空冷对照组相对应的测量值,日平均高0.16 V,温差发电芯片的最大输出功率出现在辐射强度曲线的下行段,为0.52 W,一天的输出电量为2.9 W·h.     

磁共振成像低温超导磁体冷却系统设计及数值分析

为了减小冷却磁共振成像（MRI）低温超导磁体的资源消耗和经济成本,设计可快速冷却室温磁体至60 K以下的系统,并通过建立数学物理模型进行数值模拟,对系统进行优化设计和深入分析. 系统以自主研发的大冷量单级斯特林制冷机为冷源,包括低温风机、低温调控阀和氦气罐等组成部分. 研究表明,优化系统运行参数可以显著提高冷却性能,其中系统内氦气的压力和流速尤为关键,因为两者能够显著影响压降与换热,进而影响冷却时间以及磁体最终所能达到的冷却温度. 此外,当前斯特林制冷机的冷端换热器性能尚有提升空间. 通过参数优化,系统在氦气压力为0.3 MPa、流速为13 m/s时能够达到较快的冷却速率,可在73.5 h内将质量为2 t的室温超导磁体冷却至60 K以下,有潜力在实际应用中实现MRI低温超导磁体的低能耗高效冷却.     

Design and parametric optimization of thermal management of lithium-ion battery module with reciprocating air-flow

Single cell temperature difference of lithium-ion battery(LIB) module will significantly affect the safety and cycle life of the battery. The reciprocating air-flow module created by a periodic reversal of the air flow was investigated in an effort to mitigate the inherent temperature gradient problem of the conventional battery system with a unidirectional coolant flow with computational fluid dynamics(CFD). Orthogonal experiment and optimization design method based on computational fluid dynamics virtual experiments were developed. A set of optimized design factors for the cooling of reciprocating air flow of LIB thermal management was determined. The simulation experiments show that the reciprocating flow can achieve good heat dissipation, reduce the temperature difference, improve the temperature homogeneity and effectively lower the maximal temperature of the modular battery. The reciprocating flow improves the safety, long-term performance and life span of LIB.     

驱热力过程理论模型的热力学分析

为研究双热源联合循环的热力性能极限,构建了两介质热功转换系统理想热力学模型,并提出了驱热力过程的基本概念。通过分析热机循环区间与热泵循环区间过程功量之间的关系,对驱热力过程进行分类,并通过输出功量占比进行定量分析。构建并求解了顺流型和逆流型驱热力过程函数。分析了不同类型驱热力过程在理想条件下的热力特性与性能极限。研究结果表明:顺流型驱热力过程的最大过程功量大于逆流型,且放热介质与吸热介质间的温度交叉现象更为明显。吸热介质等效温升可用于判断驱热力过程类型,其最大值表征了输出功量极限。实际系统的评价研究指出,串联型联合循环的总换热量是基本型ORC的1.97倍,更适用于同时具有热电需求的场合。但其净输出功效率（6.55%）、效率（26.61%）、热力完善度（36.38%）均显著低于基本型有机朗肯循环。双热源联合循环实际系统的热力性能提高方法值得研究。本研究可为不同类型两介质热功转换系统的热力性能极限与评价提供理论指导。     

溴化锂储热储冷系统

为了促进工业中低温余热的利用,设计一种新型的余热回收利用装置——溴化锂储热储冷系统.该系统结构简单,余热利用率高,可以对60 ℃左右的低温工业余热进行收集并加以储存,储存的潜能可以转化成热能,或者在转化成热能的同时产生冷能,这是传统的蓄能技术所不具备的.通过计算分析输出温度、热源温度、溶液质量分数及冷却水温度对系统热效率的影响.结果表明,随着输出温度和冷却水温度的升高,系统热效率下降,而提高热源温度和发生器溶液最终质量分数可以提高系统的热效率.