高压真空断路器用散热器的自然对流换热特性

为提高高压真空断路器的运行安全,以一种新型高压真空断路器为背景,采用计算流体动力学方法研究了不同环境温度下,圆柱形散热器竖直肋片间自然对流换热特性。结果表明:采用扩大计算区域和设置压力边界条件的方法来模拟计算自然对流换热是恰当的。在散热器肋片缝隙的进口处,气体温度较低、流速较小;在肋片缝隙中部,气体温度升高、流速较大;越靠近肋片根部,气体温度越高,但由于粘性阻力大,所以在肋片根部速度较小。在相同的环境温度下,随着肋片温度的逐渐升高,肋片的换热能力也逐渐升高;在相同的肋温情况下,随着环境温度的逐渐升高,肋片的换热能力逐渐下降。所得的肋片缝隙内自然对流的流动换热特性、肋片表面的平均Nu数对高压真空断路器散热器肋片的热力设计和进一步优化设计有重要的意义。     

同步双频感应加热电源的研究与实现

双频感应加热技术利用不同频率涡流趋肤深度不同的特点在齿轮等表面非均匀工件的淬火应用中有着显著的优势,基于双逆变桥结构的同步双频感应加热电源为主要研究对象,重点研究并解决了双频功率输出、阻频性能等技术要点,设计了同步双频感应加热电源功率合成电路及元件参数,搭建同步双频感应加热电源实验平台,分别对中、高频电源单独工作及联合工作时负载波形进行研究分析,验证了所设计的同步双频感应加热电源中双频各自输出的稳定性及相互独立性,实现了10 kHz中频及200 kHz高频10~30 kW的功率合成。     

相变储能温差电池的仿真研究

相变储能温差电池可以利用自然环境中昼夜交替产生的温度变化,将收集的热量建立温差并转换为电能输出。采用ANSYS软件建立了以水作为相变材料的相变储能温差电池样机的有限元模型。对温差电组件在热、电输出特性不变的前提下进行了等效变换。在模拟的昼夜温度变化条件下,得到了温差电组件内侧和外侧温度、电池输出电压、输出功率和累计输出能量随时间变化的计算结果,计算值与试验值基本符合。计算还给出了不同时刻电池的温度分布,反映出容器内壁延伸出的肋片对相变的强化作用,以及相变在温差电组件处的容器内壁附近首先发生,再逐步扩展到离容器内壁及肋片较远的区域。     

温差电源工作特性的数值分析

考虑热电材料的塞贝克效应及电流的珀耳帖效应,与传热方程相结合,建立了平板型温差电源的一维计算模型,数值模拟了温差电源的热电耦合工作过程。分别在热端定壁温、定热流两种边界条件下,分析了温差电源内部构型及冷端换热边界对电源温度分布及其工作特性的影响规律。结果表明,热端定壁温条件下增加电源内部电单体对数量能够提高其最大输出功率,而热端定热流条件下的规律则与之相反。在此基础上,给出了优化温差电源设计的初步原则。     

铜包铝线退火工艺的试验研究

试验了退火加热温度及保温时间对铜包铝线力学性能和界面化合物层形态及厚度的影响,绘制了铜包铝线力学性能及化合物层厚度随退火温度的变化曲线;介绍了加热温度及保温时间对铜包铝线电性能的影响.为正确制定铜包铝线退火规范参数提供了依据.     

变压器油电磁感应加热装置的设计及分析

变压器油通常是采用电阻加热,存在加热元件温度高、可靠性低的问题。为此,设计了一种变压器油的电磁感应加热装置,它主要由电源、控制电路和电磁加热管路组成,其加热功率可根据入口油温进行调节。建立了变压器油的流动换热数值模型,通过实验验证了模型的正确性。利用模型计算了加热功率随入口油温、油流速的变化规律,确定了加热装置的功率输出策略。该加热装置的表面热流密度可达17.6 kW/m²,而热源温度低于100 ℃,比传统的电阻加热装置具有更高的安全性及可靠性。     

医用红外测温仪测量误差分析及补偿试验研究

为提高医用红外测温仪的测量精度,达到快速准确测量人体体温的要求,综合分析发射率、测量距离、环境温度等对红外测温误差的影响,设计了发射率、测量距离、环境温度3个因素的单因素试验和正交试验,利用MATLAB软件建立人体温度测量值与测量距离、环境温度等多元线性回归模型,设计红外测温仪温度测量补偿方法及软件。试验数据分析表明：红外测温最大误差范围达-5.0~-0.22℃,环境温度和测量距离对红外测温影响显著;补偿后的红外测温误差范围在-0.13~0.11℃,能够满足人体体温测量的精度要求。     

基于碟式聚光器的温差发电性能仿真研究

半导体温差发电是一种新型的发电方式,可以将温差转换成电能.热端温度及温度分布的均匀性和稳定性,将直接影响温差发电的性能.碟式聚光器可以聚拢分散的光线,形成光学热斑,为半导体温差发电提供稳定热源.使用COMSOL软件,对圆锥形吸热腔体处于不同位置处的聚光比、焦面热通量分布和焦面温度进行仿真,对比确定吸热腔体最佳位置;通过参数化扫描,观测辐射强度I0对焦平面温度的影响.将温差发电片贴合到吸热腔体表面,冷端假设温度为25℃(暂不考虑冷端散热),进行瞬态仿真,分析半导体温差发电片的开路电压和热端温度随时间的变换.     

温差发电实验设计与性能分析

采用可调节温度和流量的热空气,流经截面50mm×50mm、壁厚2mm的紫铜方管,4片热电片沿纵向安装在方管外壁面,并采用循环水冷却的方式搭建了测试实验台。系统利用MCGS组态软件与亚当模块(ADAM)系列进行数据采集处理,可实时显示输出电压、电流及功率值。利用实验测试数据绘制塞贝克效应曲线、温差发电模块的输出特性曲线、P-R曲线、内阻与温差关系等。实验结果为建立热电片的电源模型和小温差的最大输出功率提供了实验检验基础。     

基于全局响应面法的有限空间散热结构多目标优化

针对直流电能检定仪器内部空间有限导致无法增大散热器尺寸的难题,采用全局响应面法对基板和肋片厚度、肋片数目及风量进行多目标优化。首先,建立1 kW开关电源的有限元模型,以基板厚度H_2、肋片厚度H_3、肋片数目N、风扇风量V为变量因子,功率芯片和开关电源最高温度作为目标,设计正交试验;其次,基于试验结果,利用全局响应面法对变量因子进行多目标优化,结果表明,当H_2=3.0 mm、H_3=1.0 mm、N=10、V=24.00 CFM时,目标最高温度分别降至91.61℃和62.73℃。最后,利用最优参数开展实验,实验与优化结果十分吻合,误差仅为-2.53℃和3.70℃,优化参数可用,优化后最高温度降低了近30%,优化效果明显。     

基于温度场的单芯电缆载流量研究

导体温度是电力电缆载流量幅值变化的最直接特征量,电缆表面温度和线芯温度是反应电缆运行情况的重要参量。在简化内热源的基础上,建立单芯交联聚乙烯电力电缆的传热模型;通过研究稳态时电缆温度场分布,分析温度参量之间的关系和影响载流量的因素;基于这个传热模型,优化影响因素,对提高电缆安全运行的可靠性和载流量最优化配置有重要的指导意义。     

电机变频控制实现换热器节能的应用研究

结合寒冷地区气候特点与通信机房温控的现状,针对50%浓度乙二醇溶液为工质的换热器,试验研究了自然冷源利用率与换热器自身变频节能的关系。结合乙二醇冷剂的特性,通过建立功率与频率关系模型、温差与功率和频率关系模型,实现了换热器循环泵和风机的变频控制策略。结果表明:在室内外温差、换热功率与循环泵、风机频率同时满足的条件下,以功率模型作为参数进行换热器自身的变频节能是可行的。通过对哈尔滨地区的气候数据与散热房控温试验分析,证明了乙二醇换热器的变频节能效果。     

基于热效应的绝缘子防冰技术所需热功率的试验研究

针对绝缘子防覆冰技术的研究,分析了基于热效应减少覆冰量方法的可行性.以清华大学提出的一种应用于悬式绝缘子并具有开关效果以减少能耗的发热防冰方法为例,研究通过将一种具有半导体特性的室温硫化硅橡胶涂层材料涂刷于绝缘子的特定位置,可在冰雪气候条件下降低绝缘子表面电阻,引起可控制的沿面放电并发热.针对利用热效应减少绝缘子覆冰量的防冰方法所需的热功率进行研究,通过对比平板和绝缘子两种试品对不同覆冰条件和不同热功率条件下的覆冰效果设计试验,提出适用于冻雨条件下的热效应防冰所需的适宜功率.     

锅炉金属壁温在线监测系统的模块化设计与实现

在借鉴过程仿真和热力系统分析方法的基础上,开发了一套锅炉高温受热面金属壁温在线监测系统。介绍了系统的结构,包括网络通讯、数据库、一体化过程模型开发平台IMMS、网页显示软件等四部分。该系统以IMMS及其算法库为基础进行模型开发,利用电厂MIS采集机组运行数据,通过模型在线计算来确定受热面管壁温度,并采用扩展性好、信息共享度高的B/S结构显示实时监测信息。此系统已成功应用于某电厂200MW锅炉,为机组的安全运行提供了有效的手段。     

锅炉高温受热面温度超限在线监测和诊断

针对目前电站锅炉高温受热面温度超限监测系统的缺点,开发了一套在线监测锅炉高温受热面温度超限的系统.介绍了该系统的内容、结构和开发运行环境、实现方法及关键技术.该系统的最大特点是实时性强,实现了受热面温度的监测与机组运行管理同步.同时在已建立的专家系统知识库的基础上,对超限原因进行推理分析.系统采用了B/S模式的参数设定方式,简化了其管理和维护,增加了灵活性.     

基于温度场仿真的智能电表电源回路误保护特性的分析与优化

本文针对智能电能表电源回路的误保护问题,提出了一种基于电源回路温度场仿真的智能电表电源回路保护特性分析与优化方法。首先,在Saber中搭建电能表电源回路的电仿真模型,获取变压器的发热功率。其次,在Ansys Icepak中搭建电能表整机的热仿真模型,结合变压器的发热功率及环境温度,仿真分析电能表温度场分布。然后,结合变压器损耗分布情况,对电能表保护特性进行仿真分析,得到其误保护概率。最后,通过对电能表变压器铁损优化降低电源回路的误保护概率,优化其保护特性。     

计及用热舒适度弹性的热电联合优化调度

冬季采暖期热电联产机组为满足供热需求,强迫电出力导致机组调峰能力受限。为提高热电联供系统调峰能力,促进可再生能源的消纳,首先建立热负荷供能设备的运行特性模型,在负荷侧通过引入室外气象综合温度,建立了考虑用热舒适度的热负荷模型。以总煤耗量最小、最大限度消纳光伏为目标,建立考虑用热舒适度弹性的热电联合优化调度模型,并通过仿真验证其有效性。结果表明,用户在用热舒适度弹性范围内通过热舒适度下调,为光伏出力高峰阶段提供弹性上网空间,可以有效提高光伏发电的消纳水平,同时降低了燃料成本。而配合高效率的热源设备时,考虑室外气象综合温度的热负荷调节方式进行消峰效果不明显。     

1000MW超超临界П型锅炉分隔屏区域烟气侧与工质侧耦合特性分析

为准确预测锅炉屏式受热面的热流密度和蒸汽流量分配,以某电厂1000 MW超超临界П型八角反向双切圆锅炉为研究对象,采用炉膛CFD和水动力耦合分析模型计算方法,结合机组实际BMCR工况的运行数据和仿真值对模型和程序进行修正,分析炉内燃烧及辐射能量传递规律,分析屏式受热面烟温偏差及蒸汽流量偏差,总结屏上能流交换分布规律,对后续工程或改造工程提供指导。     

基于B/S模式的锅炉金属壁温在线监测系统

在借鉴过程仿真和热力系统分析方法的基础上，开发了一套锅炉高温受热面金属壁温在线监测系统。该系统以一体化过程模型开发平台（IMMS）及其算法库为基础进行模型开发，利用火电厂已有的管理信息系统（MIS）采集机组运行数据，通过模型在线计算确定受热面管蹙温度，并采用B/S结构显示实时监测信息。该系统已成功应用于某电厂200MW锅炉，有效减少了受热面超温爆管次数，延长了金属寿命，提高了机组安全经济运行水平。介绍系统的构成、功能及系统应用情况。     

空气放电离子风特性的研究

空气放电离子风技术在能源、环境、材料、军事等领域具有广阔的应用前景,采用粒子图像测速(particle image velocimetry, PIV)粒子测速系统得到了空气中尖–板电极放电产生的离子风速度场的图像,研究了相同电压等级正、负极性直流和工频交流电源下的离子风速度特性和流场分布情况并用离子碰撞、电流体动力学(electrohydrodynamic,EHD)顺电效应以及流体动力学相关理论进行了分析。最后采用红外热像仪测得了离子风对于发热体强化传热的作用,分析了离子风作用下发热体的温度分布特性。