复合相变材料调控机理与强化换热的实验研究

为获取相变温度、潜热和导热性都比较合适的相变材料,本文使用高熔点的固态石蜡(熔点为70℃)和低熔点的液态石蜡(熔点为5℃)按照不同比例进行配比实验,来获得不同相变范围的相变材料,以适应实际应用的要求。制备了五种复合相变材料样品,使用差式扫描量热仪(DSC)测试其参数。并选用孔隙率均为95%,孔隙密度(pores per inch, ppi)分别为15,30和50 ppi的三种泡沫铜,采用熔融浸渍法将石蜡填充其中制备复合相变材料,进而探究泡沫铜对石蜡强化换热的效果。实验结果显示比例为A1(20%5℃+80%70℃)、A2(35%5℃+60%70℃)和A5(80%5℃+20%35℃)时只有一个熔化峰,其起始点分别为56.6℃,53.2℃和3.7℃,表明通过物理方法将两种石蜡混合可以调控复合相变材料的熔点与潜热。热导率测试结果表明当孔隙率为95%孔隙密度分别为15,30和50 ppi时泡沫铜可以提高石蜡导热率3-7倍。     

进化概率差异化策略优化有分流换热网络

强制进化随机游走算法优化换热网络时具有程序简单、全局搜索能力强等特点,但在优化过程中不同的进化阶段对进化概率需求不同,算法中设置单一的进化概率难以满足实际进化需求。因此,提出一种进化概率差异化策略,该策略的核心思想是智能识别流股的换热程度,动态调整进化概率,对存在公用工程的流股强制参与进化,使算法在前期具有较强的结构搜索能力;完全换热的流股通过降低进化概率,提升算法全局的精细搜索能力。采用15SP和39SP算例进行验证,所获年综合费用分别为1 494 690和1 894 477$/a,验证了该策略能够提升算法的优化效率与质量。     

凝汽器喉部蒸汽流动的三维数值模拟

应用具有超粒子模型的直接模拟蒙特卡罗方法,对汽轮机凝汽器喉部进行区域分解和数学建模,及对具有典型结构的凝汽器喉部蒸汽流动进行了三维数值模拟,重点分析了凝汽器喉部流场的流动分布情况,揭示了喉部流场不均匀性流动特点及其产生原因。     

汽轮机凝汽器喉部流动性能的微型模化试验研究

应用相似性原理,在满足流动状态相同的前提下,采用模型吹风的方法,建立了一套凝汽器喉部的微型模化装置,对不同入口流速条件下喉部流动性能进行了试验研究.试验结果表明:该凝汽器微型模化试验装置不但减小了模型尺寸,降低了试验成本及提高了试验的方便性,而且该试验装置能够复现喉部内的流动情况,可用于其阻力性能和流动状态的试验研究.     

一种割裂耦合关系的换热网络优化方法

在用强制进化随机游走算法优化换热网络时,优化后期由于换热单元之间存在耦合关系,换热网络结构已基本稳定,难以新增加或者消去换热单元,因此结构变异较为缓慢。为了促进结构变异,提出了一种割裂结构耦合关系的高效优化方法。该方法基于耦合关系随机消去换热单元,使得匹配已稳定的冷热流股重新获得一定的换热潜能,从而具有匹配新换热单元的潜力,快速寻找到更多匹配方式。通过20SP和15SP算例进行有效性验证,分别取得1 395 461 $和5 115 557 $的年综合费用,表明割裂结构耦合关系的方法能进一步促进结构进化,增强算法的全局搜索能力。     

采用结构进化增强策略的RWCE算法优化换热网络

针对于启发式算法应用于换热网络优化时,后期由于种群多样性消失或其他原因导致年综合费用难以进一步下降的问题,提出了一种结构进化增强策略。该策略在一般启发式算法的整型变量优化中,通过将换热单元的生成与消去分开处理,先以一定概率随机地在网络中生成若干换热单元,再在连续变量优化的过程中实现换热单元的消去,提升网络结构变异能力。最后,将该策略与强制进化随机游走算法(random walk algorithm with compulsive evolution,RWCE)相结合形成一种新的混合算法(ESE-RWCE)。算例研究表明,ESE-RWCE算法相比于RWCE算法实现了全局搜索性能的提升。     

制冷工质的温室效应及其敏感性分析

氟氯烃及其替代品是近代工业发展起来的制冷工质.该制冷工质气体排放到大气中会吸收地表长波辐射,造成地表温度升高,引起温室效应.研究了12种制冷工质气体的温室效应情况,分别计算了由制冷工质体积分数改变引起的温室效应强度变化,计算并分析了气体温室效应强度对制冷工质体积分数的敏感性系数.结果表明:随着制冷工质体积分数的增加,其引起的温室效应强度均增加,其中CFC-12是氟氯烃及其替代品中对温室效应贡献最大的制冷工质;氟氯烃比其替代品的温室效应强,氟氯烃相对含量的敏感性系数大于其替代品.该结果为寻求有效的减排措施提供了理论指导,以便于优先使用对环境友好的制冷工质,减少甚至停止使用对环境破坏严重的制冷工质,从而在满足经济发展需求基础上达到保护环境的要求.     

换热网络模型预测控制中的滚动优化策略

针对换热网络具有非线性、滞后性、约束性等特性,提出将模型预测控制算法应用到换热网络的控制中,并对其滚动优化策略进行深入研究。首先,建立以综合费用最少的换热网络模型及目标函数,然后引入最速下降法对换热网络进行优化,以获得下一步的最优旁路开度,实时计算,实现换热网络模型预测控制中的滚动优化策略。通过算例证明:采用滚动优化策略能够快速、准确地计算出每一步的最优旁路开度,在保证出口温度达到目标值的同时使系统经济效益有所提升。