高位塔U型收水装置有/无水工况下阻力特性实验研究

随着高位收水冷却塔的快速发展,为了更好地优化塔内流场,提高冷却塔的冷却效率,对高位塔中收水装置阻力特性的研究愈加必要。本文针对实验工况设计了风洞实验装置,对一种典型的U型收水装置在风洞中进行了模型实验。在不同空气流速下,研究对比了有/无水工况下收水装置的阻力特性,发现有水工况阻力明显大于无水工况的阻力。随后,利用数值模拟研究了空气流场,并分别提出了有/无水工况下阻力系数与雷诺数的关系。最后,对有水工况下的阻力系数计算公式进行了修正,使其能够为实际高位塔的阻力计算提供依据。     

淡水与海水对蒸发冷却性能影响的试验研究

针对利用海水替代淡水进行蒸发冷却可行性的问题,首先,对厚度为100 mm的蒸发冷却用填料CELdek7060进行了试验研究,分别研究了淡水以及不同海水浓度(0.5倍、1倍和1.5倍海水)下的蒸发冷却性能,研究结果表明,用海水替代淡水进行蒸发冷却时,其引起的空气侧压降几乎无变化,冷却效率降低的不是特别大,在风速1,2 m/s时,淡水的冷却效率分别比实际海水(即1倍浓度海水)的高5.0%,3.6%。结果表明可以用海水替代淡水进行蒸发冷却,实现节省淡水资源的目标。     

侧风下填料非等片距布置对超大冷却塔性能影响的数值模拟

以某超大型湿式冷却塔为研究对象,建立其三维数值模型并验证。采用20mm和30mm两种不同片距的填料进行填料区内外区布置,揭示不同风速下的相对最佳内区半径R₁,研究侧风下非等片距填料布置方式对超大型湿式冷却塔热力阻力性能的影响。结果表明:侧风下,非等片距填料能改善超大型湿式冷却塔内空气动力场和温度场的分布。在定风速下,随着内区半径R₁的增加,水温降先增大后减小,通风量不断增加。当v=2m/s时,相对最佳的内区半径R₁为45m,此时的水温降为11.80℃,与20mm等片距填料布置的水温降11.63℃相比,水温降增加0.17℃,通风量增加了650 kg/s。但随着风速增大,非等片距填料水温降不断减小,通风量和蒸发损失不断减小,非等片距填料优化效果逐渐减弱。     

太阳能电池板自然通风冷却技术在典型炎热干旱地区的可行性研究

为解决太阳能电池板的工作温度较高制约其转化效率的问题，探究一种太阳能电池板自然通风冷却系统的可行性。采用Fluent 2020R2软件建立三维数值计算模型，对不同尺寸支撑板和导流板组合成的4种结构的冷却系统进行仿真计算。对比4种结构的自然通风冷却系统在典型炎热干旱地区（新疆哈密）的冷却效果，结果表明:导流板长度680.0 mm、支撑板长度728.9 mm的结构1冷却系统对电池板的冷却效果最好，且随着环境温度升高，电池板采用冷却系统后的冷却温降也随之增大；新疆哈密地区2020年7月份日平均气温为303.3 K，采用结构1冷却系统后，电池板的平均工作温度介于323.5~349.2 K，冷却温降介于7.5~16.5 K，可见自然通风冷却系统对电池板的冷却效果显著。     

不同错列布置下垂直轴风力机尾流特性

为研究垂直轴风力机错列排布时下游风力机横向偏移距离对尾流特性的影响,获得优化的排布方式,以某H型垂直轴风力机为研究对象,建立了三维计算模型进行仿真模拟。基于单风力机模拟结果,研究了错列排布中不同偏移距离对风力机功率系数及尾流特性的影响。结果表明：当尖速比由0.5增加至1.5的过程中,风力机尾流逐渐接近于钝体尾流,下游速度恢复距离减小;风力机阵列中,错列布置可有效缓解上游风力机尾流对下游风力机的不利影响;随着横向距离的增大,下游风力机整体尾流速度分布逐渐与上游风力机的下游气流速度分布相一致,当横向间距为1倍,2倍风轮直径时,下游风力机功率系数相比单列排布提升了16.5%,37.3%。     

填料双层布置对冷却塔进风预冷传热传质过程的影响模拟研究

空冷塔的进风预冷可以提升其在高温时段的换热性能,进而提升火电机组的热效率。填料蒸发预冷系统里填料性能直接影响过程的传热传质性能,合理布置填料对提升蒸发预冷过程的冷却性能具有重要意义。针对一种新型填料双层布置形式,采用数值模拟方法研究了该布置下蒸发冷却过程中的传热传质及空气流动性能。研究发现:在风速1.5 m/s、入口空气干球温度27 ℃、湿球温度19 ℃的工况下,空气依次经过100 mm填料、100 mm中空、100 mm填料的温降分别为4.3、1.3、1.6 ℃;所有填料区承担了82.5%的冷却,而中空区域承担了17.5%的冷却。研究为空冷机组冷却塔进风预冷系统的填料优化布置提供指导。     

生物质制氢技术研究综述

合理开发利用可再生清洁能源氢能,能够促进我国能源结构转变升级,推动社会绿色可持续发展。在“双碳”目标下,生物质制氢技术被认为是一种发展潜力巨大的绿色环保制氢技术,可分为热化学法与生物法。综述了这两种方法所涉及的蒸汽气化、超临界水气化、生物质热解重整、光发酵、暗发酵等制氢技术的原理、影响因素、优缺点及研究现状,并且综合分析常见生物质制氢技术存在的技术壁垒与发展障碍。对于生物质制氢技术的发展具有一定指导意义。     

侧风下分区配水对冷却塔性能的影响研究

分区配水能通过改善传热传质区域的气水比来提高冷却塔冷却效率,其实际运行过程中侧风的影响不容忽视。以某超大型湿式冷却塔为对象,利用三维数值模拟方法研究了环境风速v=1~3 m/s时,出塔水温、冷却效率、通风量和蒸发损失在不同分区配水方案下（内区配水量占比在5%~95%变化）的变化趋势。结果表明:以风速v=3 m/s为例,随内区配水量占比的增加,出塔水温先减小后增大,冷却效率、通风量和蒸发损失先增大后减小;当内区配水量占比为65%时,出塔水温比均匀配水（内区配水量为60.68%）时降低了约0.14 ℃,冷却效率提高了0.82%;同时,风速v=1~3 m/s时,分区配水的出塔水温均低于均匀配水,冷却效率均高于均匀配水。因此,在低风速下,与均匀配水方案相比,分区配水方案能有效降低冷却塔的出塔水温、提高冷却效率。     

质子交换膜燃料电池冷启动堆栈温度预测模型

为了快速准确地预测出质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell,PEMFC)在冷启动过程中的启动时长及启动方法的应用效果,提出了以堆栈温度和温度增量分别作为BP(back propagation)神经网络预测目标的堆栈温度实时预测模型,分别为模型T和模型K,并采用四个不同的预测精度评估标准来评估预测结果的准确性。基于文献中三种冷启动工况实验数据对预测模型进行验证,结果表明,模型K的平均相对误差在三种工况下均低于模型T,分别为0.4553、0.9537和1.0844。模型T在早期预测阶段缺乏训练样本,预测结果的堆栈温度变化趋势为零,因而模型K在早期预测阶段具有更大优势。堆栈温度变化趋势预测方法能够为用户当前的PEMFC冷启动实现效果提供参考。     

太阳能电池板自然通风冷却系统流动与传热的数值模拟EI北大核心CSCD

为解决光伏板工作温度制约其转换效率和寿命的问题,提出一种新型自然通风冷却电池板技术,采用Fluent2020R2软件模拟研究4种结构尺寸的自然通风冷却系统内的流动与换热过程,4种结构尺寸1、2、3和4的区别在于其对应冷却系统的支撑板和导流板尺寸不同。通过模拟研究发现:1)采用自然通风冷却技术可以降低太阳能电池板的工作温度,结构尺寸3的太阳能电池板平均工作温度最高为355.4 K,其次是结构尺寸2为354.1 K和结构尺寸1为352.4K,结构尺寸4的太阳能电池板平均工作温度最低为351.2K;2)优选的结构尺寸4的冷却系统在典型炎热干旱地区(新疆哈密)应用时,其在1、4、7、10月份下的冷却平均温降分别为:4.6 K,12.1 K,13.3 K,7.3K;出口最大风速分别为:0.30 m/s,0.34 m/s,0.4 m/s和0.31 m/s。可见,结构尺寸4对太阳能电池板的冷却效果最好,可将电池板的平均温度最大降低13.3 K。