复合蓄热热泵热水空调技术

根据能量梯级利用原理,提出一种将水蓄热与相变材料蓄热结合在一起的复合蓄热热回收空调系统,即在空调机组冷凝器上串联一个相变蓄热器和一个水蓄热器,从压缩机出来的高温高压制冷剂过热蒸汽首先经过相变蓄热器,使品位较高的过热以潜热的形式储存于相变材料中。再经过水蓄热器,将部分温度较低的相变热储存于水中。实验表明,该系统能有效地回收19.6%的冷凝热,其中在空调关闭后通入较小流量的冷水即可制取温度在40℃以上的生活热水;在空调运行的条件下,通入较大流量的冷水可连续制取温度在40℃以上的生活热水。该系统达到了节约能源、满足生活热水需求一举两得的目的。     

间接式移动蓄热器相变材料熔化凝固实验

针对回收工业余热用于分散式用户供热的应用背景,本文设计搭建了间接式移动蓄热器实验系统,选取了赤藻糖醇作为相变材料,对相变材料进行了示差扫描量热法和过冷度的测试分析,获得了相变材料较为准确的蓄热性能参数和过冷度情况。此外,本文还通过对实验数据的整理及分析总结了间接式蓄热器内相变材料在充放热过程中的温度变化情况,在此基础上分析了蓄热材料的熔化和凝固规律。实验结果表明:在相变材料的熔化过程中,蓄热器上部相变材料熔化较快,下部相变材料熔化较慢;在相变材料的凝固过程中,蓄热器下部相变材料凝固较快,上部相变材料凝固较慢。水平方向上材料熔化凝固情况基本一致。通过本文的实验研究,初步掌握了间接式移动蓄热器相变内材料的熔化凝固情况,并由此分析了间接式移动蓄热器优化的方向,为该技术的进一步完善奠定了基础。     

平板微热管阵列-泡沫铜复合结构相变蓄热装置蓄放热特性

相变蓄热技术是节能减排的一个重要手段,在太阳能利用、余热回收和电力削峰填谷等领域发挥重要的作用。设计了以平板微热管阵列-泡沫铜复合结构为基础,多孔扁管为载热流体通路,水为载热介质,石蜡为相变材料的热管式蓄热装置。通过实验研究了蓄放热过程中装置内部石蜡的温度分布情况,不同载热流体温度和流量下的蓄放热功率变化,以及装置蓄放热效率等特性。实验结果表明,平板微热管阵列-泡沫铜复合结构可以使箱体内石蜡温度分布更加均匀;增加载热流体和相变材料的温差以及增大流量都可以提高蓄放热功率。实验条件下,该装置的最大蓄热功率为1.24 kW,最大放热功率为1.43 kW。装置蓄热效率为92%,放热效率为94%,总效率为87.4%。     

平板微热管阵列-泡沫铜复合结构相变蓄热装置蓄放热特性

相变蓄热技术是节能减排的一个重要手段,在太阳能利用、余热回收和电力削峰填谷等领域发挥重要的作用。设计了以平板微热管阵列-泡沫铜复合结构为基础,多孔扁管为载热流体通路,水为载热介质,石蜡为相变材料的热管式蓄热装置。通过实验研究了蓄放热过程中装置内部石蜡的温度分布情况,不同载热流体温度和流量下的蓄放热功率变化,以及装置蓄放热效率等特性。实验结果表明,平板微热管阵列-泡沫铜复合结构可以使箱体内石蜡温度分布更加均匀;增加载热流体和相变材料的温差以及增大流量都可以提高蓄放热功率。实验条件下,该装置的最大蓄热功率为1.24 kW,最大放热功率为1.43 kW。装置蓄热效率为92%,放热效率为94%,总效率为87.4%。     

不同工况下间接式蓄热器性能的实验研究及分析

当前对于相变蓄热器性能的评价指标主要是蓄放热时间,比较单一,不能全面准确地评价蓄热器性能。本文设计了一种以赤藻糖醇作为相变材料的间接式蓄热器,并通过铜管外加双直肋的手段强化传热。在相变材料内部以及进出口设有热电偶,利用控制变量法,通过改变进口油温以及导热油流量来观测不同工况下蓄热器内部温度的变化以及进出口油温的变化,对不同工况下蓄热器的蓄热效率、放热稳定性进行了分析。为了对蓄热器的充放热性能作出更加全面的评价,对蓄热器进行了 分析。结果表明:在流量不变的情况下,随着温度的升高,蓄热效率基本相同,放热稳定性基本一致, 效率增加;在温度不变的情况下,随着流量的增加,蓄热效率降低,放热稳定性减弱, 效率降低。     

铝制肋板式相变蓄热器蓄／放热特性的试验研究

介绍了一种新型铝制肋板式相变蓄热器,并以萘作为蓄热材料对其蓄／放热特性进了测试。分析了热流体的入口温度与流量对蓄热器蓄／放热特性的影响,以及蓄热器放置方式对蓄热器蓄/放热效果的影响。结果表明,肋板在蓄／放热过程中发挥了重要的作用;热流体的入口温度与流量对蓄／放热速率有重要的影响;蓄热器的性能采用竖直放置比水平放置更优。     

八水氢氧化钡在热仓供暖中的应用

通过步冷曲线法与差式量热扫描法研究了以八水氢氧化钡为主要原料的复合相变材料的相变性能。并在60 MJ的热仓供暖实验系统中,对其蓄热性能进行了实验。实验表明,采用八水氢氧化钡蓄热的供暖热仓,有良好的蓄热能力,充热完成后,放热时间长达6.5 h以上,预计可以提供0.45吨以上的生活热水。采用移峰填谷的充放热模式,在实现能量的调配的同时,满足日常供暖的需求。     

中温相变蓄热系统强化传热方法研究进展

中温相变蓄热系统在太阳能热利用、余热回收等领域有广泛的研究与应用前景,但相变材料较低的热导率严重削弱了相变蓄热系统的热响应速率和蓄放热效率。针对这一问题,本文从提高传热系数、拓展传热面积、增大平均温差3个方面对近年来中温相变蓄热系统强化传热方法进行了综述。通过分析可以看出,通过导热增强填料对相变材料进行改性时,应注意填料对导热和对流的共同作用,综合考虑填料对热导率、蓄放热时间等性能的影响;直接式相变蓄热系统重量轻,传热效率高,适合应用在移动式相变蓄热车中;梯级相变蓄热系统符合能量梯级利用理念,蓄放热效率高。在未来研究中,对导热增强填料的进一步改性、直接式相变蓄热系统、梯级相变蓄热系统及多种技术协同强化传热的作用机理和强化传热效果还有重要研究潜力与价值。     

高温熔盐相变蓄热器模拟研究

为了模拟分析了用于太阳能热发电系统的相变蓄热器蓄热性能,选择导热油为传热流体,高温熔盐作为相变蓄热材料,通过数值计算对相变蓄热器进行模拟分析,研究其蓄热特性。通过改变入口速度和入口温度来分析其蓄热规律,然后在优化设计中提出了变管径思路来探究相变蓄热器的蓄热性能。结果表明,在导热流体处于湍流时,提高入口速度对蓄热影响不大,而提高导热流体的初始温度则大大提高了蓄热性能,变管径方案可以减少相变蓄热的总时间。     

复叠式蓄热型空气源热泵热水器动态传热特性

相变蓄热材料(phase change material,PCM)是一种密度大、体积小、相变潜热大、热量存储能力强的物质。实验研究复叠式蓄热型空气源热泵热水器蓄热和放热过程,探讨热泵系统循环和相变蓄热的耦合。结果表明,在蓄热过程中,系统功率不断上升,而机组的瞬时COP值缓慢下降,COP下降了1 3.8%;水箱中各点的温度变化的曲线斜率不相一致,说明水箱里的水存在较明显的分层现象。在放热过程中,蓄热材料温度变化拐点值比同高度的水温拐点值的出现慢2min,说明相变蓄热材料具有延时性,实验整体误差在1.6%～8%之间。     

采用地下水预热新风的热泵空调系统的适用性

传统地下水源热泵是直接利用地下水加热蒸发器,没有有效利用地下水低品位热能。为此,提出一种利用地下水预热新风的地源热泵空调系统,实现地下水低品位热能的梯级利用,即先利用地下水预热新风,再进入地下水源热泵机组二次利用,提高了地下水热能的利用率并显著节省机组能耗。分析新系统工作原理及供热空气处理方法,运用DeST软件对夏热冬冷和寒冷地区4个典型城市（武汉、常德、北京、郑州）的某学术交流中心在整个供暖季（120 d）的逐时热负荷进行模拟,并与传统地下水源热泵空调系统的供热特性及能耗进行比较。新系统能耗远远低于传统地下水源热泵空调系统并且适用于我国夏热冬冷地区和寒冷地区,节能率均超过50%,且夏热冬冷地区节能效果更好。     

25000 t LNG燃料动力化学品船能量利用系统的设计及优化分析

以25000 t LNG燃料动力化学品船为研究对象,在分析及评估原船废气余热利用系统以及高温冷却水系统用能水平基础上,针对船舶发电、海水淡化、冷库及空调等需求,综合考虑原船余热资源及未加以利用的LNG冷能,以加装废气动力涡轮、LNG冷能ORC发电、冷冻法海水淡化及设置高低温冷库与空调系统等方式组合提出了五种能量系统梯级利用方案。通过HYSYS软件模拟计算和对比分析,从（火用）效率及经济性两个方面对各方案进行了评估。结果表明,诸方案中以低温冷库+高温冷库+空调系统经济性最好,所形成的新设计系统经优化后（火用）效率可提高至62.87%,每年经济收益可达1227.85万元。     

新型相变材料换热器热能储存与释放特性

研究了一种新型相变材料换热器,在其进出口的相应温度测试点布置铜镍合金热电偶,然后分别以不同的流速通入温度各为40℃、16—17℃的热、冷空气流,利用温度测试系统连续测出各测点的温度值。理论分析和实验研究结果验证了该换热器具有良好的热能储存与释放特性:当气流的质量流速分别为0.132,0.096 kg/s时,若相变材料的平均初始温度为17.4,17.7℃时,经过910,1 030 min后该换热器热能储存量各为21 056.67,21 014.34 kJ;在放热过程中,该换热器出口的气流温度维持在20℃以上的时间各为594,717 m in。它可用于温室、暖房、空调或工业生产中各种低温热能的回收和利用。     

电辅加热除霜在空气源热泵机组中的应用

空气热源泵在空调工程和热水供应系统中的应用日益广泛,但室外气温低于露点时室外侧换热器翅片表面会结霜,从而影响热泵的供热能力及正常运行,需要采取除霜措施.在综合楼中心空调系统改造中采用了电辅加热除霜方法,通过一年的运行,节能、降耗效果明显.     

EXPERIMENTAL STUDIES ON A NOVEL CHEMICAL HEAT PUMP DRYER USING A GAS-SOLID REACTION

The authors have been studying Chemical Heat Pumps (CHP) from the viewpoints of energy saving and environmental impact. The CHP can store thermal energy in the form of chemical energy by an endothermic reaction, and release it at various temperature levels during heat demand periods by exo/endothermic reactions. The authors have proposed in an earlier study a novel chemical heat pump (CHP) system for environmentally-friendly effective utilization of thermal energy in drying as a chemical heat pump dryer (CHPD). In this exploratory study, we test the effectiveness of operating the proposed CHPDs experimentally. Basic experiments on the CHPDs such as hot dry air production for convective drying are performed on lab-scale CHPD apparatuses using gas-solid reactions in calcium oxide/calcium hydroxide reactant beds. The proposed CHPDs are found to produce hot air by CHP operation for drying. The temperature levels of the produced hot air and the reaction rates/conversions are as good as in the case of hot water supply system using basically same CHP operation. The cold heat for air dehumidification is also found to be generated/recovered by the same CHPD system. The generated heat amounts can be increased by changing the operating conditions although the heat recovery must be enhanced for practical application of CHPDs.     

EXPERIMENTAL STUDIES ON A NOVEL CHEMICAL HEAT PUMP DRYER USING A GAS–SOLID REACTION

The authors have been studying Chemical Heat Pumps (CHP) from the viewpoints of energy saving and environmental impact. The CHP can store thermal energy in the form of chemical energy by an endothermic reaction, and release it at various temperature levels during heat demand periods by exo/endothermic reactions. The authors have proposed in an earlier study a novel chemical heat pump (CHP) system for environmentally-friendly effective utilization of thermal energy in drying as a chemical heat pump dryer (CHPD). In this exploratory study, we test the effectiveness of operating the proposed CHPDs experimentally. Basic experiments on the CHPDs such as hot dry air production for convective drying are performed on lab-scale CHPD apparatuses using gas–solid reactions in calcium oxide/calcium hydroxide reactant beds. The proposed CHPDs are found to produce hot air by CHP operation for drying. The temperature levels of the produced hot air and the reaction rates/conversions are as good as in the case of hot water supply system using basically same CHP operation. The cold heat for air dehumidification is also found to be generated/recovered by the same CHPD system. The generated heat amounts can be increased by changing the operating conditions although the heat recovery must be enhanced for practical application of CHPDs.     

无霜空气源热泵系统冬季运行性能实验

为了解决传统空气源热泵系统冬季运行室外换热器结霜温度,提出了一种溶液除湿型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统在冬季可以无霜高效运行的同时夏季性能也有所提高。通过搭建该系统实验平台,研究了室外空气干球温度、湿度、供热水温度、供热水流量、溶液流量、溶液质量分数、室外空气流量等对冬季工况系统供热性能的影响,还研究了溶液流量、溶液温度、室外空气流量等对冬季工况系统再生性能的影响,得出了室外空气湿度、溶液质量分数对系统的供热性能影响较小,随着室外空气干球温度、供热水流量、溶液流量、室外空气流量等参数的升高和供热水温度的减小,系统供热性能逐渐增大最高可达3.11,而随着溶液流量、空气流量等参数的升高和溶液温度的减小,系统再生性能逐渐增大最高可达4.03,系统供热综合COP在实验工况相较逆循环除霜系统有所提升,实验验证了该系统适用于低温高湿地区。     

水合物浆体蓄冷空调系统的运行特性

设计和搭建了四丁基溴化铵水合物浆体蓄冷空调系统的实验装置。通过测量系统功耗、流体温度和流量、系统压降等参数,计算得到系统的COP等,并验证了前期实验所得的四丁基溴化铵水合物浆体的基本热物性和流动换热关联式。初步测试结果确认了系统运行的可靠性,结合实验数据进行了讨论并给出了系统的改进方案。     

液氮冷量回收装置的研究

目前电子行业中氮气的实用比较广泛,常被用作保护气体和氮基气氛,而大多数企业都使用汽化器对液氮进行气化,液氮气化的过程中,大量冷量直接排放到空气中,没有得到回收利用.本文设计了一种液氮能量回收装置,液氮和水在高效换热器内进行换热,液氮吸收水的热量汽化,得到的氮气以一定的流速和温度在常压下流出换热器送至生产线的用气点,低温水可送至空调设备制冷(空调箱)中产生冷风。此装置换热系数高,体积小,大约为汽化器的1/5,同时设计了控制回路可以防止装置的结冰现象。把液氮汽化时所产生的冷量回收起来,在只要有一定温度和湿度要求的,一年四季都需要制冷的场合,这些冷量都可以回收起来取代空调的部分负荷,节省部分空调用电。