大管径下R152a冷凝流动与传热特性研究

工质在大管径通道内的流动与传热特性对于有机朗肯循环系统冷凝器设计至关重要。本文实验研究了内径为9 mm的水平光滑管内R152a在质量流速131～306 kg/(m²·s)、饱和温度303～323 K下的冷凝流动与传热特性,在实验数据与传统传热流动关联式对比基础上,对关联式进行了修正。结果表明：R152a冷凝传热系数和摩擦压降梯度在干度、质量流速和饱和温度的影响下呈现相同的变化趋势和变化幅度;质量流速增大对传热的强化作用在高干度区域更加明显;修正后的传热和摩擦压降梯度关联式对实验数据的平均预测偏差分别为5.3%和6.3%,预测精度显著提高。     

漂浮式聚光升膜多效太阳能蒸馏器的性能研究

提出一种漂浮在海面上进行淡化产水的聚光升膜多效太阳能蒸馏器，该淡化装置包含一个抛物面聚光镜和多个垂直布置的蒸发-冷凝单元。采用吸水芯作为蒸发器，利用毛细吸力使海水形成上升的液膜，有效减少了加热损失。建立理论模型分析装置内部的传热传质过程。通过实验研究不同运行参数对装置温度、产水量和比能耗的影响。室内稳态研究结果表明，当太阳辐照度为900 W/m²时，蒸馏器内部温差为56.9℃，产水率可达到2.64 kg/(m²·h)。在户外平均太阳辐照度为603.7 W/m²的条件下，装置一天产水量为5.3 kg/(m²·d)，日平均比能耗为1591.6 kJ/kg。     

热除菌型Trombe墙系统性能研究

热除菌利用细菌在高温下失活的原理,是一种安全、有效、环保的杀菌方法。将热杀菌技术与Trombe墙结合,提出一种热除菌型Trombe墙系统,能同时实现建筑室内采暖和热杀菌功能。围绕提出的除菌型Trombe墙进行墙体热性能实验研究,探究墙体全天的热性能;同时建立系统传热热传质模型,进行室内典型细菌的热失活分析。结果表明,在环境温度为18.1℃、太阳辐射强度为620.6 W/m²的实验条件下,日均空气热效率为0.46;对于大肠杆菌、利斯特氏菌、植物乳杆菌、山夫顿堡沙门氏菌和酿酒酵母五种细菌,热除菌产生的洁净空气量在0～40 m³/h范围内,全天净空气总产生量分别为94.01 m³/(m²·d)、86.51 m³/(m²·d)、100.70 m³/(m²·d)、94.95 m³/(m²·d)和100.10 m³/(m²·d);当换气次...     

轻质双层纺织基太阳能空气集热器的集热性能试验研究

纺织基太阳能空气集热器作为轻质柔软的太阳能集热器,在中低温集热领域具有潜在的应用前景。文章设计了新型双层纺织基太阳能空气集热器,并进行户外试验,探究单双层结构、间隔丝密度、空气质量流量对集热器性能的影响。研究结果表明:在空气质量流量为0.023 kg/(m²·s)时,双层纺织基太阳能空气集热器热转移因子和总热损系数分别为0.97和5.87 W/(m²·℃),集热性能优于同条件下单层结构集热器;进出口空气温差和集热效率随间隔丝密度的增加而增加;集热效率随空气质量流量的增加而增加,当空气质量流量为0.037 kg/(m²·s)时,间隔丝密度为36根/cm²的集热器集热效率为0.64。     

熔盐横向冲刷管内汽-液两相流传热特性实验研究

以太阳盐为工质,实验研究熔盐横向冲刷管内汽-液两相流的传热特性。分析熔盐质量流速、熔盐入口温度、水侧压力、水侧质量流速、水侧干度对熔盐与汽-液两相流的传热特性的影响规律。实验结果发现熔盐入口温度及水侧干度对熔盐蒸汽发生器的性能影响较大。     

平板太阳能集热器冬季运行策略优选实验与集热性能对比研究

为进一步改善平板太阳能集热器(FPSC)冬季水温提升能力的不足，通过搭建的实验平台对FPSC冬季运行策略展开多项实验，分析不同运行模式所对应的集热性能以及适用条件，为平板集热器更高效利用提供参考方案。研究发现：单块FPSC高流速运行的集热效率可达63.74%，各项热性能指标参数优异，但水箱温度偏低；串联、并联系统的水温提升能力较单块模式显著增强，全天温升超过30℃，■效率达到5.15%。其中，并联系统的热效率、对流换热系数、热损失系数分别为51.52%、41.95 W/(m²·K)、4.74 W/(m²·K)，明显优于串联系统的45.33%、38.74 W/(m²·K)、4.81 W/(m²·K)，集热性能更佳；系统冬季低流速运行将出现断流现象，同时水箱内部温度分层明显；高流速运行工况下，降低水箱容积将缩短有效集热时间，无法充分吸收太阳辐照能；增大水箱容积虽能减少集热损失，但系统温升下降造成热能品质降低。     

熔盐与亚临界汽/水在管壳换热器中传热特性实验研究

以太阳盐（Solar Salt）为工质，实验研究熔盐与过热蒸汽/亚临界水在管壳式换热器中的流动传热特性，并开展管侧及壳侧流量、入口温度、压强等参数对熔盐流动传热的敏感性研究。实验结果表明，熔盐入口温度对其传热规律影响较大。根据传热相似原理，获得熔盐与单相汽、水传热的修正关联式，其与实验值的最大偏差分别为±10%,-15%。     

R410A/润滑油混合物在5 mm铜管内流动冷凝传热特性与理论预测模型研究

针对润滑油冷凝性能影响分析不足以及理论预测模型对小管径冷凝传热系数预测精度低的问题,对R410A/润滑油混合物在5 mm水平强化管内流动冷凝传热特性进行了实验研究,探究了质量流率、干度和润滑油质量分数3个参数对冷凝传热性能的影响。实验工况：质量流率为200,300和400 kg/（m²·s）,干度为0.1～0.9,润滑油质量分数为0,1%,3%和5%。实验结果表明：对于混合物,冷凝传热系数随着质量流率的增大而增大,随着干度的增大先增大后减小,润滑油质量分数对冷凝传热特性具有重要影响;基于实验数据和理论分析对理论预测模型进行了修正,修正后的模型在±15%误差带内预测精度比达到94.6%。     

基于试验数据拟合的甲烷反应器流动仿真分析

为研究甲烷反应器压降影响因素,基于某船舶发动机甲烷反应器试验测试数据,拟合多孔介质流体惯性阻力系数和黏性阻力系数,利用STAR-CCM+建立反应器模型并进行仿真计算,研究反应器内部流场均匀性及压降。结果表明：流体惯性阻力系数为340.82 kg/m⁴,流体黏性阻力系数为1 437.27 kg/(m³·s)时,仿真模型取得最优拟合结果;反应器压降主要由催化剂层的压降导致;催化剂入口废气流速均匀性达97%,废气分布均匀;催化剂废气温度影响平均流速,使试验压降与仿真压降有一定偏差。     

三元硝酸熔盐高温劣化的化学热力学计算

就太阳能蓄热用三元硝酸熔盐53%KNO₃-7%NaNO₃-40%NaNO₂高温劣化问题进行了化学热力学计算。结果显示:熔盐中NaNO₂含量持续减少是热力学的必然结果。NaNO₂与O₂反应的△_rG^θ在327～727℃范围内从-91.17 kJ·mol^-1增大到-21.95kJ·mol^-1。NaNO₂分解为NaNO₃（1）、Na₂O（s）和N₂反应的△_rG^θ在327～727℃范围内从-30.73 kJ·mol^-1增大到-19.56 kJ·mol^-1。两个反应的△_rG^θ在熔盐使用温度范围内皆为负,意味着反应一定可以发生。熔盐可以在450℃下使用是由于反应处于动力学惰性状态。降低NaNO₂分解和氧化反应速度可适当提高熔盐使用温度。     

厌氧膜生物反应器处理有机垃圾渗滤液的COD去除率与膜过滤性能研究

考察厌氧膜生物反应器(An MBR)在依次改变膜过滤通量[7 L/(m²·h)、6 L/(m²·h)、5 L/(m²·h)、4 L/(m²·h)]运行下处理实际有机垃圾渗滤液的膜过滤性能,分析了膜污染后污染物阻力分布状况。在水力停留时间(HRT)为10 d、固体停留时间(SRT)为100 d、有机负荷(OLR)为5～6 g-COD/(L·d)的条件下运行104 d。实验结果显示,化学需氧量(COD)的去除率可以达到90%～93%,过滤通量增加后压缩泥饼层使COD去除率有所提高。在初始通量为6 L/(m²·h)下实现了较好的过滤性能,增加通量至7 L/(m²·h)后不可逆污染会快速形成,即使通量再降低至5 L/(m²·h),甚至4 L/(m²·h)后,膜过滤性能仍较差。通过膜清洗测定过滤阻力分布,结果显示泥饼层阻力占总阻力的52%,是造成膜污染的主要因素。降低运行通量对不可逆污染恢复效果差,需及时进行化学清洗,可通...     

在螺旋套管冷凝器内R417a凝结换热性能的实验研究

在空气源热泵热水器中,使用混合型制冷工质R417a,冷凝器采用螺旋套管换热器且套管环形空间内制冷剂与内管中的水逆流换热。对在不同工况下,环形通道内R417a的凝结换热特性进行实验研究和理论分析。实验的工况为:水的体积流量为0.60～1.00 m~3/h,水的流速为0.58～0.98 m/s,冷凝器进水温度为20.0～55.0℃。实验结果表明:环境温度为15.0℃,螺旋套管内R417a的凝结传热系数随冷凝饱和温度的升高而减小,局部凝结传热系数随干度的增大而增大。当冷凝器进水体积流量为0.60 m~3/h,饱和冷凝温度由40.0℃增加至60.0℃时,冷凝器制冷剂侧凝结传热系数从3 839.0减小至2 372.0 W/(m~2·K),约减少了38.1%。     

3×3棒束通道内低速流动沸腾传热特性的实验研究

以去离子水为实验介质,在入口温度为80~100℃、质量流速为0~100kg/(m2·s)、入口压力为0.1 MPa的参数范围内,对棒束通道内流动沸腾传热特性进行了实验研究,分析了质量流速和热流密度对流动沸腾传热系数的影响,考察不同子通道内的传热特性.根据实验工况选取了Liu-Winterton关系式、Kandlikar关系式、Gungor-Winterton关系式和Chen关系式对棒束通道内的流动沸腾传热系数进行预测,将实验结果与预测结果进行比较,并对4个关系式的预测结果进行统计评估.结果表明:Liu-Winterton关系式、Kandlikar关系式和Chen关系式的预测结果偏小,其中Chen关系式的预测结果误差最大,Gungor-Winterton关系式的预测结果更加准确.     

高效宽负荷率超超临界锅炉垂直管圈水冷壁在低质量流速下的传热特性

在压力p=21~29.8 MPa、质量流速G=600~1 100kg/(m~2·s)、热负荷q=330~793kW/m~2工况范围内,对低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了实验研究,并根据实验数据得到了近临界压力区和超临界压力区的传热实验关联式.结果表明:在近临界压力区,亚临界部分的传热特性好于超临界部分的传热特性,质量流速增大能推迟传热恶化,热负荷增大则使传热恶化提前发生,内螺纹管抑制膜态沸腾(DNB)的能力有所减弱;在超临界压力区,压力越低,大比热容区内强化传热作用越显著,在其他条件一定时,超临界水的热物性变化对管内传热的作用由质量流速和热负荷共同决定;质量流速不变,继续增大热负荷,大比热容区内的传热将由强化转变为恶化.     

熔盐与过冷沸腾水传热特性实验研究

为研究熔盐蒸汽发生器的传热特性,以Solar Salt二元硝酸盐为工质,对熔盐与过冷沸腾水在蒸汽发生器中的传热规律进行实验研究.实验结果表明:熔盐传热系数随着水侧与熔盐的质量流速的增大而增大,随着水侧压力的升高而减小;当水侧在过冷水状态时,熔盐传热系数随着熔盐入口温度的升高而增大;当水侧在过冷沸腾状态时,熔盐传热系数随...     

5mm小管径内R290凝结换热研究

对R290在5 mm小管径内的凝结换热特性进行了实验。实验工况:热流密度5～10 kW/m~2、质量流率180～250 kg/(m~2·s)、饱和温度40～55℃、管径5 mm。研究了质量流速、饱和温度、热流密度及管型对管内换热系数的影响。研究表明:换热系数随质量流率的增大而增大,随饱和温度的上升而下降,且在干度较大区域,影响更加明显;换热系数随热流密度的增大而增大,且存在最佳热流密度使其达到最大值;相同工况下,内肋管换热系数大于光管,在质量流速低、干度小的区域内肋管的强化效果更优。     

微通道内R152a的流动冷凝换热特性的实验研究

在饱和温度为30～50℃,质量流量为200～600 kg/(m~2·s),干度为0～1.0的工况范围内,对制冷剂R152a在微通道内的流动冷凝换热特性进行了实验研究,主要分析了冷凝温度、管型尺寸、质量流量、干度等参数对微通道内换热系数、压降的影响。实验结果显示:换热系数及压降均随着制冷剂干度、质量流量的增加而增大,随着冷凝温度的增大而减小;管型尺寸对压降的影响不大,但对换热系数具有较大影响。     

基于平板热管阵列的热激活主动保温墙体实验研究

针对太阳能等低温热源的被动传输与建筑利用问题，提出一种基于平板热管阵列的热激活主动保温墙体，测试热管倾角与热源温度对其能量传输性能影响，对比热激活主动保温墙体与普通节能墙体热工性能差异。结果表明：蒸发段施加低温模拟热源后，热管实测有效导热系数为4400～35400 W/(m·℃)；主动保温情景下可降低热管倾角以提升有效导热系数，辅助功能情景下可提升倾角以达类似目的；低温热源注入可显著提升墙体热工性能，热源温度为25、35℃时，墙体实测U值由基准值0.50 W/(m²·℃)分别降至0.19和-0.08 W/(m²·℃)。     

水热/水热氧化处理过程中棉秆三组分对其热解行为的影响

文章基于新疆棉秆的微波水热及水热氧化处理实验,利用傅立叶红外光谱分析、Van Soest化学组分分析和热重分析等方法,研究了水热及水热氧化处理对棉秆固相产物结构、组分变化及热解特性的影响规律。研究结果表明：水热处理过程中,棉秆中的半纤维素在温度为200℃时基本完全水解,无定形纤维素在温度为200～230℃时剧烈分解,而木质素与结晶纤维素在温度为160～230℃时保持稳定;随着水热温度的升高,棉秆样品的结晶度、固定碳含量、热值均呈上升趋势,灰分和水分含量则呈下降趋势,综合热解指数在温度为200℃时达到最大值[4.07×10^-5%³/(min²·℃³)];水热氧化处理过程中,半纤维素在温度为180℃时基本分解完毕,木质素和结晶纤维素在温度为160～230℃时发生部分降解;在水热氧化温度为160～200℃时,棉秆的结晶度升高至最大值后降低;水热氧化处理后棉秆的固定碳含量和热值均高于同温度下的水热处理后棉秆,且综合热解指数在温度为180℃时达到最大值[4.23×10^-5%^3<...     

基于TRNSYS的太阳能谷电蓄能供热采暖系统性能研究

为了研究太阳能谷电蓄能供热采暖系统运行特性,采用TRNSYS软件建立系统各部件模型,分析了太阳能辐照强度、集热面积和空气流量对系统太阳能保证率的影响,对系统进行优化研究。结果表明：太阳能辐射强度对系统太阳能保证率的影响较大,拉萨全年太阳能保证率波动比上海和北京小;太阳能保证率与集热面积呈正相关;空气流量对太阳能保证率影响较小,当空气流量为40 m³/(h∙m²) 时太阳能保证率最大,相比36 m³/(h∙m²)工况提高了0.26%;选择集热面积为650 m²、最佳空气流量为40 m³/(h∙m²) 的优化系统,相比集热面积为716 m²、空气流量为36 m³/(h∙m²) 工况下的年均太阳能保证率降低了1.22%。本研究可为太阳能谷电蓄能系统的后续研究提供参考。