基于夹点分析的大型公共建筑热需求和热回收系统综合与优化设计

本文针对大型公共建筑用热温位要求多、运行工况多的特点,提出了一种多工况建筑用能系统综合与设计的方法,以提高系统的能量利用效率.首先,通过对用能温度品位高低进行分类,将各温位的热需求和废(余)热(如空调冷凝热等)以冷、热物流的形式组成了能量回收再利用网络.根据组成该网络的各冷、热物流的时间特性,对整个运行时间分段离散化,将问题转化为确定性的多周期优化问题.而后,以年度总费用(包括投资折旧费用和运行费用)最小为目标,建立了建筑物用能及回收系统综合与设计多周期优化的模型,并采用基于夹点分析的方法进行了求解.最后,应用本文提出的综合与优化方法,对某酒店建筑进行了系统综合与优化设计,得到了最优设计方案以及各周期的换热匹配方案,与未考虑系统综合和优化设计的结果相比,可节约10.7%的年度总费用,表明本文提出的方法在建筑能量系统应用中具有一定的实用性和有效性.     

低温地热水供暖系统设计探讨

针对间接利用地热水供暖系统中板式换热器温差设计及地热水能量的充分利用等问题,结合实际工程。从理论和实践两方面进行了分析。结果表明换热器传热温差的均匀性原则对小温差换热系统设计有指导作用;热泵技术是地热能梯级利用的有效措施之一。     

山西三馆日照非均匀温度作用分析

研究分析了山西三馆(由自行车馆、体育馆、游泳馆及连接平台组成)在露天施工下的日照非均匀温度作用.依据结构实际几何尺寸、截面参数、材料热物理性能参数等,分析计算一天各时刻结构上的太阳辐射、空气对流换热等作用,提出了结构日照温度场有限元建模与分析方法,合理假定结构初始温度为早晨5∶30时的大气温度,进行连续24h的有限元时程分析,获得了一天各时刻结构的日照非均匀温度作用大小及分布.结果表明,在最热月7月晴天无云的最不利工况下,结构局部最高温度达到了50℃,最大分布温差达17℃.最终提出了结构合拢施工温度取值的合理建议,为工程施工方案和误差控制提供了温度荷载参考信息.     

巨型射电望远镜(FAST)反射面支承结构日照温度场效应分析

研究分析500m口径球冠状巨型射电望远镜(Five-hundred-meter Aperture Spherical Telescope,简称FAST)反射面支承结构的日照温度场效应。借助ANSYS热分析模块,建立FAST反射面结构和实测周边地形的整体参数化有限元模型,计算最不利气候之一即夏季晴天无云天气各时刻的空气对流换热、太阳辐射、周围环境的长波辐射换热以及阴影遮挡等各种边界条件,在较为合理的结构初始温度场下,进行连续多天的时程分析,直至结构的任一点温度收敛于24h前的结果,并据此结果计算反射面结构温度变形和温度应力,给出日照下反射面形状拟合精度随时间的变化规律、结构应力的变化范围和分布规律。结果表明在日照下结构的温度场较不均匀,局部温差最高达到了11℃,较大地影响了反射面形状精度,为将来结构的设计、施工、监测以及控制提供了参考信息。     

墙表换热系数与风速风向的关系

用实验测量了不同风速、风向下的温差和热流数据，给出了从实测温差和热流中提取表面换热系数的辨识方法，分析了风速、风向对墙体表面换热系数的影响，并最终得到了墙体表面换热系数随风速、风向变化的关系武。     

桩基螺旋埋管换热器的沿程换热特性

建立了桩基螺旋埋管换热器的三维数值传热模型,研究了流体沿程换热特性和岩土温度分布特性。结果表明:桩基螺旋埋管换热器沿流动方向有进口、回填料热短路、小温差及出口4个换热阶段,每个换热阶段具有相应的换热特性;进行优化设计时,需控制小温差换热阶段的长度,增加其他换热阶段的长度,以提高螺旋埋管换热器的整体换热能力。     

静力平衡法在弦支筒壳结构预张力设定与索力测量中的应用

以弦支筒壳预应力空间结构为研究对象,基于静力平衡法,提出一种以控制结构水平侧移来确定其初始预张力的设计方法,通过迭代计算,使其支座处水平侧移趋于零时,索中所对应的内力值为其理想初始预张力设计值。试验中研究了1∶15的缩尺模型,验证了静力平衡法求解弦支筒壳结构初始预张力的合理性。将此原理引入到索力测量中,依据索杆节点汇交力系的平衡关系,推导出各段索力的计算式,仅需测出撑杆内力、端部索段内力及索杆间夹角,即可测算出其他各段索的内力值。试验结果表明,该方法测量索力是可行的。     

混凝土结构日照效应计算中换热参数的修正

日照辐射作用下换热参数的合理计算会直接影响混凝土结构温度效应分析结果的优劣。综合分析建筑和桥梁混凝土结构服役过程的实际情况,考虑风速、温差、结构朝向、所处位置等环境因素的变化,对通过试验室取得的混凝土表面对流换热、总热换热参数进行合理修正。由于风速和结构朝向是影响换热参数的主要因素,计算公式中主要针对这两个因素进行修正,提出符合实际情况的混凝土表面对流换热、总热换热参数计算公式,为混凝土结构日照效应分析中换热参数的计算提供较精确的方法。     

变温入流条件下的U形地埋管换热能效

针对变温入流工况下地埋管换热能效系数的变化特征,将其表示为最大埋管换热温差比φ与热泵机组出口水温差比σ的乘积,利用基于多极理论的U形地埋管三维传热模型,模拟分析了建筑负荷、埋管流量、主机性能对地埋管换热能效的影响规律,为优化地埋管地源热泵系统的设计提供技术支持。     

微通道换热器的特性分析及其应用前景

本文分析了微通道内流体的流动及换热特性。微通道换热器具有高传热系数、高表面积—体积比、低传热温差、低流动阻力等特点,因此其效率高,性能优于常规换热器。微通道换热器宜选择导热系数和比热大的工质,有利于增强换热。本文还介绍了微通道结构的优化及其加工方法,三维微通道结构解决了微通道内流量分配不均、微通道分布均匀性差、局部散热不佳等问题,但三维立体微通道加工还存在技术难题。最后结合实际应用,从节约能源的角度分析了微通道换热器的应用前景。