沙漠地区光伏组件表面积沙对输出功率影响的风洞实验研究

采用风洞模拟实验和野外沙漠实验相结合的方法,对比研究了太阳能光伏组件表面积沙对组件输出功率的影响。结果表明:组件在沙漠环境中自然放置2年,组件安装倾角为0°时组件相对发电率达到最低,输出功率降幅最大,其最大值可达到22.4%,倾角为90°时降幅仅为0.98%。风洞模拟实验表明:当风速较低(10 m/s)时,各角度组件输出功率降幅不大(均在5%以下),在倾角为60°时,相对发电率达到最小,其最小值为94.2%;当风速较高(20 m/s)时,各角度组件输出功率降幅较大(平均降幅在5%到10%),倾角为60°时,相对发电率的比值达到最小,为86.5%;实际降低的效率与理论上降低的效率的差值在2%以内。     

污秽颗粒在太阳能光伏组件表面的沉积机理及组件积灰特性数值模拟

基于颗粒力学行为及表面能对其沉积影响的分析,探究了颗粒沉积机理并提出了其沉积条件;建立了光伏组件积灰数值模型,通过相同条件下试验与模拟结果的对比验证了该模拟方法的合理性。在此基础上,模拟分析了粒径、风速和安装倾角对组件表面积灰量的影响。结果表明：相同条件下,10μm颗粒的积灰量最大,且当安装倾角大于30°时,积灰量与粒径呈负相关变化;粒径为30μm时,积灰量随安装倾角的增大近似呈线性减少,且当安装倾角由15°增大至60°时,可使风速为7 m/s时的积灰量减少约2.3 g/m²,其降低率约为52.4%;随着风速的增大,积灰量近似呈“V”形变化;污秽粒径不大于30μm且年平均风速约3 m/s的地区可能更适合建设光伏电站,且适当增大安装倾角有助于降低积灰量。     

折形折流板式太阳能空气集热器的数值模拟

为了提高太阳能空气集热器的集热效率,文章提出了折形折流板式集热器,以增大集热面积,增强空气在流道内的扰流和换热效果。通过数值模拟得到,折流板的不同折形角度(60,90,120°)对集热器集热效率的影响,以及当折流板的折形角度为60°时,不同折流板间距、集热器进口风速条件下集热器的集热效率、热损失系数、热迁移因子和压力损失等。研究结果表明:当集热器进口温度为278 K,环境温度为274 K,集热器进口风速为2 m/s时,若折形角度为60°,则集热器的出口温度最大,为350.35 K,集热效率最高,为55.47%;当折流板间距为350 mm时,集热器的集热效率与热迁移因子最大,分别为57.34%,0.595。     

煤粉链条炉不同送粉风速燃烧特性研究

针对节能改造后的煤粉链条炉的燃烧过程,运用数值模拟方法研究了不同送粉风速下炉膛内温度、速度,各组分物质的浓度以及炉膛出口温度的变化特性。模拟结果发现风速为10 m/s,20 m/s时火焰都有所偏移,16 m/s时火焰居中,温度高,25 m/s时火焰温度降低。送粉风速较低时(10 m/s、12 m/s)烟气有冲刷喉口上部左侧壁的趋势,当送粉速度为20 m/s时,炉膛出口可燃气体浓度最小。结果显示送粉风速为16 m/s和20 m/s时燃烧效果较好。     

振荡流热管在太阳热水器上的应用

通过室内实验,研究柱型振荡流热管的传热特性。实验结果表明:加热功率越大,热管的传热性能越好。在相同加热功率下,热管的当量导热系数随倾角的增大先增大后减小,热阻随倾角的增大先减小后增大,在倾角为60°时传热性能最好。倾角为60°加热功率为65 W时,当量导热系数为23406.67 W/(m·K),热阻为0.61 K/W。对玻璃真空管振荡流热管太阳热水器进行室外热性能实验,实验结果表明,太阳热水器平均日效率为56.9%,平均热损系数为3.08 W/K。     

核桃热泵干燥特性及数学模型研究

以热泵恒温干燥箱研究38、45、50、55℃干燥温度、2 m/s风速条件下及1、2、3、4 m/s风速、45℃干燥温度条件下核桃热泵干燥特性曲线和干燥速率曲线的相关规律,通过origin软件对实验数据进行拟合得到核桃热泵干燥数学模型。结果表明:干燥温度对核桃干燥速率影响较大,55℃下的最大干燥速率是50、45、38℃时的1.08、1.24、1.49倍,在一定温度范围内,干燥温度越高,干燥时间越短;风速在干燥初期对核桃干燥速率影响较大,后期影响较小,风速增大到一定程度后,再增大风速对干燥速率几乎无影响,风速为2 m/s时的干燥时间比1 m/s时的缩短约23.8%,风速为3 m/s时的干燥时间比2 m/s时缩短约18.7%,风速为4 m/s时的干燥时间比3 m/s时缩短约15.3%;Page模型能较好地模拟核桃热泵干燥的整个过程,预测值与实际值基本吻合。     

垃圾焚烧锅炉二次风风速对NOx污染控制及热效率影响的研究

为研究不同二次风风速对锅炉炉膛内温度、NO_x浓度、烟气停留时间分布及热效率的影响,针对某600 t/d城市生活垃圾焚烧锅炉的燃烧过程进行了数值模拟。结果表明：当后墙二次风风速在42～66 m/s、前墙二次风风速不变时,随着后墙二次风风速增大,第一烟道出口处NO_x浓度先升高后降低;当第一烟道出口处O₂含量从6.47%增加到7.02%,NO_x质量浓度从106.98 mg/m³降低到100.18 mg/m³,降低了6.36%;前墙二次风风速为42 m/s,后墙二次风风速为66 m/s时,焚烧炉内温度梯度相较其他工况更加均匀,烟气在焚烧炉内温度大于1 123 K区域停留时间超过2 s,有利于抑制二口恶英的生成;前墙二次风风速为45 m/s,后墙二次风风速为70 m/s时,相较原始工况第一烟道出口处平均温度降低19.51 K,排烟热损失降低0.83%,固体未完全燃烧热损失降低0.16%,焚烧炉热效率提高0.99%。该研究对垃圾焚烧锅炉低污染、高效率运行具有重要的指导...     

曲柄转角对太阳能斯特林发动机性能的影响

基于斯特林发动机理想绝热分析法,对GPU-3β型斯特林发动机内部交变流动和换热过程进行数值模拟,获得不同腔体压力、容积、质量流量、循环功等参数的变化规律。结果表明:随着曲柄转角θ逐渐增大,工质的压力、容积曲线呈现先减小后增大的变化趋势,当θ=150°时,膨胀腔温度T_e和压缩腔温度T_c均达到最大值:1024 K和450 K;当θ=90°时,回热腔内换热量Q_r达到最大值为650 J;膨胀腔循环功W_e与总循环功W的变化趋势一致,呈现正弦规律变化。对比理想绝热模型与Schmidt模型,表明绝热模型能真实反映斯特林发动机中工质热流规律。采用多目标遗传算法对循环功和无因次功进行优化,获得最优解集为60 kW和1.44。     

DPF白载体传热特性的试验研究

利用外加热源再生台架,测试了受来流热冲击时柴油机颗粒捕集器(DPF)白载体的内部温度场分布,分析各种因素对栽体最高温度T_(max)、最大升温速率K_(max)、末端温度梯度极值(dT/dy)_(max)的影响规律。研究结果表明:提高来流温度,T_(max)呈线性增大,K_(max)增加不明显,(dT/dy)_(max)也增大,有助于增强载体的传热性能;提高来流流量,T_(max)增加不明显,K_(max)则线性增大,(dT/dy)_(max)略有降低,也有助于增强载体的传热性能;增加载体长度,T_(max)、K_(max)、(dT/dy)_(max)均降低,载体传热性能降低。增加载体孔目数(CPSI),T_(max)和K_(max)增大,(dT/dy)_(max)减小,载体传热性能增强;在载体末端添加热惯性体后,T_(max)和K_(max)基本不变,(dT/dy)_(max)明显减小,对载体的内部温度分布影响不大,但可大幅度降低载体末端内部热应力。     

温度和光强对聚光硅太阳电池特性的影响研究

利用恒压频闪式I-V曲线测试仪研究分析温度和光强对聚光硅电池特性参数的影响。研究发现,聚光硅电池开路电压V_(oc) 的温度系数随聚光比升高不断降低,从1倍聚光比的-1.97 m V/K降低到30倍聚光比的-1.71 m V/K,和其理论计算值吻合较好;和普通单晶硅电池开路电压V_(oc) 温度系数相比,该电池的要小,上述说明聚光硅电池在聚光下工作有利于其在较高温度下操作。聚光硅电池填充因子和效率均随温度升高而降低;由于串联电阻影响,该电池效率随聚光比的增大先增后减,适合在小于20倍聚光比下的系统中工作。可进一步优化该电池金属栅线覆盖率和阻值引起的功率损失以提高其适合应用的聚光比。     

重力式热管串联运行的性能研究

对一种用于太阳能—土壤源热泵地板采暖系统中的碳钢/水重力式热管进行了实验研究。该热管全长0.8m,内外径分别为12mm和15mm。蒸发段采用水加热,冷凝段采用风冷。在不同的串联方式、倾角(-2°~90°)、热水温度(40~60℃)、热水流量(0.1~0.3m3/h)及蒸发段长度(30~180mm)下进行了串联热管的性能实验。实验结果表明:串联热管的传热功率和壁面温度均随供水温度和水流量的提高而持续增长,随倾角和蒸发段长度的增加而先增长后下降;串联热管在倾角为30°~40°、热水温度为60℃、热水流量为0.3m3/h、蒸发段长度为120mm、D型串联的条件下运行最佳。根据实验现象和数据分析了不同条件下串联热管的传热机理,给出了串联热管的工作特性。     

热再生氨化学电池的实验研究及热力学分析

热再生化学电池是一种利用低品位热能的新型途径,其中,热再生氨化学电池(TRAB)具有能量密度高的优势。为了提高电池容量,本文对电解液含0.1~3.5 mol/L Cu(NO_3)_2的TRAB进行了实验与理论研究。在常压、293.15~323.15 K温度范围内,实验测得TRAB阳极对Cu(NH_3)_4~(2+)/Cu的温度系数为-0.879 mV/K,与理论计算值相差6.14%。进而对一个TRAB基本循环进行热力学分析,研究TRAB工作温度和再生温度的影响。当TRAB工作温度从293.15 K升至323.15 K时,放电效率从50.77%提高至54.91%;当再生温度为373.09 K、环境温度为303.15 K时,发电效率为0.49%,相应的循环热力学完善度为5.51%。     

桂林某高校校园常见下垫面夏季热环境效应的研究

为改善桂林地区高校的热环境,探讨缓解校园热环境的方法,选择桂林某高校水泥地、草坪、灌木丛和湖泊等4种常见的校园下垫面为研究对象。对下垫面及周围建筑表面温度、空气温度、空气相对湿度、风速等进行了为期1个月的测试。结果如下:(1)水泥地对热环境的影响最大,灌木丛、草坪、湖泊对热环境有改善作用,且湖泊对热环境的改善作用更为明显;(2)水泥地、草坪、灌木丛对下垫面上方空气有一定的加热作用,湖泊对周围空气具有降温的作用;(3)当周围空气最大风速不超过2 m/s时,下垫面温度和风速无明显联系,因此在最大风速小于2 m/s时可近似忽略风对热环境的影响;(4)空气湿度具有调节热环境的作用,湿度越高对下垫面升温的抑制作用越大;(5)灌木丛和湖泊比草坪和水泥地更有利于提升人体的热舒适度,可通过增加灌木丛和湖泊的面积提升人体的热舒适度。结合研究成果,为桂林地区改善校园内热环境提出了可行性的建议。研究结果可为桂林地区建设舒适的高校生态环境及相关的科学研究提供参考。     

小型变桨风力机启动性能研究

为研究某小型水平轴变桨风力机的启动性能,通过搭建风力机风洞试验台,分析不同桨距角对风力机静态扭矩、转速以及启动风速的影响,同时通过数值模拟仿真结果结合理论分析,研究风力机启动时桨距角变化过程中的相关气动性能。结果表明：风速分别保持在3～6 m/s不变时,随着桨距角的增加,风轮静态扭矩值呈先增大后减小的趋势,50°桨距角下的静态扭矩约为10°桨距角下静态扭矩的2.2倍;风轮静止时表现出与高速旋转状态下截然相反的气动性能,叶片叶根区域为启动扭矩主要动力产生区域;桨距角越小,叶根区域流动分离现象越明显,且分离点越靠近前缘,气动性能越差;40°桨距角时,可兼顾最小的启动风速和较大的旋转速度,测得最低启动风速为3.7 m/s。     

风力发电机风速放大器的研究与优化设计

研究设计了一种适用于风力发电机的风速放大器,该装置具有显著的聚风和提高风速作用。小于3m/s的风从进口端进入,经过聚风增速,在安装涡轮叶片的出口端可获得较大的风速,使风力发电机能够在风速较低的条件下正常启动和运行,提高单位面积风能利用率。文章以额定功率为1 k W的风力发电机组的风速放大器为例,对设计参数(倾斜角α,长度L,进口直径D)、出口端风速分布及变化规律、风速放大效果进行了研究和Fluent仿真优化。研究结果表明:风速放大器最高可提高风速5.32倍;在风速为0.56 m/s的条件下,风机即可启动;在风速为2 m/s时,风机可在额定功率下运行。     

真空管热水器倾角的数值模拟分析

利用fluent软件中的太阳载荷模型对真空管家用太阳热水器进行了三维数值模拟计算,分析了30°、45°、60°倾角下真空管热水器内的流场和温度场随加热时间的变化及传热和流动过程。结果表明,真空管热水器在加热期间,在真空管管口的上壁面出现温度最大值,水箱内真空管管口以下水的温度相对于管口以上的温度分层很明显,水箱内真空管管口以上的热水温度几乎相同,说明水箱内管口以上的水进行了充分混合;对于30°和45°倾角的系统,随着加热时间的增加,水箱内管口以下的水温与管口以上的水温从10 K增加到30 K,以45°倾角为例,当考虑了水箱内管口以下的冷水区时,随着加热时间的增加,真空管与水箱内的温差从0.73 K增大到1.13 K,仅考虑水箱内均匀分布的三点时,随着加热时间的增加,真空管与水箱内的温差从0.15 K减小到了0.03 K;随着系统倾角从30°增加到60°,水箱内管口以下的冷水区域在逐渐减小。因此,为了减小水箱底部的冷水区,插入水箱内的真空管应尽可能短。     

基于中温热泵的消防水带干燥装置性能研究北大核心CSCD

为研究消防水带的干燥特性曲线,实现低能耗、快速干燥的目的,文章研发了以R134A为制冷剂的中温热泵消防水带干燥装置。通过实验方法分析消防水带干燥特性,并对该中温热泵消防水带干燥装置的性能开展研究,对比不同送风温度、风速下,系统性能系数(COP)、制热量、干燥时间、干燥过程耗电量、单位能耗除湿量(SMER)、单位时间除湿量(MER)的变化规律。结果表明,在一定范围内,随着送风温度的增加,COP降低、SMER和MER均升高。风速不变,送风温度为70℃时,干燥性能最优,SMER为0.427 kg/(kW·h),MER为1.584 kg/h,比送风温度为40℃时提高了10.9%和62.1%。送风温度不变,风速为4 m/s时,干燥效果最好,SMER为0.543 kg/(kW·h),MER为1.137 kg/h,比风速为2 m/s时提高了20.4%和50.2%。送风温度为50℃时,比消防水带吹干机节能约52%。     

一种现场测定土壤源热泵岩土热物性的新方法

利用现有土壤源热泵实验台测定了岩土热物性参数,采用传热学反问题的方法对实验数据进行分析。测试过程中从岩土取热,U型地埋管换热器形成一个线热汇,使其在测试过程中与热泵实际运行时的工作状态相接近,测试更准确,节省测量过程的耗电量。以每个采样时刻作为计算节点,取平均值作为计算结果。测定结果显示岩土导热系数为3.2W/(m·K),回填材料导热系数为2.0W/(m·K),岩土热扩散率为0.85×10~(-6)m~2/s。可靠性分析表明:其标准误差分别为0.08W/(m·K),0.04W/(m·K)和0.039×10~(-6) m~2/s。     

翅片参数与PCM材料对散热器传热影响实验研究

为了研究翅片数量、倾斜角度及相变材料对带有纵向翅片的电源散热器传热性能的影响,在恒定热负荷为16 W的条件对含相变材料和不含相变材料两类工况下的5种不同结构散热器进行了实验研究.通过搭建的由实验段、直流电源、数据采集设备等组成的实验系统开展实验,分析了翅片数量(1～5片)、散热器倾角(0°～90°)和相变材料(正二十烷)对散热器传热性能的具体影响,并通过含相变材料散热器的温升变化特征以及相变传热特征对散热器热性能进行了评估.结果表明,倾斜角度和翅片数对液相相变材料对流单元的形成以及传热和运行时间起着关键作用.对于0°倾角的含相变材料散热器,相比1个翅片,5个翅片达到最大允许温度所需的时间增加了80％,而当倾角增加到90°时翅片数的增加对时间的影响不显著.对于所有的倾斜角度,各个测点的相变材料(PCM)温度值都随着翅片数的增加而减小.当倾角增加时,由于浮力诱导流的增强促使对流液相相变区域变大;在单翅片工况下,60°倾角相比0°倾角状态下的工作时间延长78.6％.     

PVC输送带点燃温度判据及应用

利用锥形量热计对800S PVC整芯阻燃输送带的点燃性能进行了实验研究；在实验数据的基础上,采用传热模型计算出实验时输送带的点燃温度,其平均点燃温度为384℃．利用此温度判据,对输送带在实验巷道中火焰蔓延情况进行了数值模拟．计算结果表明,在小尺寸实验巷道中,1m/s的风速条件下,600 s时间内火焰在输送带表面上蔓延的长度约为0．3 m．