不同负荷单井循环地下水源热泵系统实验

针对单井循环地下水源热泵系统,搭建了物理模拟砂箱实验台研究其地下水流动和换热规律,并开展了负荷变化的实验研究．结果表明: 相同实验条件下,循环单井的取热量仅为抽灌同井的50.3％,填砾同井的45.9％,其径向热影响范围小于186.5 mm;而当抽水流量从0.54 m³／h降低到0.315 m³／h时,循环单井、抽灌同井、填砾同井的取热量分别降低了51.0％、31.6％和19.5％．可见循环单井承担负荷的能力最差,但抽水流量的变化对循环单井的影响更大;提高抽水流量能够显著提高热源井的取热量,增大热影响范围,从而提高热源井承担负荷的能力．     

同井回灌地下水源热泵热力特性分析

同井回灌地下水源热泵抽水和回灌在含水层同一径向位置不同深度处同时发生,增加了热贯通的可能性,其热力特性分析尤为重要.文章首次建立了单一介质承压含水层中定流量同井回灌地下水源热泵冬季运行地下水换热数学模型,并针对典型的细沙含水层进行了数值求解.经过一个冬季的制热运行,抽水平均温度降低了3.6℃.由于对流和热弥散的存在,同井回灌地下水源热泵热影响范围达到了74 m.因此对于地下水初始温度在13℃以上的地区,同井回灌地下水源热泵是适宜的,较大的热影响范围也使得单口抽灌同井具有承担大负荷的能力.     

关于开发利用中深层地热取热不取水技术的思考

本次研究主要以中深层地埋管换热系统、异井抽灌换热系统和同井抽灌换热系统为基础,提出中深层地埋管"d"型井换热系统、异井抽灌换热系统双层热储开发模式和同井抽灌换热系统双层热储开发模式,并对三种换热系统的经济可行性进行对比分析.结果表明:异井抽灌系统经济性最好,同井抽灌系统次之,中深层地埋管换热系统最差;取热不取水系统不同...     

碳气化反应热力学的影响因素分析

碳气化反应是铁氧化物碳热还原的重要环节.为了揭示各因素对碳气化反应热力学的影响规律,本文就温度对碳气化反应平衡常数和平衡CO压力分数,碳储能对平衡常数、平衡温度和平衡CO压力分数,以及总压和惰性气体分压对平衡温度和平衡CO压力分数的影响进行了理论分析.结果表明,储能/温度一定时,平衡常数随温度/储能的增加而增大.储能、总压和惰气分压一定时,平衡CO压力分数随温度的升高而增大;温度、总压和惰气分压一定时,平衡CO压力分数随储能的增加而增大,导致在一定总压和惰气分压下达到相同的平衡CO压力分数所需温度降低.在温度、储能和惰性气体分压一定的条件下,当总压、惰气分压和平衡常数之间满足一定代数关系时,平衡CO压力分数随总压的增加而增大/减小,导致在一定储能和惰气分压下达到相同的平衡CO压力分数所需温度降低/提高.在一定温度、储能和总压下,平衡CO压力分数随惰气分压的增加而减小,导致在一定储能和总压下达到相同平衡CO压力分数所需温度提高.     

考虑主动储能的HVAC需求响应策略实验与模拟

为了增强电网的稳定性和充分利用集中式空调（HVAC）系统在夏季参与“削峰”需求响应的潜力,提出考虑主动储能的需求响应（DR）策略. 利用全尺寸变风量HVAC实验平台,对该策略与区域温度重设策略进行物理实验和TRNSYS仿真模拟. 结果表明,与区域温度重设（GTA）策略相比,主动储能策略能够在降低对用户热舒适度影响的同时为电网提供稳定的削峰负荷. 对于整个供冷季而言,相比所有天数均采用非储能常规运行策略,主动储能策略下空调系统节约一定的运行成本;相较于在DR时采用GTA策略且非DR时采用非储能常规运行策略,主动储能策略的节费优势更大.     

地下含水层的储能和过程特性的分析

根据地下含水层流动和换热过程的特点,以热平衡和热扩散原理为基础,建立了地下含水层储能数值计算模型,对照同层储能采灌试验数据进行了验证。模拟结果和实际观测数据吻合。模型分析了含水层储能循环采灌过程中抽出储能水的温度变化的一般特点。     

严寒区域中深层地热井套管换热影响因素分析

中深层同轴套管换热技术通过套管内部流体循环达到提取地下深层地热能的目的.由于换热器出口温度高,是严寒地区建筑物冬季采暖热源的良好选择.通过对同轴套管与源侧岩土体传热过程的分析,基于标准κ-ε模型,采用Simple压力速度求解方法,建立流热固耦合二维非稳态数值传热模型.研究结果表明,由于中国长春冬季寒冷,热泵运行期间,浅部地层温度低于换热器进口流体温度,地面向下3.9 m范围岩土体呈热源漏斗,随着地层深度增加,逐渐转变为热汇漏斗.热泵运行第1周,换热器出口温度及换热量迅速降低,运行1个月后趋于平稳,整个供暖周期内,地埋管出口温度单位时间下降幅度越来越小,出口温度与时间之间的关系呈幂函数形式递减趋势.随着固井水泥导热系数增加,换热量增加,当固井水泥导热系数大于岩土体后趋于稳定.内管导热系数增大,热短路现象严重,换热器出口温度及换热量降低.在热泵机组24 h开启和停止时间之比(启停比)分别为16 h∶8 h、12 h∶12 h和8 h∶16 h时,换热器出口温度和换热量呈不规则变化,但整体呈逐渐降低趋势.热泵停止运行时间越长,源侧岩土体温度恢复越佳,再次开启时出口温度和换热量越大.通过数值模...     

地下水源热泵含水层水头分布及温度场的模拟分析

为使地下含水层能量更好为实际工程所用,进一步保护地下水空间,通过对地下水源热泵系统地下含水层中渗流场的分析,建立一抽一灌(对井抽灌)系统和一抽两灌系统地下水渗流数值模型,应用数值模拟方法对地下含水层渗流场水头分布及温度场进行模拟分析。结果表明:在相同的运行周期内,一抽两灌系统温度场的影响半径相对较小,并且抽灌井周围的等水头线分布较疏,水头变化缓慢,更利于地下水的回灌。尽量使回水井远离取水井,可以有效避免热贯通现象的发生。     

考虑电热需求响应的区域综合能源系统储能容量优化配置

综合能源系统中储能优化配置和需求侧响应的应用,可解耦热电联产机组（CHP）运行的“以热定电”约束,提高能源利用效率。因此,考虑源荷双侧发电、供热、用电、用热性能,在源侧加电、热储能实现热电联产机组的热电解耦,荷侧充分利用电、热综合需求（IDR）资源可调度资源,建立考虑综合需求响应的区域综合能源系统电、热储能容量优化配置模型。该模型考虑储电储热约束、功率平衡约束等,以区域综合能源系统年总费用最小为目标,解决电、热储能的经济配置最优问题。算例结果表明,电、热储能与负荷侧协调运行可降低运行成本,考虑综合需求响应可减少储能配置容量。源侧储能配置和负荷侧的综合需求响应促进风电消纳,提高综合能源系统运行的经济性、精准性和灵活性。     

重力储能发电现状、技术构想及关键问题

目前,以风能和太阳能为主的波动性电源快速增长,导致电力不平衡矛盾突出,亟需发展储能技术.抽水蓄能是目前为止规模最大、技术最成熟的储能方式,已成为电网储能的主力军.国外相关资料报道,把储能介质"水体"换成其他固体重物的重力储能发电可实现与抽水蓄能电站类似的功效,但国内还缺少系统研讨.本文分析了重力储能发电的现状,类比抽水...     

基于金属氢化物的单级氢压缩机的性能模拟

基于金属氢化物的氢压缩机是金属氢化物最有前途的应用之一。它具有从低温位热源中回收动力、对环境友好、安全可靠等优点。以LaNi5合金为氢压缩机的工质,建立了考虑壁面对流换热系数、合金导热系数、热源温度等因素的能量分析模型,应用有限容积法对描述反应床与储氢罐间的动态平衡过程进行了离散求解,综合分析了其操作工况的改变,对单级氢压缩机性能的影响,并提出了系统的优化措施。给定氢压缩机的压力比,氢压缩机存在最低热源温度;效率随热源温度的增加先增后减,冷源温度大约控制在285 K;给定冷、热源温度,合金导热系数与对流换热系数值亦存在最合适值;在给定工况及反应床尺寸下,储氢罐容积对压缩机性能有较大的影响。     

纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

微通道热沉几何结构的多参数反问题优化

提出微通道热沉几何结构的多参数反问题优化方法,其正向求解器是微通道热沉三维数值模型,反向求解器为简化的共轭梯度法,分析泵功的变化对热沉几何结构的影响.结果表明,在热沉换热面积和热表面热流密度恒定的条件下,随着泵功的增加,相应的最优热沉几何结构参数随之变化,即最优热沉的流道数和流道高宽比增加,流道比降低;泵功的增加使最优热沉的全局热阻降低,但在高泵功下全局热阻的降低幅度远低于在低泵功下的降低幅度.     

浅层土壤蓄热能资源量计算分析

为实现土壤源热泵系统的合理设计和科学应用,避免系统常年运行后由于土壤吸放热量不一致导致土壤温度变化,通过对该系统所利用浅层土壤蓄热能资源量进行计算分析,明确了可利用土壤蓄热能资源量估算方法．利用地下埋管换热器热渗耦合数学模型,对土壤源热泵系统冬夏季土壤释吸热量相等即按照可利用土壤蓄热能资源量来设计系统,以及冬夏季土壤释吸热量不相等2种情况进行了理论模拟和分析．结果表明:当按照可利用资源量来设计系统时全年运行后土壤温度恢复至初温;而当夏季吸热量高于冬季释热量25％时,土壤平均温度升高了032 ℃,有利于下一年冬季运行但不利于下一年夏季运行．进行可利用浅层土壤蓄热能资源量分析,综合全年的冷热释取来设计土壤源热泵系统的容量,有利于保证土壤温度的回归和系统常年高效运行．在实际土壤源热泵系统应用设计时,对于夏季负荷占优地区,要综合考虑土壤经过冬季放热及过渡季散失之后夏季可供取出的冷量来估算资源量;反之亦然．     

含风光水气火蓄的多能源电力系统日运行优化调度方法

针对当前多能源电力系统中大量弃风、弃光和弃水的问题,文中通过构建含风光水气火蓄的多能源电力系统日运行优化调度方法,有效提升可再生能源的消纳能力.首先,在保证火电最小经济技术出力及水电强迫出力的前提下,根据系统负荷大小确定可再生能源发电运行可行域.其次,在可再生能源发电运行可行域内优先安排风-光-径流水发电,若其满发有剩余,则安排抽水蓄能电站进行抽水,若抽水至满库容后风-光-径流水发电仍有剩余,则按负荷实际需求,按风电、光伏和径流水装机比例调降各自出力;若风-光-径流水满发后不能满足负荷需求,则优先安排可调节水发电,剩余负荷由火电、燃气和抽蓄电站以其总运行成本最小为目标来安排发电.最后采用CPLEX进行求解.实例分析表明文中方法能够提升可再生能源的消纳水平、减少非再生能源的消耗.     

溴化锂储热储冷系统

为了促进工业中低温余热的利用,设计一种新型的余热回收利用装置——溴化锂储热储冷系统.该系统结构简单,余热利用率高,可以对60 ℃左右的低温工业余热进行收集并加以储存,储存的潜能可以转化成热能,或者在转化成热能的同时产生冷能,这是传统的蓄能技术所不具备的.通过计算分析输出温度、热源温度、溶液质量分数及冷却水温度对系统热效率的影响.结果表明,随着输出温度和冷却水温度的升高,系统热效率下降,而提高热源温度和发生器溶液最终质量分数可以提高系统的热效率.     

基于BOBYQA算法的微小通道热沉优化设计

为了解决高热流密度电子器件散热问题,基于BOBYQA(bound optimization by quadratic approximation)梯度自由优化算法,并调用CFD软件的数值模拟结果,对微小通道热沉进行了优化设计.目标函数为热沉的总体热阻,约束了泵功消耗.分别讨论了不限制热沉总体高度以及约束高度2种条件下的最优解,详细计算了各个几何设计参数的优化路径.结果表明,窄深的通道更加有利于换热.与此同时,还计算了不同泵功消耗下的最优解,结果表明,随着泵功的增加,最优的热阻减小,但减小幅度随着泵功的增加而减小.     

SGCHPS土壤热平衡及系统热量利用

为解决严寒地区建筑物热负荷远大于冷负荷而导致的太阳能-土壤源热泵系统(SGCHPS)供热性能逐年下降、以至于无法使用的问题,提出依靠太阳能季节性土壤蓄热来维持土壤热平衡、提高系统效率的方法.以严寒地区太阳能-土壤源热泵供热供冷示范工程为平台,进行了为期3 a的蓄热、供热、供冷长期实验.实验结果表明:在保证供热供冷效果的基础上,土壤温度呈现日周期和年周期变化,土壤保持了以年为周期的热平衡;太阳能在冬季供热量中占85%;在供冷季同时进行蓄热和供冷的2组土壤换热器(GHE)可根据换热功率分配其比例.土壤蓄热解决了严寒地区建筑物冷热负荷不平衡的问题,使系统能长期高效运行,并实现了全年太阳能的利用,节约了大量的常规能源.     

井点布置对采能区地下水温度场的影响

针对目前地源热泵会对采能区地下水热量运移造成一定影响的问题,通过数值模拟的方式,对地源热泵工程含水介质水-热耦合运移进行模拟,并对井群进行优化处理.通过比较不同井距、加设帷幕、水流影响等情况下地源热泵运行的水-热运移结果,讨论热贯穿问题.综合考虑避免热贯穿的多方面因素对井点布设进行优化,得出最合理的井距、抽注水轴线与地下水流的角度、是否设置帷幕以及抽注层面选择等方案.对合理指导地源热泵的井点以及井群布设具有很好的意义.