相变蓄热式热泵热水器性能实验研究

对采用纯石蜡相变蓄热式与水蓄热式2种热泵热水器系统的性能进行了对比实验研究,对比分析了2种热泵热水器系统在制冷兼热回收模式下的蓄热过程、蓄热箱的冷凝热回收率以及系统的综合能效系数,在此基础上提出了改善纯石蜡相变蓄热式热水系统性能的措施。实验数据表明,与传统水蓄热式热泵热水系统相比,纯石蜡相变蓄热式热泵热水系统减小了蓄热箱的体积,蓄热过程中系统运行相对平稳,但蓄热箱的换热效果较差、冷凝热回收率相对较低,进而影响了系统的综合能效。可通过对蓄热箱内螺旋盘管进行翅片化处理或者插入铝箔、加入膨胀石墨等项措施强化蓄热箱的传热以提高冷凝热回收率,进而提高系统的综合性能。     

不锈钢球封装相变材料太阳能热水系统性能实验研究

对居住建筑集中式太阳能热水系统的蓄放热性能进行了研究,选取直径为60 mm的不锈钢球封装添加膨胀石墨的石蜡相变材料,对比了相变温度为55℃和60℃的相变材料在不同太阳辐照量情况下的相变水箱蓄热、放热和保温性能。以用户日最大需求为基准,对太阳能保证率进行了计算。结果表明:热水系统的蓄热时间为2.0～4.5 h;55℃和60℃相变材料对应的太阳能保证率平均值分别为75%和80%,相变蓄热效果好于无蓄热工况,且相变蓄热使系统的太阳能保证率有明显提升;相变温度为60℃的材料较适用于集中式太阳能热水系统。     

金属复合梯级相变蓄热炕性能的实验研究

为推进我国北方农村地区冬季清洁供暖,同时针对单级相变材料导热性能较差,蓄热效果较低的问题,提出了1种以太阳能为热源,3种不同熔点石蜡为相变材料的金属梯级相变蓄热炕。在3种不同供水温度下通过实验分析炕体热性能,实验结果表明：泡沫铝复合梯级相变蓄热炕的最佳供水温度为38.0℃,在此供水温度下,其睡眠阶段睡眠平均温度为28.86℃,比蜂窝铝复合梯级相变蓄热炕提高了8%,比纯石蜡梯级相变蓄热炕提高了13%,比纯石蜡单级相变蓄热炕提高了19%;其睡眠阶段睡眠温度标准差最大值为0.53℃,而纯石蜡梯级相变蓄热炕为0.50℃,二者相差很小。在提高睡眠温度的同时,也保障了睡眠区域温度的均匀性。     

相变蓄热在冷凝热回收系统中的应用研究

随着社会的急速发展,人们对生活热水的需求越来越大,一次能源用于直接加热热水是极大的浪费,冷凝热回收技术也受到广泛的关注。介绍了冷凝热回收的两种形式,即传统水蓄热和相变蓄热,比较两者的不同,并探究了相变蓄热的相变材料及其系统应用。     

塑料球封装相变材料太阳能热水系统蓄热性能实验研究

搭建了一套相变材料太阳能热水蓄热性能实验系统,选取直径为100 mm的塑料球封装石蜡相变材料,对55℃和60℃两种相变温度的蓄热性能进行了测试,并对相变材料中添加膨胀石墨的蓄热性能进行了对比。结果表明:55℃相变材料的蓄热性能较好,添加膨胀石墨后相变材料的蓄热性能得以强化。     

定形PEG/SiO2/石墨复合相变蓄热混凝土制备及性能研究

为制备性能优异的相变蓄热混凝土,试验确定了定形PEG/SiO2/石墨复合相变蓄热骨料中相变材料的组成比例和制备工艺,并研究了相变蓄热骨料对混凝土力学性能和热工性能的影响。结果表明,相变材料中PEG含量为80%,石墨掺量为6%时,相变材料在具有合适相变温度和相变焓的同时,有良好的导热性能;相变蓄热骨料的合适吸附时间和温度分别为3 h和80℃,经表面封装后的相变蓄热骨料具有优异的稳定性。相变蓄热骨料虽然降低了混凝土的抗压强度和导热系数,但延缓了水泥水化热造成的温度升高,延缓了放热速率,能防止温度应力造成的混凝土开裂,且能明显改善混凝土的储热性能,综合考虑相变蓄热骨料替代率不宜大于80%。     

相变蓄热构件传热强化及其对轻质墙体蓄热性能提升研究

本文提出一种与轻质墙体内侧结合、增强其蓄热性能的相变蓄热构件。利用多物理场耦合的有限元软件COMSOL建立复合墙体的数值计算模型并验证其准确性,以相变蓄热构件内相变材料的完全熔化时间和构件表面温差作为评价依据,分析构件内部不同参数肋片的强化传热机理并优选出最佳肋片参数;以深圳地区为例,从相变材料的用量和相变温度对相变蓄热构件的使用效果进行优化,比较了肋片在相变蓄热构件提升2种轻质墙体蓄热性能上的差异。结果表明,长而薄的肋片在适宜的肋片间距下能够提升石蜡温度场和流场变化的协同性,增强传热速率;在不影响复合墙体对室外热扰延迟时间的前提下,肋片的添加使加气混凝土复合墙体的显热蓄热和放热时长分别缩短了44.8%和26.3%,聚苯板复合墙体的显热蓄热和放热时长分别缩短了20.8%和52.9%,肋片对聚苯板复合墙体的有效蓄热量和蓄热能力的提升效果较好。本文的研究结果能够为相变蓄热构件的设计和应用提供参考依据。     

太阳能热泵蓄热系统的实验研究

文章介绍了带有相变蓄热水箱的太阳能热泵系统的运行实验。该系统是在原有的太阳能一土壤源热泵的基础上通过增加一个蓄热装置建立起来,包含太阳能集热器、相变蓄热水箱、双热源（太阳能和土壤）热泵以及末端装置（风机盘管）四个主要部分实验在供暖期末期进行,在整个实验阶段,系统供暖满足率为0．6,平均供热COP达到6.5。     

相变微胶囊硅藻土蓄热板材制备与性能研究

以正十八烷相变微胶囊为蓄热材料,制备相变微胶囊/硅藻土复合材料,并通过压模法制备相变微胶囊/硅藻土蓄热板材。采用差示扫描量热仪、电子扫描显微镜、傅里叶红外光谱仪测试分析复合材料性质,测试蓄热板材的导热系数,对蓄热板材进行蓄放热性能实验,分析其蓄热性能。结果表明:相变微胶囊/硅藻土复合材料熔化、凝固温度分别为25.64、24.04℃,熔化潜热、凝固潜热分别为59.51、56.97 J/g;蓄热板材在温度变化中有明显滞后性,有助于调节室内温度平衡。     

粉煤灰基高温复合相变蓄热材料的制备

复合相变蓄热材料目前广泛应用在太阳能和工业余热的回收方面,可解决在时间、空间上能源分配的失调,成为高温相变蓄热材料的最主要研究方向之一。我们以大同二电厂的垃圾粉煤灰为基体材料,预处理后与相变材料铝粉一起采用混合烧结法制出铝粉/粉煤灰基高温复合相变蓄热材料。采用XRD,SEM等测试分析技术对材料的组织结构与热物性能进行表征,结果表明,粉煤灰基复合相变蓄热材料成品各组分分布较均匀,具有十分优良的成形性和烧结性。     

双水箱太阳能热水系统贮热水箱容积的比较研究

针对设置双蓄热水箱的集中式太阳能热水系统,以辅助热源能耗为目标,分析了不同贮热水箱容积的设置对系统辅助热源能耗的影响。并通过运用TRNSYS软件,建立动态分析模型,比较分析了不同太阳能保证率条件下,单位面积集热器对应的贮热水箱容积对系统性能的影响。分析结果表明:单位面积集热器对应的蓄热水箱容积最优值分布在50~70 L/m~2范围内;贮热水箱的容积对系统能耗的影响较小,在单位面积集热器对应的蓄热水箱容积为40~100 L的推荐值范围内,其辅助热源的最大值与最小值差异在1%以内。     

静置状态蓄冷水箱斜温层的实验与模拟研究

采用实验方法研究静置状态蓄冷水箱斜温层上端位置、下端位置、斜温层厚度随时间的变化,采用模拟方法在容积一定的前提下,研究静置状态蓄冷水箱横截面积对斜温层的影响。实验蓄冷水箱的长、宽、高为0.6m、0.6 m、3.6 m,实验条件下,斜温层上端位置1 h后趋于稳定(高度基本保持在1.06 m),斜温层下端位置逐渐下降(高度由0.80 m降至0.25 m)。蓄冷水箱斜温层厚度初始为0.23 m,经历8 h静置后变为0.81 m。在容积一定的前提下,建立与实验蓄冷水箱尺寸相同的蓄冷水箱模型(称为原型蓄冷水箱)以及4个与实验蓄冷水箱容积相同但高不同的蓄冷水箱模型作为对照(对照蓄冷水箱1~4的横截面尺寸分别为0.7 m×0.7 m、0.8 m×0.8 m、0.9 m×0.9 m、1.0 m×1.0 m)。随时间延长,斜温层上端位置、下端位置、斜温层厚度的实验结果与模拟结果(原型蓄冷水箱)的变化基本一致,模拟结果可以准确反映斜温层上端位置、下端位置及斜温层厚度。在模拟条件下,对于原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1~4,在0时刻(水泵停止时)斜温层形状扁平,随着时间推移变为上凸下凹。原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1~4斜温层厚度均随时间延长而增大,相同时间原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1~4斜温层厚度的变化虽无规律可循,但相差不大。原型蓄冷水箱、对照蓄冷水箱1~4斜温层截面积(蓄冷水箱竖向中间截面上由11.1℃与6.9℃等温线及水箱壁面包围的面积)均随时间延长而增大。相同时间,斜温层截面积占比由大到小的顺序为对照蓄冷水箱4、对照蓄冷水箱3、对照蓄冷水箱2、对照蓄冷水箱1、原型蓄冷水箱。蓄冷水箱容积一定的条件下,横截面积越小的蓄冷水箱斜温层截面积占比越小,分层效果越好,可利用的冷水越多。长时间静置,易导致斜温层增大。     

蓄热水箱的设计与实验分析

蓄热水箱是带热水供应的节能型空调器关键设备之一,它的设计是否合理直接关系到这种节能空调器运用的成败。本文针对适合于带热水供应的节能型空调器蓄热水箱,对其容积和结构进行了合理的设计,并通过实验,分析了系统在用水和不用水的两种情况下,蓄热水箱内水温的变化情况。同时,还对蓄热水箱的保温情况进行了测试。实验结果表明,只要能合理设计蓄热水箱及合理分配用水时间,就可以解决系统产水时间与用水时间不一致的矛盾,满足用户用水的要求。本文的研究结果能对今后设备产品化提供重要的指导作用。     

含不同结构金属骨架石蜡相变传热数值模拟

分别将2种三维金属骨架(面中心法金属骨架,圆柱交叉金属骨架)加入纯相变材料(石蜡)制备复合相变材料1,2。采用数值模拟方法,模拟相变传热过程,分析加热过程纯相变材料,复合相变材料的温度变化,液相率变化,速度场分布。容纳石蜡的方腔长×宽×高为5 cm×2 cm×5 cm,方腔左壁面为加热面,温度为65℃,其他壁面绝热。纯相变材料,复合相变材料的初始温度均为25℃。相同加热时间,复合相变材料的平均温度明显高于纯相变材料。对于纯相变材料,热量向方腔右侧壁面传递缓慢,加入金属骨架可加速热量向方腔右侧壁面传递。相同加热时间,复合相变材料的液相率明显高于纯相变材料。在加热初期,复合相变材料1液相率更高,添加面中心法金属骨架更有利于加速相变蓄热。纯相变材料内部传热由导热和自然对流传热共同作用形成。复合相变材料内部的传热也是由导热与自然对流传热共同作用形成。相同加热时间,复合相变材料1的液相区域要大于复合相变材料2,且相变更加均匀。对于纯相变材料,熔化过程中,石蜡的流动主要集中在加热面附近及左上角,角化现象明显。对于复合相变材料,在接近完全熔化及完全熔化状态,固态石蜡基本熔化完成,方腔内液态石蜡温度基本趋于一致,自然对流强度减弱,复合相变材料1,2内石蜡的流动并不明显。与复合相变材料2相比,复合相变材料1的速度场分布更加均匀。面中心法金属骨架的综合性能更优,适合作为相变材料的强化传热金属骨架。     

宾馆热泵热水系统的试验研究

探讨了适用于宾馆的热泵热水系统的加热方式及水箱布置形式。结合工程实例,对不同卫生热水温度下的热泵制热性能系数及不同水箱布置形式的热泵热水系统耗电量进行了试验研究。在宾馆使用热泵制备卫生热水可行。在选择合适的冷凝器卫生热水进出口温差以提高热泵制热性能系数时,应优化水箱布置形式,减少循环泵数量及其能耗,以提高热泵热水系统的制热性能系数。     

填充板状定形相变材料蓄热槽蓄/放热特性实验研究

对填充了板状定形相变材料、以水作为热媒的蓄热槽的蓄/放热特性进行了实验研究;重点考察了热媒的流速、流动方向及进口温度的变化对蓄热槽蓄/放热特性的影响,认为在蓄热过程,热媒在蓄热槽内的流动方向宜上进下出,放热过程则相反;热媒进口温度和速度对栽蓄热槽的蓄/放热时间都有影响,前者的影响更为显著.     

太阳能供暖系统室内地下储热水箱的散热规律

针对太阳能地下储热水箱布置位置的不同,利用Fluent程序对太阳能储热水箱散热进行数值模拟和计算,得出在不同工况下,储热水箱周围土壤的温度场分布。同时,建立地下储热水箱的物理模型和数学模型,分析地下储热水箱的换热特性,并结合实际工程,验证其地下储水箱全年散热量和储能量,获得水箱顶板损失量与总散热量关系。计算结果表明,在相同工况下,冬季室外储水箱能量的散失量远高于室内,室内地下储水箱顶部散热量减少,因此该方式可以用来抵消这部分能量所需的集热器面积的减少,提高储热水箱的储热效率以及减少用户投资。     

水质调蓄池在分流、合流制排水系统中的应用

在水质型缺水的城市,设置水质调蓄池,可以减少雨水或合流污水排放至河道的量;在降雨历时较短、降雨总量较小时,还可以做到雨水或合流污水对河道的零排放,从而减小排入水体的污染物总量。结合上海市大定海排水系统工程设计实例,介绍了水质调蓄池在分流、合流制排水系统中的作用、有效容积计算、定性和定量地分析截污效果。最后介绍了水质调蓄池运行模式。     

A/A/MBBR工艺处理混合污水的脱氮除磷中试研究

采用A/A/MBBR工艺处理由粪便液和生活污水组成的混合污水,试验条件:填料投配比为20%,好氧池1和好氧池2中的填料体积比为1:3,好氧池的水力停留时间为5 h,混合液回流比为120%,污泥回流比为60%,泥龄为6 d,好氧池的溶解氧为3.0 mg/L,温度为16～20℃.系统稳定运行一个月的结果表明:脱氮除磷效果及对有机物的去除效果均稳定而良好,出水氨氮、总氮、总磷和COD平均浓度分别为0.3、12.9、0.35和36.22 mg/L,均达到了国家一级A排放标准.     

Determination of the amount of thermal energy in the tanks of buildings heating systems

The distribution of temperature according to the height in the heat storage stratified water tanks designed for the heating of premises is uneven. In order to determine possible thermal energy amount stored in the tank it is necessary to know the residual water temperature in the tank. In the experiments with vertical thermal energy storage tanks of 0.31, 0.9 and 1.5 m diameter, we determined that at a duration of charging of 8 h, and discharging of 16 h, the value of temperature transitional zone height at 90% probability is 0.47±0.03 m. Using analytical methods we worked out carry-overs for the determination of residual temperature of heat accumulating tanks with external and internal heat sources. It was determined that in the heat storage tanks with internal heat source fitted at the bottom of the tank the residual water temperature is higher, and the amount of accumulated thermal energy is lower than in the tanks with external heat source.