光热复合催化Trombe墙性能及百叶角度调控策略研究

太阳能热催化技术利用太阳全光谱产生集热和降解甲醛,太阳能光热复合催化技术是一种可以同时利用光和热产生热量并降解甲醛的高效技术。分别将热催化、光热复合催化百叶技术应用到Trombe墙系统,实现采暖的同时,能够利用太阳光降解室内气态污染物。建立热催化、光热复合催化百叶Trombe墙传热传质模型并进行实验验证,基于模型探究热催化百叶Trombe墙和光热复合催化百叶Trombe墙在南京和北京冬至日(9:00—17:00)气象参数下百叶全天最佳调控策略。结果表明,建立的传热传质模型预测与实验数据符合度较高。同一百叶Trombe墙系统,不同地区的最佳百叶角度不同;对于热催化百叶Trombe墙,南京全天最佳百叶角度下,产生的热量和干净空气量分别为5.6 MJ/d、196.7 m³/d,北京分别为4.6 MJ/d、167.9 m³/d;对于光热复合催化百叶Trombe墙,南京全天最佳百叶角度下,产生的热量和干净空气量分别为6.7 MJ/d、205.6 m³/d,北京分别为5.4 MJ/d、174.8 m³/d;在全...     

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。     

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...     

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。     

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·℃)。     

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。     

一种新型SIPs墙体设计及热物理性能研究——以川渝地区传统竹编夹泥墙改良为例

为了更好地适应传统建筑更新对风貌保护和环保节能的综合需求,以川渝地区传统竹编夹泥墙改良为例,参考结构保温板的设计方法,基于传统和现代建筑材料,采用热流计-热箱法和Fluent软件对5种不同构造方案的新型SIPs墙体试件进行热物理性能检测和传热模拟。结果显示：C型轻钢龙骨和木龙骨会影响热量的均衡传递,但两者对墙体整体热物理性能的影响差异不大;相较于石膏板,竹编夹泥墙的保温隔热性能更好;试件1 (外侧竹编泥夹墙-木工板-岩棉板-木工板-双层石膏板,木龙骨)、试件2 (外侧竹编泥夹墙-木工板-岩棉板-单层石膏板,C型轻钢龙骨)的传热系数分别为0.462 W/(m²·K)、0.515 W/(m²·K),均能同时满足居住和公共建筑的节能设计标准,热物理性能实现率分别达325%、130%和291%、116%,具有较高的推广应用潜力。     

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。     

围护结构动态热响应机理及应用

动态性是围护结构传热的本质属性，动态热响应机理是其动态运行规律的体现。围护结构在夏季的动态性比在冬季表现更为典型，因此该文开展隔热建筑的围护结构动态性机理及应用研究。通过研究围护结构的动态热响应机理提出围护结构最大防热量G_max，该指标兼顾多种工况下围护结构热性能的评价。以夏热冬冷地区的重庆为例进行模拟分析。研究发现：G_max<60 W/m²时，提升墙体最大防热量可有效提升其动态热响应性能；G_max在60～90 W/m²之间时，提升墙体最大防热量可较少提升其动态热响应性能；G_max>90 W/m²时，提升墙体最大防热量反而会降低其动态热响应性能。     

PV-Trombe墙体的试验和数值模拟

提出了带有PV的新型Trombe墙结构,建立了该墙体的理论模型,并进行了该墙体对热箱热环境影响的试验和模拟分析.试验结果表明:带有PV-Trombe墙的测试热箱的室内温度比不带该墙体的对比热箱高6℃,与环境的最大温差可达18℃;由于空气流道的冷却,光电池工作温度较低,日平均发电效率可达10.5%.     

陕西渭南地区岩土热响应测试与分析

地层热物性参数的确定对浅层地热能地源热泵系统的设计至关重要。依托陕西渭南某地源热泵项目,应用恒流法进行了岩土热响应测试,测试共进行了58 h,根据线热源理论对测试数据进行分析计算,求得准确的地层热物性参数,得到工区地层导热系数为2.16 W/(m∙K),比热容为2.39 MJ/(m³∙K),单U地埋管每延米换热量45 W。该研究结果可为项目后期设计与施工提供了相关参考和依据。     

分散原料沼气集中供气运行分析

我国规模化沼气工程存在原料单一、产气率低、装备落后等技术瓶颈,西南地区沼气原料来源分散、成分复杂,因此需要开发新的多种原料混合发酵的新模式来提高沼气工程厌氧消化效率。本工程通过全混式厌氧发酵两级工艺共同厌氧消化如秸秆和畜禽粪便等分散原料,形成新的沼气和发酵剩余物利用模式。结果表明,在30 d稳定运行期间,600 m³厌氧发酵罐每天可消纳猪粪7.9 t、浓污水8.2 t及农作物秸秆0.2 t,日产气量为900 m³,混合原料发酵的容积产气率达1.5 m³/(m³∙d)。     

Simulation of the effects of electrode parameters on all-vanadium redox flow battery performance

以全钒液流电池为研究对象,利用电池内部传递与反应相耦合的机理模型,模拟电池二维,等温,稳态条件下,电池充电过程电极参数对电池内部极化的影响规律,包括碳毡电极的几何结构参数(厚度Lt和压缩比CR),电学特性参数(比表面积a和电导率)和操作参数(充电电流密度i)的影响.数值模拟结果给出Lt从1.5 mm增至3.5 mm,端电压仅降低3 mV;CR从0.1增至0.5,端电压降低16 mV;a从3.5×10⁴ m²/m³增至3.5×106 m²/m³,端电压降低30 mV;从18.9 S/m增至164.4 S/m,端电压降低87 mV,并给出多孔电极内部过电势在不同条件下不同的二维分布特点;i从100 mA/cm²增至150 mA/cm²,端电压增大57 mV,若同比增大比表面积a,则端电压只增大46 mV.将数值模拟与宏观实验相对比,取得良好的一致性,表明了数值模拟与分析的可靠性.通过增大CR,a,可以明显提高电池性能,为进一步提高电极材料的性能,设计电极结构参数,选择操作参数提供了重要依据.     

马尾藻基超级活性炭的电化学性能研究

选取马尾藻作为前驱体制备超级电容器电极材料,使用氢氧化钾活化法,探究活化温度、活化时间、浸渍比对电化学性能的影响。其中SAC-800-120-4的比表面积可超过2 400 m²/g,介孔率为56%。采用二电极测试装置,以6 mol/L的KOH溶液作为电解液,在1 A/g的电流密度下,SAC-800-120-4的质量比电容达到了290 F/g,在5 A/g的电流密度下质量比电容为257 F/g,电容保持率为89%,具有优良的倍率性能。在1 A/g的电流密度下,SAC-800-120-4的能量密度为36.62 W∙h/kg,功率密度为604.78 W/kg。     

深层埋管式能源桩换热性能影响因素分析

提出一种新型的能源桩换热管型式,即深层埋管式能源桩。利用Comsol Multiphysics建立三维方法模拟桩体-土体传热,一维方法模拟管内水动态传热传质的数值模型,考虑了土体温度随深度的变化,模拟出口水温随时间的变化规律并计算换热量,比较深层埋管式与传统的1-U型、1-W型能源桩的换热量,分析了桩径、桩体导热系数、桩体密度、桩体比热容等不同参数对新型深层埋管式能源桩换热量的影响。模拟结果表明：以运行50 h为例,深层埋管式的总体换热量比1-U型、1-W型分别高122%、54%;而对于单位管长换热量,深层埋管式比1-U型、1-W型分别高9%、50%,桩径从0.5 m增加到1 m,换热量增加14.3%;桩体导热系数从1.2 W/(m∙K) 增大至2.5 W/(m∙K),换热量增加9.6%;桩体密度从1 800 kg/m³增大到2 600 kg/m³,换热量增大0.8%;桩体比热容从637 J/(kg∙K) 增大到1 037 J/(kg∙K),换热量增大1.1%。因此深层埋管式的热性能优于传统1-U型和1-W型,在满足能源桩力学性能的前提下,为了提高深层埋管式能源桩换热性能,可以适当增大桩径。对于桩体材料的选择,应该选择导热系数较高的材料。密度和比热容对换热量的提升影响不大。     

Statistical analysis of residential building energy consumption in Tianjin

To analyze the effect of energy conservation policies on energy consumption of residential buildings, the characteristics of energy consumption and indoor thermal comfort were investigated in detail in Tianjin, China, based on official statistical yearbook and field survey data. A comprehensive survey of 305 households indicates that the mean electricity consumption per household is 3215 kWh/a, in which annual cooling electricity consumption is 344 kWh/a, and the mean natural gas consumption for cooking is 103.2 m³/a. Analysis of 3966 households data shows that space heating average intensity of residential buildings designed before 1996 is 133.7 kWh/(m²·a), that of buildings designed between 1996 and 2004 is 117.2 kWh/(m²·a), and that of buildings designed after 2004 is 105.0 kWh/(m²·a). Apparently, enhancing the performance of envelops is effective in reducing space heating intensity. Furthermore, the results of questionnaires show that 18% of the residents feel slightly warm and hot respectively, while 3% feel slightly cold in winter. Therefore, the electricity consumption in summer will rise for meeting indoor thermal comfort.     

Permeability and thermal conductivity of host compressed natural graphite for consolidated activated carbon adsorbent

Permeability and thermal conductivity test units were set up to study the heat and mass transfer performance of the host material, i.e. expanded natural graphite (ENG), for consolidated activated carbon (AC) adsorbent. The permeability was tested with nitrogen as the gas source, and the thermal conductivity was studied using steady-state heat source method. The results showed that the values of permeability and thermal conductivity were 10^-15 to 10^-12 m² and 1.7 to 3.2 W/(m·K), respectively, while the density compressed expanded natural graphite (CENG) varied from 100 to 500 kg/m³. The permeability decreased with the increasing density of CENG, whereas the thermal conductivity increased with the increasing density of CENG. Then the thermal conductivity and permeability of granular AC were researched. It was discovered that the thermal conductivity of samples with different grain size almost kept constant at 0.36 W/(m·K) while the density was approximately 600 kg/m³. This means that the thermal conductivity was not related to the grain size of AC. The thermal conductivity of CENG was improved by 5 to 10 times compared with that of granular AC. Such a result showed that CENG was a promising host material for AC to improve the heat transfer performance, while the mass transfer performance should be considered in different conditions for utilization of adsorbent.     

Heat storage based mobile LNG emergency supply unit

移动式LNG应急装置供气范围广,设备利用率高,基本满足各类用户的应急供气需求。但现有空温式LNG应急装置供气稳定性仍不足,明火水浴式LNG应急装置气化成本偏高,本文提出了一种新型的移动储热式LNG应急装置;并对其进行了原理介绍、概念设计和技术经济性评价。结果表明,大中型移动储热式LNG应急装置的应急供气成本与空温式相当,分别为2.23元/Nm³和2.42元/Nm³,比明火水浴式节约;气化强度可达70Nm³/(m²·h),与水浴式相当;其具备实际可操作性及经济可行性。