蜂窝式除湿转轮性能参数优化--峰值分析法和波形分析法

提出了优化除湿转轮性能的峰值分析法,利用峰值分析法和波形分析法对除湿转轮的再生过程和除湿过程进行了详细的分析,讨论了系统参数对再生空气出口含湿量峰值大小、迁移时间及其在温湿图上分布波形的影响,提出了一系列的单参数优化和系统设计方案.基于峰值分析的结果,在尽可能不影响转轮运行经济性的情况下,对试验除湿转轮提出了一个多参数整体优化方案.     

基于LiCl溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水

太阳能吸收式空气取水利用广泛存在的太阳能和空气获取淡水,是解决淡水短缺的有效方法,然而传统技术的水分吸收和解吸收集需要分开运行,效率较低且需要人工操作。为解决该问题,提出基于吸湿盐溶液太阳能界面蒸发的连续式空气取水,一方面采用LiCl溶液吸收空气中的水分,另一方面利用太阳能界面蒸发实现溶液解吸与水蒸气冷凝收集,由于太阳能界面蒸发可以实现局部加热与解吸,吸收和解吸两个过程可以同时进行。进一步对LiCl溶液的太阳能界面蒸发与连续空气取水分别进行了试验研究,试验结果显示：质量分数为30%的LiCl溶液可以进行高效的吸收/解吸工作,在一个太阳光照强度下达到0.44 kg/(m²·h)的蒸发速率和39.3%的能量效率,并能实现连续太阳能空气取水,取水速率达到2 L/(m²·d)。     

Comparison on Thermal Conductivity and Permeability of Granular and Consolidated Activated Carbon for Refrigeration

This paper focuses on the development of three types of activated carbon (AC) adsorbents, i.e. granular AC, consolidated AC with chemical binder, and consolidated AC with expanded natural graphite (ENG). Their thermal conductivity was investigated with the steady-state heat source method and the permeability was tested with nitrogen as the gas source. Results show that the thermal conductivity of granular AC with different sizes almost maintains a constant at 0.36 W·(m·K)^-1, while the value modestly increases to 0.40 W·(m·K)^-1 for the consolidated AC with chemical binder. The consolidated AC with ENG at the density of 600 kg·m^-3 shows the best heat transfer performance and their thermal conductivity vary from 2.08 W·(m·K)^-1 to 2.61 W·(m·K)^-1 according to its fraction of AC. However, the granular AC and consolidated AC with chemical binder show the better permeability performance than consolidated AC with ENG binder whose permeability changes from 6.98×10^-13 m² to 5.16×10^-11 m² and the maximum occurs when the content of AC reaches 71.4% (by mass). According to the different thermal properties, the refrigeration application of three types of adsorbents is analyzed.     

一种高效吸附床的设计及二维传热数值模拟分析

设计了一种特殊的高效换热的板翅式吸附床,用于硅胶-水连续循环的吸附式制冷系统中。建立了吸附床的二维数学模型。因硅胶-水吸附式制冷系统具有很快的吸附和解吸过程,热量的及时传递成为极其关键的因素。因此在该模型中,只考虑了快速加热和冷却的传热过程,以寻求提高传热速度的途径。对于吸附床的各关键尺寸对换热性能的影响进行了对比和分析,并对实验结果也进行了对比分析。理论研究表明,吸附床的各参数的最优尺寸为：翅片间距为3～6 mm,翅片高度为6～12 mm,翅片厚度为0.03～0.15 mm。实验结果表明,使用这种吸附床结构,系统的循环时间可短至420 s。在硅胶的热导率仅为0.175 W·(m²·℃)^-1的情况下,吸附床的总传热系数可提高至-1时,第四种储能单元的放热时间比第一种减少50%,同时有效温区内的温度最多可提高5 K。储能单元进口水温与相变储能材料熔点间温差越大,强化换热的作用越明显。强化换热的措施在换热流体流量大及换热温差大的储能单元中作用显著。     

壳管式潜热蓄能系统换热特性

针对目前石蜡潜热蓄能系统效率低下的特点,构建了石蜡/膨胀石墨混合相变材料的潜热蓄能系统,研究了其蓄/放热特性,并与纯石蜡相变材料系统进行了对比分析,讨论了不同换热流体流量下的蓄/放热过程的时间周期。用焓法处理相变区域,对该潜热蓄能系统的整体蓄热过程进行数值模拟。研究结果表明,对于石蜡／膨胀石墨复合相变材料,其导热性能较纯石蜡有很大提高,但由于添加了膨胀石墨而减弱了蓄热中石蜡的对流换热。流量提高对蓄/放热速率有明显的改善。焓法模型能全面反映蓄能系统的换热与流动特性,数值计算的结果与实验数据吻合较好。     

进水温度对新型复合气提降膜蒸发器性能的影响

就提出的基于气提效应的新型复合降膜蒸发器展开了深入研究,讨论了进水温度发生变化时,该复合降膜蒸发器的水力特性和传热传质性能的变化情况。研究表明：随着进水温度的增加,输送单元的输送液体流量和输送高度比（泵送高度与驱动吸程之比）均得到提高;而蒸发换热单元的降落液膜厚度则随进水温度的增加而减薄,从而使得传热性能增强;且随着进水温度的增加,其对传热性能的提高逐渐减弱。在相同的输送流量下,进水温度从30℃增加到90℃时,其传热系数提高66.8％～69.3％。     

采用固化复合吸附剂的热化学吸附式低温冷冻系统的性能

设计了一种以氯化锰-氨为吸附工质对的热化学吸附式低温冷冻系统,利用膨胀石墨的多孔特性作为复合反应物的添加剂来提高吸附剂的传质性能,同时采用压块固化技术以提高吸附剂的传热性能。实验结果表明,膨胀石墨的添加有效防止了吸附剂的结块和吸附性能的衰减,复合吸附剂吸附量高达0.47 kg NH₃•（kg salt）^-1;吸附剂与制冷剂之间的化学反应对反应器温度的变化有较大影响,蒸发温度不同导致吸附剂的吸附平台温度不同,且蒸发温度越低,吸附剂吸附合成反应速率越低;当蒸发温度从-35℃上升到0℃时,单位质量吸附剂制冷功率SCP（specific cooling power）从206 W•kg^-1增大到706 W•kg^-1。冷却水温度为25℃、蒸发温度为-30℃时,采用该固化复合吸附剂的吸附式低温冷冻系统SCP和COP分别高达350 W•kg^-1和0.34。     

硅胶-水吸附式冷风机组的设计及性能实验

吸附式冷风机组无须冷水回路和冷水泵,可满足小型化的应用需求。针对一种由2个吸附床,1个冷凝器和1个热管型的蒸发器的硅胶-水吸附式冷风机进行了实验研究,确定了机组的动态运行特性,探讨了热源温度、冷却水进口温度和冷风出口温度对系统性能的影响。实验结果表明,机组能够有效利用60～90℃范围内的低温热源,可提供0.84～2.29 kW的制冷量,系统的COP在0.26～0.43之间。     

一种低温余热高效利用的氨水动力循环

提出了一种高效利用余热的以氨水溶液为工质的三级压力动力循环,该循环包含了两个膨胀做功过程。由于氨水动力循环存在多个自由度且耦合在一起,当余热温度和冷凝温度确定时,循环约束条件能确定高、中、低压力和氨质量分数自由度的取值范围。当冷凝温度确定时,对于不同的余热温度和膨胀机进口压力,最佳循环的选择可以用图表显示且做出参考。在典型工况下当余热温度190℃、冷凝温度30℃时,以热效率为目标函数的优化计算结果表明热效率为21.6%,相应的热力学第二效率为62%。当膨胀机进气压在3500 kPa时,余热温度在130～190℃范围内,与KCS11相比改进循环的热效率提高了8%。在低温余热下（>150℃）,改进循环的热效率要明显高于Rankine循环和ORC循环。