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。     

MnCl2/CaCl2-NH3再吸附系统的制冷性能

利用膨胀硫化石墨为基质研制了固化混合吸附剂,并搭建了低品位热能驱动的MnCl₂/CaCl₂-NH₃为工质对的再吸附制冷系统。对该系统进行实验研究,结果表明：160℃热源温度为制冷性能系数（COP）的拐点温度,最大制冷功率为2.98 kW。当热源温度高于160℃时,系统显热负荷增大,继续加热高温床会降低制冷效率。当制冷温度为15℃时,系统COP为0.284~0.396;单位质量吸附剂的制冷功率（SCP）为100.3~338.8 W·kg^-1。SCP随热源温度的升高而逐渐升高。     

回质回热吸附式制冷循环的热力学分析与方案优选

吸附式制冷是一种能利用低品位热能的节能环保的制冷方式。在空调工况下,硅胶-水回质回热系统应用最多。为了解在特定工况下选择何种循环能提升系统性能,应用热力学第一与第二定律评价指标分析了基本循环、回质循环、回质回热循环的COP、(火用)效率、循环熵产。分析表明,回质循环存在推荐最高热源温度和最优热源温度,回质回热循环存在推荐最低热源温度和最优热源温度。例如对于典型夏季空调工况热源温度90℃、蒸发温度10℃、冷凝温度40℃,回质循环的推荐最高热源温度为93℃,高于实际热源温度90℃,选用回质循环更合适而非回质回热循环。最后,对制冷机组的分析表明给出的方法和推荐工作温度区间能针对实际系统给出方案优选和系统控制的指导性建议。     

采用自然工质水的高温热泵系统性能分析

面对严重的能源与环境问题,开发节能与环保的新技术一直都是国内外特别重视的研究热点。采用自然工质水的高温热泵系统结合了高温热泵与自然工质水的优势,不仅可以有效地回收低品位热能,而且绿色环保,是理想的下一代高温热泵技术。从理论计算以及实验验证两方面对采用自然工质水的高温热泵系统进行了性能分析研究。结果表明,负压条件下蒸发、正压条件下冷凝的水蒸气闭式热泵循环系统是可行的,同时实验结果表明当压缩机吸气温度为80℃,排气饱和温度从117℃提高到133℃,系统压比从3.47升高到5.94时,采用自然工质水的高温热泵系统COP从5.6下降到3.7。其中压缩机的排气饱和温度为120℃,压比为4.2时,热泵系统的COP接近于5,性能优越,在工业生产中具有较大的推广应用价值。     

固体吸附式制冷新技术

固体吸附式制冷技术是充分利用低品位能源的一种有效手段，本文结合作者的实验室研究成果，对吸附式制冷系统及其在能量综合利用中的一些新技术进行了总结及探讨。     

一种地热与太阳能联合发电系统研究

提出一种地热与太阳能联合发电系统,可用于地热和太阳能资源丰富的地区.该系统的特点是基于双流地热发电循环,通过增加太阳能过热器来增加系统发电量.太阳能过热环节采用槽式集热器.对异丁烷(P600a)和丁烷(R600)两种工质在不同太阳能利用分数下的发电功率和发电效率进行了比较,发现对于带有过热装置的朗肯循环(ORC),选择R600a为工质性能更佳.研究表明太阳能过热环节对于提高系统发电功率具有较大贡献,但对增加系统发电效率改善不大.还针对具有固定集热面积(1000m2)的太阳能地热发电系统应用于西藏地区可行性进行了分析,发现这种地热太阳能联合发电系统相比于常规地热发电系统,发电能力可提高约10%,对解决该地区的供电紧张状况能够起到一定的作用.