最新刊期
      2019年第40卷第1期
      • 李少聪, 马国远, 薛连正, 周峰
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.001
        摘要：利用自然冷源可有效降低数据中心的冷却能耗，本文研发了一种由旋转气泵驱动的环路自然冷却机组。机组采用R22作为循环工质，在标准焓差室中搭建实验台。研究机组的性能及循环特性，并与液泵驱动环路热管机组进行比较。结果表明：随着室内外温差的增加，气泵机组制冷量与EER呈先增加后下降的趋势，功率始终呈下降趋势。其中，机组在室内外温差25 ℃时性能最佳，制冷量为17.7 kW，机组能效比（EER）为15.2，机组功率为1.16 kW，气泵功率为0.509 kW。而与液泵机组相比，当室内外温差为25 ℃时，气泵机组EER比液泵机组EER高25.5%；在室内外温差10 ℃时，气泵机组EER比液泵机组EER高104.7%。  
        关键词：热管;冷却能力;旋转式气泵;数据中心   
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        发布时间：2024-07-18
      • 刘金伟, 蒋甫政, 何柳, 滕世政, 陈江平
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.008
        摘要：冰箱微通道换热器表面灰尘沉积会导致换热器压降增加，造成换热性能衰减。本文通过搭建换热器积灰模拟实验台，研究了风速、灰尘种类、湿度、是否带电等因素对换热器积灰的影响。结果表明：低速下，灰尘沉积在翅片迎风表面，在较高风速时，积灰向翅片后缘扩展。粉末状灰尘几乎不能堆积，随着灰尘中纤维所占比例的增加，积灰速度也越来越快。当风速为1 m/s，风机固定功率下，100%颗粒状灰尘、95%颗粒状灰尘+5%纤维、92%颗粒状灰尘+5%纤维+3%长纤维三种工况时，空气侧压降增长率分别为8.8%、451.4%、524.9%。95%颗粒状灰尘+5%纤维和92%颗粒状灰尘+5%纤维+3%长纤维工况下风量衰减率分别为31.6%和48.7%。当相对湿度为45%和65%工况时，空气侧压降增长率分别为451.4%和385.6%，风量下降率分别为31.7%和26.4%。不带电和交流电3 V工况下的空气侧压降增加率分别为385.6%和278.3%，风量下降率分别为26.4%和18.4%。  
        关键词：微通道换热器;灰尘沉积;风速;灰尘种类;湿度;带电状况   
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        发布时间：2024-07-18
      • 朱玉鑫, 李红旗, 王东越, 钟志峰
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.016
        摘要：变频空调器能效标准GB 21455—2013中以全年能源消耗效率APF来评价热泵型变频空调器，该指标没有按系统制冷剂种类进行区分，而是对所有制冷剂系统均以相同的系列值进行评价。因此，本文以理论选取和国标规定的两组时间曲线，对几种容量的变频空调器在相同环境影响（取TEWI指标），不同制冷剂种类情况下所产生的能效差异进行了分析研究。结果表明：在相同环境影响下，R290系统需要达到的能效水平明显低于R22、R410A系统，最大差值分别为0.57和0.59（2 HP机国标时间曲线的结果）。最后提出了能效标准应综合考虑制冷剂自身直接影响和系统间接影响，进行制冷剂分类评价的建议。  
        关键词：变频空调;APF;环境影响;能效标准;制冷剂   
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        发布时间：2024-07-18
      • 李敏霞, 王派, 马一太, 王飞波, 代宝民
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.022
        摘要：气源热泵压缩机的性能是适合不同气候条件的热泵的关键。本文回顾了转子与涡旋压缩机的发展历程，早期房间空调器用压缩机为活塞式，后期出现了转子压缩机和涡旋压缩机，压缩机效率得以提升。转子式压缩机和涡旋式压缩机均往适应低环境温度工况的方向发展。介绍了影响这两种压缩机发展的关键技术，改进电机与压缩机的结构来提升压缩机效率，通过变压比、喷气增焓、部分负荷下调节等技术，提升了压缩机系统性能系数COP与综合部分负荷性能系数IPLV(H)。采用直流电机替代交流电机，可提高两种压缩机的电机效率和频率调节范围。通过对涡旋压缩机进行不对称涡旋盘设计，可减小噪音与泄漏量；对转子压缩机的双转子进行对称布置，增大了压缩机的容量。带排气阀的涡旋压缩机可以在一定程度上实现变压缩比，而转子式压缩机有排气阀，在变工况方面具有明显的优势。两种压缩机均可采用喷气增焓技术，实现热泵低环境温度较大的压缩比。  
        关键词：空气源热泵;压缩机;性能系数;环境温度   
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      • 蔡丹丹, 姚喻晨, 张忠斌, 陈智明, 黄虎
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.029
        摘要：本文针对无静压层无变截面、有静压层无变截面、有静压层有变截面（角度分别为arctan (3/40)、arctan (1/10)、arctan (1/8)）5种热泵干燥舱结构，在改变4种入口风速（1.50、2.00、2.50和3.00 m/s）的情况下，对热质交换区内的速度场情况进行了对比实验，得出最优结构。对于该最优结构，在改变3种送风温度（40、50和60℃）的情况下，对其温度场进行分析，校核最优结构的适宜温度范围。结果表明：有静压层且变截面角度为arctan (1/10)的结构最优，推荐入口风速为2.50 m/s，适宜送风温度范围较宽，可根据被干燥物料设定。  
        关键词：热泵干燥舱;实验分析;速度场;温度场   
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      • 金听祥, 王镜儒, 邵双全, 严满泉, 郭宝坤, 吴亮亮
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.035
        摘要：为减少叶片附近的涡流，降低多翼离心风机流场的流动损失和气动噪声，设计了一种具有锯齿形前缘的空调器用离心风机叶片。与常见改型叶片不同，并未从整个叶片宽度方向进行改进，仅从叶轮前盘沿叶片前缘的1/3叶轮宽度处开设锯齿结构。基于几何相似原理和FLUENT软件，对计算得出的不同锯齿结构进行数值模拟，结果显示：锯齿结构主要对聚集在靠近前盘的涡流进行破坏，蜗舌、叶片后缘和叶间涡流较原型叶片也明显减少，且降低了基频噪声。结果表明：在不同转速下，前缘锯齿形叶片多翼离心风机的整机风量较原型机基本不变，噪声值降低0.9~1.2 dB(A)，输入功率降低2.75~3.55 W。说明具有锯齿形前缘结构的叶片，不仅能优化风机的风道性能，还能起到节能降噪的作用。  
        关键词：锯齿叶片;数值分析;多翼离心风机;节能;降噪   
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      • 李慧君, 贾怡琼
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.042
        摘要：本文在自然对流情况下，基于双膜理论和边界层理论，考虑气液界面热阻，建立了滴形管外气液膜厚度及传热系数的数学模型，得到不同初始参数下气、液膜厚度，气、液膜热阻，气液界面热阻、凝液量和传热系数沿管壁的分布规律。结果表明：其他条件不变，随着混合气压力的增大(由81325Pa增加至121325Pa时)，液膜厚度增大(约7%)，传热系数减小(约30%)。随着不凝气体质量含量的增加(由0.1%增加至10%时)，虽然气膜厚度减小(约52%)，但气膜内不凝气体的质量含量增加(约58%)，气膜传热阻力增大(约61%)。对于当量直径相同的滴形管，其他条件不变，滴形管下半部分曲率越大，越易发生液膜分离，传热系数越大。  
        关键词：滴形管;不凝气体;凝结;换热特性   
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      • 杨林强, 刘道平, 杨亮, 朱发明
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.051
        摘要：气泡泵液体提升性能直接影响单压吸收式制冷系统制冷性能。本文以带均流器的多管导流型气泡泵为研究对象，以水为工质，研究了不同加热功率下提升管沉浸比变化对气泡泵连续提升性能的影响。结果表明：在气泡泵开机运行较短时间内，随着沉浸比的提高，气泡泵总液体提升量逐渐减小，与加热功率为1 450 W沉浸比为0.5时相比，当加热功率为1 250 W，沉浸比为0.3时，气泡泵总液体提升量提高3.04 kg；在长时间运行工况下，增加沉浸比能显著提高气泡泵提升性能。对于多管导流式气泡泵，增加均流器能有效优化气泡泵运行状况，提高气泡泵总液体提升量，并增大气泡泵提升效率。  
        关键词：制冷技术;单压吸收式制冷;气泡泵;沉浸比;两相流   
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      • 李超, 陈奇良, 高杲远, 周孝清
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.058
        摘要：气体水合物是一种新型空调蓄冷介质，但由于诱导期长、过冷度大和生长缓慢的问题限制了其工程应用。本文采用均相成核方法，研究促进剂对水合物增长期内的生长速率的影响。实验研究无促进剂和添加了质量浓度为0.1%的十二烷基硫酸钠（SDS）、十二烷基苯磺酸钠（SDBS）、四丁基溴化铵（TBAB）、四氢呋喃（THF）和全氟烷基醚醇铵盐型阴离子Intechem-01（FC-01）的样品在3 ℃下HCFC-141b水合物增长期内的生长情况。结果表明：在水合物增长期内，热力学促进剂TBAB、THF对水合物生长速率提高作用较小，而动力学促进剂表面活性剂SDS、SDBS和FC-01对生长速率提高明显，其中FC-01效果最佳；分析表面活性剂混合液的液滴尺寸，FC-01对HCFC-141b的分散及稳定性最好，液滴平均尺寸稳定在约350 nm，这也说明对客体材料分散及稳定性优异的动力学促进剂能显著提高水合物增长期内生长速率。  
        关键词：蓄冷;相变;水合物;促进剂;表面活性剂;粒度分布   
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      • 贾潇雅, 章学来, 王章飞, 郑钦月, 陈跃, 韩兴超, 甘伟
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.065
        摘要：基于闪蒸理论，设计了一套超声波作用下动态闪蒸制备冰浆的实验装置。研究了同一真空度下不同超声波功率、喷射流量及不同质量浓度的乙醇添加对冰浆真空动态闪蒸特性的影响。结果表明：与无超声波作用相比，超声波对增大水的闪蒸强度作用明显；流量一定时，降温降压速率随超声波功率的增大而增大，较高的超声功率有助于增强水的闪蒸强度，有利于动态制冰；而同一超声功率下随着流量的增大最终平衡压力也越高。较大流量不利于闪蒸的持续进行；乙醇添加剂能促进溶液降温，质量浓度越高，温度降得越低；质量浓度为5%时，可消除溶液过冷度，更利于产生冰晶。  
        关键词：真空;冰浆;乙醇溶液;超声波;流量;过冷度   
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      • 王禹贺, 祁影霞, 车闫瑾, 陈曦, 张华
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.071
        摘要：脉管制冷机在当今社会应用广泛，但目前对脉管内部气体流动的热力动态过程缺乏微观机理研究。本文采用分子动力学模拟方法，建立通道模型，并对通道内进行充气和放气，模拟脉管的压缩和膨胀，进而研究脉管轴向压力、密度、速度和温度随时间的变化。结果表明：随着过程进行，气体轴向的压力与密度梯度逐渐减小，直至达到平衡，但会出现略微的逆向梯度。膨胀和压缩过程在64 ps时，在通道出口附近出现最大速度，分别为775 m/s和864 m/s，且随着反应的进行，最大速度处逐渐向压力低的方向移动。通道内各点压力波与速度波的相位随位置而变。在压缩过程中，通道内靠近封闭端温度较高，可高达500 K，远离封闭端温度较低，可以降至223 K，膨胀过程则相反；一次循环温度场叠加时，在热端处，时间积分的平均值为375 K，在冷端处，时间积分的平均值为244 K，因而有利于热端向环境散热和冷端制冷。  
        关键词：分子动力学模拟;脉管低温制冷机;热力学性质;相位   
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      • 李裴婕, 赵阳, 张学军, 张春伟, 范誉斌
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.079
        摘要：变风量(VAV)送风系统具有传感器数量少、诊断信息不足、故障特征相似等特点，传统被动式故障检测与诊断(FDD)方法难以实现系统故障的有效分离。本文提出一种新型主动式故障检测与诊断方法，通过向系统添加小扰动获取的额外诊断信息，可对被动式方法无法分离的可疑故障进一步诊断。在TRNSYS仿真平台上搭建了可模拟常见故障的变风量空调系统，通过向故障系统添加主动式行为验证方法的可行性与准确性。结果表明：该主动式故障检测与诊断方法可成功诊断出12种变风量末端常见故障，诊断与检测能力较传统被动式方法具有较大提升。  
        关键词：变风量系统;故障检测与诊断;主动式;变风量末端   
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      • 黄荣庚, 龙静, 潘志刚, 陈焕新, 刘江岩, 刘佳慧, 李正飞
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.088
        摘要：本文通过对时间序列的研究分析，提出一种基于自回归移动平均（ARMA）模型来预测地铁站环控系统能耗的方法。首先，对采集的地铁站环控系统能耗数据进行平稳性检验和白噪声检验；然后依据数据样本的自相关系数、偏自相关系数以及AIC准则确定模型最优参数，建立能够有效预测地铁站环控系统能耗的ARMA模型；采用了4种方法对拟合模型的有效性进行检验；同时，利用平均绝对误差（MAE）和均方根误差（RMSE）对模型拟合效果进行分析。结果表明，该方法能够有效提取出能耗数据中有用的信息，对于地铁站环控系统能耗预测具有较高的拟合精度。  
        关键词：时间序列;ARMA模型;地铁站环控系统;能耗预测   
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      • 盛俊, 缪小平, 魏睆, 魏子杰, 邵光明
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.094
        摘要：本文针对地下工程的特点，提出了一种适用于其空调系统能效评价的指标——运行需求能效比，并给出其明确定义和计算方法。并建立了空调系统从整体到局部的能效评价策略，给出各子系统的能效参考限值。选取夏热冬冷地区某小型地下工程为实例，进行空调系统的能效评价，结果表明：该系统在日常维护期处于较低的能效水平，根据评价结果对原工程进行改造，改造后系统总能效提高了18.9%，验证了该评价方法的可行性和合理性。  
        关键词：防护工程;运行需求能效比;运行工况;空气调节系统;热负荷;除湿   
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      • 孙艺臻, 姚晔, 蒋峰景
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.101
        摘要：本文通过纳米纺丝法制备了一类新型聚乙烯醇（PVA）与聚丙烯酸钠（PAAS）的复合纳米纤维膜吸湿材料（NFMs），并对该类材料进行了性能测试和吸附模型验证，与通过溶液蒸发法制备的普通膜（SCMs）进行了性能对比。测试结果表明：在25 ℃、80%RH下，PAAS质量分数为20%的PVA-PAAS复合纳米纤维膜最大吸附量为0.3 kg/kg，相比纯PVA纳米纤维膜吸附剂提高了78%。在复合纳米纤维膜中，约90%的水蒸气吸附在5 min内完成，只需15 min就能达到最大平衡吸附量。同时PVA-PAAS纳米纤维膜具有很快的脱附速率，在15 min之内达到最大脱附量平衡点，是PVA-PAAS普通膜达到平衡所需的时间的1/200。当再生空气状态为45 ℃、4 000 kPa时和50 ℃、6 000 kPa时，吸附的水蒸气量脱除比率均高于80%。由此可见，PVA-PAAS纳米纤维膜能够在低温条件下很好地实现再生，可以利用太阳能等低品位能源。10次循环后，纳米纤维膜的吸附与脱附量、吸附与脱附速率均未发生变化，具有很好的稳定性。  
        关键词：除湿;吸附剂;纳米纤维膜;低温再生;循环稳定性   
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      • 边江, 曹学文, 杨文, 尹鹏博, 刘杨
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.107
        摘要：为揭示入口温度对天然气混合物超声速液化特性的影响，本文建立了双组分天然气混合物超声速凝结流动数学模型，研究了不同入口温度下Laval喷管内甲烷-乙烷混合气体自发凝结过程，结果表明：保持Laval喷管入口压力及组成不变，降低入口温度，混合气体成核位置前移，成核率、液滴半径、液滴生长率、液滴数目、液相质量分数均随之增大，凝结液化效率提高。采用本文设计的Laval喷管结构，在入口压力为6 MPa、入口温度为265 K、甲烷含量为90%、乙烷含量为10%的条件下，Laval喷管内可获得的最大成核率为0.982 2×1021 (m3?s)-1，最大液滴半径为4.719 4×10-7 m，单位质量最大液滴数目为5.070 4×1014 kg-1，最大液相质量分数为7.812 1%。当入口温度高于275 K时，Laval喷管液化效率急剧下降。在实际生产中可通过降低入口温度、减小喷管与外界环境的热量交换等措施来促进天然气的凝结，提高Laval喷管的液化效率。  
        关键词：天然气;液化;Laval喷管;入口温度;凝结   
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      • 赵天宇, 郭开华, 皇甫立霞, 陈莹
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.114
        摘要：本文选用高热稳定性的氨基功能型离子液体3-丙胺基-三丁基鏻甘氨酸盐([aP4443][Gly])水溶液为吸收剂与CO2组成新型吸收式制冷循环工质对。根据已测定的CO2在[aP4443][Gly]水溶液中的溶解度，拟合并外延得到300~510 K，1~10 MPa条件下[aP4443][Gly]水溶液中CO2的溶解度。测定了285~365 K温度范围内不同浓度[aP4443][Gly]水溶液的比热容，计算得到[aP4443][Gly]水溶液的焓值。用两种方法分析了[aP4443][Gly]水溶液对CO2的吸收焓，得到CO2-[aP4443][Gly]-H2O体系的焓值。根据以上数据分析计算CO2-[aP4443][Gly]-H2O单效吸收式制冷循环效率。结果表明：CO2-[aP4443][Gly]-H2O工质对可以在很高的温度环境下工作，在发生温度为393.15 K，蒸发温度为278.15 K时，其制冷循环效率可达0.85，在更高的发生温度下，制冷循环效率可达0.91，说明[aP4443][Gly]水溶液/CO2工质对具有成为新型吸收式制冷工质对的巨大潜力。  
        关键词：氨基离子液体;水溶液;CO2;吸收式制冷   
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        发布时间：2024-07-18
      • 褚俊杰, 黄翔, 孙铁柱, 耿志超, 张鸿, 何华明
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.121
        摘要：本文研发了一种新型逆流式露点间接蒸发冷却器，并对其冷却性能进行了实验研究。在焓差实验室内模拟干燥地区、中等湿度地区、高湿地区等各种工况条件，对该冷却器的湿球效率、露点效率、制冷量等进行测试分析。结果表明：在标准干燥工况（干球温度38 ℃，湿球温度23 ℃），二次空气/一次空气风量比=1.1条件下，该冷却器湿球效率可达105.6%，露点效率可达76%，制冷量为2.83 kW，干球温度温降幅度可达15.2 ℃。模拟乌鲁木齐与标准干燥环境工况的实验结果表明，露点间接蒸发冷却技术在我国西北炎热干燥地区具有极大的优越性和广阔的应用前景。  
        关键词：露点间接蒸发冷却;实验工况;冷却效率;制冷量   
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        发布时间：2024-07-18
      • 成岭, 张婧, 金璐, 李克成, 陶文铨
        2019, 40(1) DOI: 10.3969/j.issn.0253-4339.2019.01.128
        摘要：本文建立了LiBr-H2O吸收式热泵系统的理论模型，对热泵系统的热力学循环进行模拟计算。分析了不同操作参数（包括循环倍率、低温废水入口温度、热水入口温度、高温蒸汽入口温度）对热泵的性能系数（COP）、火积效率、?效率和熵产这4种性能评价指标的影响规律，对比了这4种性能评价标准下的系统性能变化的一致性，并探讨了作为新指标的火积效率是否适用于吸收式热泵分析。模拟结果表明：当循环倍率、热水入口温度和高温蒸汽入口温度增加时，热泵系统性能均变差，只有低温废水入口温度升高时，系统性能才逐渐提高。计算结果表明：在不同的操作参数条件下4种性能评价指标变化并不一致，有些甚至相反，但COP和火积效率的变化趋势却始终保持了很好的一致性，因此说明火积效率也可以用于吸收式热泵的性能分析。  
        关键词：吸收式热泵;COP;性能分析;火积;㶲效率;熵产   
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