最新刊期
2023年第44卷第1期
- 摘要：相变储热技术能够解决热能传递过程中的时空不连续问题，可有效减少热能的损耗，加速中国碳中和目标实现进程。然而，受限于相变材料的低导热特性，实际应用中的相变储热系统均需配置相应的传热强化装置，使系统复杂性和投资成本大幅增加。本文对相变储热技术的传热强化方法进行了简要分类，即单一传热强化技术、组合传热强化技术、多级传热强化技术以及液态PCM流动强化技术，并对后三者的不足进行阐述和说明。同时，基于相应结论，归纳总结了热源与热汇的三种相对几何关系，即扩张式、平行式和收缩式，可有效指导相变储热器结构总体设计。最后，对相变储热技术的未来应用进行了展望，应基于热力学和系统论等知识，从系统层面完成相变储热器的设计，实现热力学性能和经济性的最优。关键词：相变;对流;传热;强化;储热1448|1708|2发布时间：2024-08-14
- 摘要：干燥工艺在工、农业生产中耗能巨大，研究和应用实践表明相比于其他干燥技术，热泵干燥技术具有较好的节能效果和经济效益。CO2作为自然工质对环境友好，而且跨临界CO2循环放热过程具有明显的温度滑移，相比常规工质冷凝温度恒定的亚临界循环，更适合用于热泵干燥工艺。本文阐述了跨临界CO2热泵干燥系统的研究现状,从CO2热泵干燥应用的可行性、系统模型建立与关键参数分析、实验研究以及系统优化等几个方面进行了深入讨论，并总结了各种CO2热泵干燥系统优化方式的优缺点，提出了目前跨临界CO2热泵干燥系统研究中存在的问题，为CO2热泵干燥技术未来的研究应用提供参考。关键词：热泵干燥;跨临界循环;理论分析;实验研究;系统优化1235|1091|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：随着国际社会环境意识的提高，臭氧层破坏、温室效应问题受到持续广泛的关注，越来越多的学者将注意力集中于环保制冷剂。CO2由于简单易得、安全可靠、传热性能和流动性好等优点受到重视。本文对CO2气液两相小型膨胀机的研究进展进行分析和总结，发现：在循环中将节流阀换成CO2膨胀机可以有效提高系统的制冷效率，经过计算得到带膨胀机跨临界CO2循环的制冷、制热效率分别比R134a循环高6.9%、4.6%，比带节流阀的循环高25.76%、16.17%；CO2膨胀机的等熵效率越高，系统制冷、制热效率越大，若CO2膨胀机的等熵效率大于32%，则带CO2膨胀机的系统性能优于带回热器循环的系统性能。不同CO2膨胀机由于结构不同导致效率、泄漏和摩擦损失不同，活塞式、转子式等膨胀机结构简单，但同时泄漏损失也较大；滑片式、旋转叶片式、涡旋式等膨胀机效率得到了很大的提高，但其结构较为复杂，制造较为麻烦，生产成本较高；同时对当前存在的一些问题提出了解决办法，如进行合理的设计减小泄漏与摩擦损失、将压缩功提供给压缩机、在膨胀过程中加入其他气体以及设计可调节膨胀比的CO2膨胀机。目前CO2膨胀机的研究基本都集中于实验室，在工程中应用较少。因此未来应以实验和理论相结合，进一步研究CO2膨胀机效率提升、关键零部件技术开发等问题。关键词：跨临界循环;膨胀机;膨胀功;等熵效率;泄漏;CO21124|1176|1发布时间：2024-08-14
- 摘要：本文对5种低GWP制冷剂/[P6,6,6,14][Cl]工质对在单效压缩辅助吸收式系统中的性能进行了研究。研究的制冷剂包括碳氢（HC）制冷剂R290和R600a，氢氟烯烃（HFO）制冷剂R1234yf、R1234ze(E)和R1233zd(E)。使用NRTL模型对5种工质对的气液相平衡数据进行了关联，并验证了压缩辅助系统相比于传统单效系统的性能提升水平，在此基础上分析了发生温度和吸收温度对于5种工质对的COP、?效率及循环倍率的影响。结果表明：在吸收器入口设置压缩机能显著提升系统COP。5种工质对中，R290/[P6,6,6,14][Cl]的性能最优，而R1233zd(E)/[P6,6,6,14][Cl]最差，COP和?效率的最大差值分别可达0.2774和0.224 5。当发生温度提升时，5种工质对的COP和?效率均存在峰值，而循环倍率均不断降低。当吸收温度提升时，5种工质对的COP和?效率均不断降低，而循环倍率均不断升高。关键词：制冷剂;离子液体;吸收式制冷;性能分析1201|990|1发布时间：2024-08-14
- 摘要：针对制药行业干燥废气处理不完全、异味大、余热无法回收等问题，本文设计了一种由热管、水盘管、热泵等组成的废气零排放热泵系统。通过闭式除湿、废气处理和加热升温，保证了气体的循环再利用质量，从而实现近零排放和余热回收。系统性能实验研究结果显示：在平均送风温度为65.1 ℃，相对湿度为21.1%和风量为12 000 m3/h的条件下，该系统的热泵机组性能系数（COP）为4.7，系统单位功耗除湿量（SMER）为8.5 kg/(kW?h)。对循环气体成分分析显示，热泵机组对废气中挥发性有机物（VOCs）的吸收率为73.2%，且在一个生产周期内系统内不存在不凝性易燃易爆气体的累积。关键词：热泵;热管;干燥;废气处理;闭式循环912|1037|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：航空应用领域中正面临着高功率高热流密度的电子设备冷却难题，传统的单相液冷散热方式已无法应对大于100 W/cm2热流密度的散热需求。本文搭建了泵驱动两相冷却系统地面实验台并设计了系统控制策略，测试系统在多种散热工况下的散热能力和阻力特性并归纳数学模型。结果表明：机械泵驱动两相散热系统散热性能良好，设计的紫铜材质冷板可以有效应对热流密度为120 W/cm2的6 kW集中热源。泵驱两相系统可以有效冷却10 kW的热源，在相同的运行状态下所需工质质量比单相散热系统所需工质质量减少70%。发热元件表面温度可以稳定在63~70 ℃之间，满足芯片表面温度要求，且蒸发器整体的温度均匀性良好，各支路间温差在5 ℃以内。系统相变段阻力在400 kPa以下，阻力特性可由Kim和Mudawar模型描述。关键词：机械泵驱动;两相冷却回路;冷却性能;R134a1060|1516|1发布时间：2024-08-14
- 摘要：大型高层建筑所采用的多联式空调系统中，室外机与室内机之间存在高落差、管路结构中存在众多分支，导致室内机能力的衰减。为提高大型高层建筑中多联式空调系统室内机的能力，需要开发可以快速评估管路分支与落差对于室内机能力影响的仿真软件。本文建立了管路分布参数模型和基于流体网络理论的系统流量分配模型，以准确反映管路内制冷剂的流动特性；建立了室内机换热器分相模型和电子膨胀阀脉冲数快速计算模型，以快速反映室内机的运行状态；开发了分层迭代的求解算法，以提高软件计算的速度。同时采用已有数据进行模型验证，结果表明：各模型的误差均在±12%范围内；常见的多联机结构形式下仿真的计算时间均在1 min范围内。利用仿真软件的算例分析得到：室内机与室外机间的落差每增加20 m，室内机能力衰减2.7%~11.9%；管路中经过的分支个数每增加1个，室内机能力衰减0.4%~9.7%。关键词：多联式空调系统;管路结构;高落差;多分支;室内机能力988|931|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：数据中心室内热环境取决于送风气流分布，而送风系统的几何结构会显著影响送风气流分布。本文对比了4种常用的送风方式，即冷/热通道开放式系统、热通道封闭式系统、机架下送风系统和冷通道封闭式系统。对于每种送风方式，研究了静压箱高度、穿孔率、挡板位置和挡板角度等几何因素对数据中心气流组织的影响。利用ANSYS Fluent建立了288个不同送风方式和配置的CRAC模型。利用SmartAisle?冷通道封闭系统的温度测量数据对模型进行了验证。对比了平均机架温度、平均热点温度以及热性能评价系数和回风温度指数。结果表明：在一定范围内增加静压箱高度或降低穿孔率均有助于提高热性能。分析室内截面温度云图和相关评价指标得出，在冷通道封闭情况下总体性能最佳。最后，在冷通道封闭系统模型中对比了采用\/型和/\型挡板时各因素的影响，得到采用\/型和/\型挡板时的最佳穿孔率均为20%，而最佳静压高度分别为0.5 m和0.6 m。总体而言，\/型挡板比/\型挡板温度分布更为均匀。关键词：数据中心;几何构型;送风方式;热性能评价系数938|858|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：在惯性约束核聚变实验中，为了保证良好的温控效果，TMP套筒上的温度分布需要良好地映射至金腔表面。本文分别对半腔式和全腔式TMP进行数值仿真，研究了氦气压力、凸环宽度和加热带功率等因素对TMP温控效果的影响。结果表明：在相同热边界载荷下，相比于全腔式TMP，半腔式TMP可以实现更大的温度调控范围，具有更好的温控效果；增加腔内氦气压力在一定程度上可以改善TMP的温控效果，但改善程度很小；增设凸环可以明显改善TMP温控效果，且随着凸环宽度的增大，TMP的温控效果随之增强；随着加热带功率的增大，半腔式和全腔式TMP内的金腔内表面最大温差的增速分别为0.38、0.25 K/W，表明半腔式TMP对加热带功率变化更加敏感，具有更好的温控效果。关键词：惯性约束核聚变;冷冻靶;温控特性;数值模拟872|922|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：为研究国内室外造雪机组重要雾化器件核子器的雾化规律，以空气和水为介质，利用高速摄像机和激光粒度分析仪研究了国产KBJD-1型号核子器的索特平均直径、雾化流量和雾化锥角等性能指标的变化规律。结果表明：索特平均直径随供气压力的增加呈指数减小，随供水压力的增加呈指数增加，且随着气液压力比的增大，粒径的变化率逐渐降低；在相同供水压力1.0 MPa、不同供气压力0.3~0.8 MPa的实验工况下，雾化流量与供气压力为负近似线性相关；雾化锥角随着供气压力的增大先增大后减小，在供气压力达到约0.55 MPa时，雾化锥角达到最大值。关键词：室外造雪机;雾化性能;索特平均直径;雾化锥角856|941|1发布时间：2024-08-14
- 摘要：空调、冰箱等家用小型制冷设备提供舒适居家环境的同时，其产生的噪声也成为消费者投诉的关键问题之一。本文运用掺气空化理论对电子膨胀阀进行结构优化，通过加装旁通管将蒸发器入口处的制冷剂引入至电子膨胀阀出口处进行掺气，提高制冷剂局部流动压力，有效地抑制两相流中气泡的破裂，改进后的双旁通电子膨胀阀和四旁通电子膨胀阀对出口处制冷剂气泡破裂产生的噪声具有极大的降低作用。经数值模拟和实验验证研究发现，双旁通电子膨胀阀和四旁通电子膨胀阀比原电子膨胀阀产生的噪声值分别降低2.729 dB(A)和3.778 dB(A)。关键词：电子膨胀阀;流动降噪;掺气空化;结构优化;空化气泡1067|887|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：为同步增强活性炭-甲醇吸附制冷系统的热质传递能效，在压块活性炭制备工艺中引入了炭素前驱体原位CaCl2浸渍嵌合与石墨烯复配过程，制备了中、微孔同步发达的新型炭材料CA-GC及石墨烯复配炭SC-GC；并对其吸附/解吸特性、导热系数及制冷特性进行了对比研究。结果表明：CaCl2浸渍嵌合显著提升了炭表面及炭骨架内部的钙氧化物吸附点位丰度（灰分达到19.38%），从而显著提升了CA-GC的Sokoda & Suzuki平衡吸附量（533.38±6.97 mg/g）和导热系数（1.058±0.77 W/(m?K) ）。石墨烯的复配过程进一步强化了复合炭材料SC-GC的导热系数（2.61±0.15 W/(m?K)）和平衡吸附量（712.84±30.66 mg/g）。当解吸温度为100 ℃，循环时间60 min时，基于SC-GC构建的吸附制冷床连续制冷循环脱附量、制冷量和制冷功率分别达到533.10±14.17 mg/g、486.95±9.79 kJ/kg和973.86±15.28 kJ/(kg?h)。关键词：吸附制冷;活性炭;甲醇;导热系数;制冷功率816|962|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：本文建立了水冷压缩式CO2水合物直接接触蓄冷系统的仿真模型，模拟研究了不同充注压力（3.5、3.6、3.7、3.8 MPa）下蓄冷系统的降温曲线和总蓄冷量。研究发现，降温曲线的模拟结果与实验结果的相对误差依次为4.02%、4.43%、3.38%、1.89%，总蓄冷量的模拟结果与实验结果的相对误差依次为0.82%、3.41%、1.45%、1.81%，所有相对误差均小于5%，说明模型具有较好的预测能力。为了提高实验系统蓄冷性能，采用模型进行系统优化，结果表明：冷却水流量由65 mL/s增至100 mL/s时，系统预冷时间由22.5 min减至20.8 min，系统COP先增加后减少。冷却水流量为95 mL/s时，系统COP最大；冷却水温度由22 ℃升至30 ℃时，系统预冷时间由16.1 min增至21.9 min，系统COP由1.77降至1.53；当充注压力由3.5 MPa升至5.0 MPa时，排气压力由5.4 MPa升至12.1 MPa。当充注压力为5.0 MPa时，排气压力为12.1 MPa，超过压缩机警戒压力，所以低于5.0 MPa的充注压力较为安全。关键词：CO2水合物;压缩式制冷循环;蓄冷系统;模拟;优化841|987|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：混合室直径对两相喷射器的性能影响显著。结合湍流射流理论，本文提出两相喷射器混合室直径的射流分析设计方法：当混合射流的流量增至喷射器的目标总流量时，射流外边界的直径即为最优混合室直径。根据该方法优化某型号CO2喷射器的混合室直径，引射比为0.5时的最优直径为2.4 mm。利用数值模拟研究混合室直径对CO2喷射器性能的影响。结果表明：在相同条件下，混合室最优直径为2.2 mm。当混合室直径为2.4 mm时，喷射器压升为0.9 MPa，相比优化前提高了57.9%。结合射流理论，拟合了无量纲最优混合室直径的关联式。当引射比为0.4~0.8时，无量纲最优直径为1.7~2.1。关联式的预测结果与CFD模拟结果相差-6%~10%，可用于工程上预估最优混合室直径。关键词：喷射器;混合室;两相流;射流;优化860|1092|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：本文对水平微细圆管内R290流动沸腾的流态进行了可视化研究，分析不同管径下流动沸腾换热主要流态形式以及影响因素，基于理论流态图对比分析流态转变规律。实验工况：热流密度1~70 kW/m2，质量流率50~1 020 kg/(m2?s)，饱和温度-10~25 ℃，管径1~3 mm，干度0~1。实验中共观察到8种R290微细通道内流动沸腾换热流态，其中间歇流和波状流为3 mm管的主要换热流态，弹状流和环状为1 mm管的主要换热流态；实测流态图中3 mm管的泡状流、混状流，2 mm管的泡状流，1 mm管的弹状流与D&W流态转变准则较为吻合，而2 mm管和1 mm管的离散流区域匹配性较差；管径的变化对流态有重要影响，随着管径的减小，气泡形状、流态形式、流态分布以及流态转变曲线均发生变化，管径微尺度效应出现。关键词：水平微细圆管;流动沸腾;R290;流态;D&W流态转变准则1058|1000|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：本文对低压制冷剂R1233zd(E)在平行小通道内的流动沸腾换热过程进行了可视化实验研究，分析了制冷剂在平行通道内流型的演变与分布，在此基础上讨论了流型对换热特性的影响规律。结果表明：随热流密度的增加，在通道内观察到泡状流、段塞流、搅拌流和波形环状流；在较高的热流密度下，部分通道出现回流现象。此外，不同通道内流型的分布规律略有不同；通道中局部表面传热系数变化趋势随流型的演变可以分为不同阶段，中部与出口处的局部表面传热系数呈现不同的变化趋势；当干度小于0.1时，表面传热系数几乎不受质量通量的影响；随着干度增加，表面传热系数与质量通量呈正相关关系。关键词：平行通道;流动沸腾;可视化;流型分布;换热特性1134|985|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：超疏水表面能减少液滴的附着，减少液滴存在带来的热阻增加，提高空调、发电和海水淡化的效率。本文实验研究了不同冷表面温度(2~8 ℃)、空气湿度(40%~80%)、倾斜角度(0°~90°)下，超疏水表面冷凝液滴的生长特性，分析不同工况对超疏水表面凝露的影响。结果表明：随着冷表面温度的降低，液滴平均半径和表面液滴覆盖率逐渐增大，冷表面温度越低，液滴生长速率越快；在不同湿度工况下，高湿度下超疏水表面液滴生长较快，但随着时间增加，低湿度下液滴生长半径将超过中高湿度，并且低中湿度工况下冷表面液滴覆盖率远小于高湿度；随着倾斜角度增大，液滴临界扫掠半径逐渐减小，垂直表面相比水平表面液滴覆盖率减少42％。关键词：超疏水;凝露;液滴;液滴半径;表面覆盖率926|1045|0发布时间：2024-08-14
- 摘要：为保证复合热源热泵系统在复杂工况下的稳定运行和进一步优化系统各组件之间合理、高效的能量匹配,本文设计并搭建了基于微热管阵列的太阳能-空气复合热源热泵系统，采用集中参数法建立系统数学模型，分别从系统的发电效率、集热效率、制热功率和性能系数（COP）4个方面基于实验数据进行模型验证与分析，利用控制变量法研究了太阳辐照度和环境温度等参数对热泵系统在光伏/光热-水&空气源热泵运行模式下系统性能的影响，并对其运行特性进行综合评价。结果表明：所建数学模型具有较好的准确性，模拟值与实验值的相对误差均在±15%之间。光伏/光热-水&空气源热泵系统运行模式下发电效率和集热效率均值分别为13.91%和41.14%，COP均值为2.29。此外，当辐照度和环境温度分别以500 W/m2和15 ℃为单一变量时，系统COP分别提升21%和29.8%。关键词：热泵;性能系数;光伏/光热;传热性能919|1016|1发布时间：2024-08-14
- 摘要：为提升储存式冷热饮水机的冷水释放能力及降低能耗，本文提出了采用多层分水器替换单层分水器，延缓饮水机冷罐内常温水与冷水之间混合强度的实现思路。建立了多层分水器中结构参数与各层冷水温度、冷水量的数学关系，以及多层分水器结构参数的优化方法。给出了对于现有采用单层分水器储存式冷热饮水机，替换为多层分水器的优化设计实例；进行了样机的制作与性能测试。实验结果表明：在环境温度为32 ℃，冷水量释放能力相同的情况下，优化后的储存式冷热饮水机待机能耗可下降15%。关键词：储存式冷热饮水机;待机能耗;冷水供给能力;结构设计964|1142|0发布时间：2024-08-14
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