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2023年第44卷第5期
- 摘要：本文提出了利用电动压缩式大温差供热机组与大温差长距离供热技术相结合的“零碳供热”模式，其适应了电网与热网的运行特性，将两者有机的联系起来，实现了以“绿色电力”为主的供电模式和以零碳的工业余热为主的供热模式，因此成为“热电协同”的关键设备。经过本文论证并且经济性可以达到热电联产相当的水平，可以大幅降低长输网回水温度从而增加热网的输送能力；而且其回水温度可以很低，结构紧凑，工况限制和空间限制更少。为验证这一技术路线的可行性，本文对实际应用于运城市的0.5 MW机组在2020—2022年度两个供热季的运行性能进行了实测与分析。测试结果表明：机组在0~100%运行负荷范围内均能稳定高效运行；仅计算电动压缩式热泵部分的性能时，最小供热COP为6.5，最高供热COP为13.1，全年运行平均供热COP为8.3。热网一次网回水温度最低可以降至比二次网回水温度低33 K，最低回水温度可达15 ℃；相对燃气锅炉投资回收期为4年。关键词：零碳供热;热电协同;电动压缩式热泵;大温差长距离输送供热;COP705|1068|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：螺杆机械的端面压力分布是计算轴封泄漏与动力特性的首要前提。不同于其它机型，螺杆机械的端面压力分布不仅与工况参数有关，还与转子设计参数密切相关。为了研究螺杆机械轴封泄漏特性，本文建立了端面压力非均匀分布模型与轴封泄漏模型，通过实验数据的对比，验证了轴封模型的准确性，并进一步研究了不同工作压力、内容积比以及轴封出口压力下，端面压力分布与轴封泄漏量的变化规律。结果表明：螺杆膨胀机端面压力呈非均匀分布，且端面平均压力远小于工作压力。端面平均压力和泄漏量均随工作压力的增加而近似线性增大，随内容及积比的增大而降低。当工作压力从500 kPa增加到至800 kPa时，端面平均压力增长了12%，泄漏量变为原来的3.8倍；当内容积比从3增至5时，端面平均压力减小了7.4%，泄漏量降幅高达50%。泄漏量随迷宫密封出口压力的增加而降低，且降幅逐渐增大，当出口压力从100 kPa升高至300 kPa时，泄漏量降低了37%。关键词：螺杆膨胀机;端面压力;泄漏;轴封576|872|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：吸气阀作为J-T节流制冷机用有阀线性压缩机的核心部件，其位移特性会直接影响有阀线性压缩机性能。为了揭示吸气阀片位移特性，本文建立了阀片位移模型，理论分析了阀片厚度、升程和运行频率对阀片位移变化的影响，搭建了可视化实验台，测量并研究了不同工况下的阀片位移变化和压缩机效率。结果表明：采用0.2 mm吸气阀片厚度，0.38 mm升程时现有的有阀线性压缩机可获得最佳性能。设计合理的阀片升程限位器高度，可提高压缩机性能，同时阀片形变及冲击所受应力较小。运行频率较低时，阀片产生颤振现象，压损增大。该研究结果可为簧片阀组的优化和可靠性设计提供参考。关键词：有阀线性压缩机;吸气阀片;可视化;位移特性;压缩机效率591|894|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：-80 ℃低温冷库在血站、医院以及医疗研究机构的应用越来越多，目前该温区低温冷库多为传统的复叠式制冷方式，本文设计了一座采用斯特林制冷方式的小型-80 ℃超低温冷库。基于斯特林制冷机低温效率高的优点，结合低温冷库和斯特林制冷机的特点，设计了一座容积为8 m3的-80 ℃低温冷库，分析了低温冷库的结构特点，研究了真空绝热板和聚氨酯发泡层组成的复合绝热层结构，给出低温冷库漏热损失计算方法。基于冷库热负荷选配课题组研制的斯特林制冷机，开展实验研究并验证了设计方案的可行性，单台斯特林制冷机在200 W输入功空载条件下10 min以内制冷温度可达-80 ℃，50 min后最低制冷温度稳定在约-160 ℃，在500 W输入功下制冷量为180 W，对应COP为0.36。关键词：冷库;热负荷;低温制冷机;斯特林循环563|791|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：严重的能源和环境危机阻碍了可持续发展和实现“双碳目标”，因此数据中心必须开发更节能高效的机房环境制冷系统。本文设计了间接-直接蒸发冷却冷水机组耦合热管背板系统，在高湿度地区数据中心全工况共4种运行模式。建立系统各部件数学模型，以南京为例，冷水机组供回水温设计为10/16 ℃，计算结果表明全年可利用自然冷源的时间占59.9%，其中完全自然冷源时间占42.6%；供回水温度提高，可利用自然冷源时间相应延长。同时通过实验探究影响背板末端性能的相关因素及影响程度，冷源不同供回水温度对背板制冷性能影响较大，温度提高使制冷量减小；CDU与背板安装高度差在满足制冷剂循环动力要求后对背板性能影响不显著；换热器铜管管径由7 mm减小至5 mm，制冷量和送风风量有所提升。关键词：蒸发冷却;热管背板;数据中心;全工况运行;制冷性能603|948|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：转轮除湿以结构紧凑、除湿效率高、能够实现连续除湿再生过程等特点，逐渐成为空气除湿领域中的主流。为了有效解决传统除湿转轮系统能耗较高的问题，本文首先构建了除湿转轮数值模型，并通过实验进行验证。在此基础上，引入权值因子把系统能耗及除湿性能结合起来作为优化目标，提出以改进PSO为求解算法的转轮除湿系统节能优化控制模型，并对不同权值因子、环境含湿量及环境温度下的节能优化效果进行分析。结果表明：当权值因子λ=0.3时，既能满足出口含湿量的要求，又能使能耗节省率达到最高；当环境含湿量在16~22 g/(kg干空气)范围内，平均能耗节省率为76.4%，最大能耗节省率为95.6%；当环境温度在24~30 ℃范围内，平均能耗节省率为40.2%，最大能耗节省率为42.1%。关键词：除湿转轮;数值模型;优化控制;PSO;节能510|917|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：多联机空调系统在建筑中已得到广泛应用，在多联机的运行中，软故障较为常见，且难以识别，使系统效率下降。本文以一维卷积神经网络作为基分类器，提出一种基于分类器链的多联机软故障水平辨识模型，使用室外机脏污故障的实验数据，以故障诊断模型为基础设置了基分类器的结构及参数，提出两种新的对数据标签的编码方式。在初步建立软故障水平辨识模型之后，对基分类器中的卷积核数量进行了进一步调整，并提出放大系数以改进标签的编码方式。结果表明：改进后的分类器链模型对室外机脏污故障的诊断准确率可达96%以上，提高2%~3%，且本文提出的编码方式不会将故障工况诊断为正常工况，适合在分类器链模型中使用。关键词：多联机;故障检测与诊断;故障程度辨识;分类器链;卷积神经网络477|751|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：基于分布参数三维模型建立了分体式家用空调室内机小管径换热器的仿真模型，得到了总传热量、显热量、潜热量、制冷剂侧压降以及空气侧压降等参数。研究了管长、制冷剂流量、风量、空气入口温度及空气入口相对湿度在不同工况下对换热器性能的影响，结果表明：针对本文研究的5 mm管径换热器，性能最优时对应的管长区间为0.6~0.7 m，不仅可以保证较大的传热量，同时使得压降处于较低水平。由于传热系数与有效传质时间的综合影响，当风量处于600~700 m3/h区间时，制冷工况下的潜热量达到极大值426 W。随着空气入口温度的升高，制冷工况下的显热量也会出现先增大后减小的趋势。关键词：小管径换热器;分布参数模型;传热量;压降566|1018|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：R32已成为家用空调器的主流制冷剂，其换热性能受到溶入其中的润滑油相溶性影响，为此需要确定有利于提升换热性能的最佳相溶性。本文通过实验测试R32与完全互溶、部分互溶和完全不互溶的润滑油形成的混合物在换热管内的流动沸腾传热系数与压降，研究了相溶性导致的R32-润滑油分层现象及其对于换热与压降的影响机制。为覆盖空调器实际运行工况并体现R32与润滑油的不同相溶性，实验工况选取蒸发温度为-5~15 ℃，平均干度为0.2~0.7，平均油浓度为1%与5%。实验结果表明：三种油品中部分互溶润滑油的传热系数最高，压降最低；当蒸发温度为5 ℃、干度为0.7、平均油浓度为5%时，部分互溶润滑油相比于完全互溶与完全不互溶润滑油的优势达到最大，传热系数最大提升幅度分别达36.8%和357.8%，压降最大降幅分别达9.0%和58.2%。在三种油品中，部分互溶润滑油表现出最好的换热及压降特性，具有更好的应用前景。关键词：R32;润滑油;相溶性;流动沸腾;传热系数605|738|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：为解决动力电池工作过程中温度过高的问题，本文基于结构理论提出了一种双层工字形流道液冷板。通过充放电实验建立电池的产热模型，然后利用FLUENT软件建立液冷板的计算流体力学模型。通过正交实验设计研究三个结构参数（长度比、宽度比和流道厚度）对温度和压降的影响，得出最佳组合方案：长度比为0.70、宽度比为0.85、流道厚度为2.5 mm。此外，讨论不同入口速度对液冷板性能的影响。最后，将工字形流道与蛇形流道在相同传热面积和入口速度的条件下进行综合性能对比。结果表明：随着流速的增加，液冷板的最高温度下降了17.493 2 K，表面温度标准差下降了63.4%，最大压力增加了726.789 Pa。工字形流道液冷板的最高温度比蛇形流道液冷板降低了1.333 0 K，表面温度标准差降低了1.386 5 K，压降相比于蛇形流道降低了24.38%。关键词：电池冷却;板式换热器;工字形流道;传热系数587|931|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：在“双碳”目标指引、《基加利修正案》正式生效的背景下，大力发展氢燃料电池汽车已然成为交通载运领域实现节能减排、助力碳中和的重要方案之一。然而，目前的氢燃料电池汽车存在工作温度区间窄、热管理工质温室效应、热管理系统相对独立而导致效率较低等问题。针对上述问题，本文文提出一种基于跨临界CO2技术的热泵空调热管理一体化系统，利用多种控制算法，实现整车级别内乘员舱与质子交换膜氢燃料电池的综合热管理方案，应用AMESim系统建模仿真平台进行模型搭建，并综合分析仿真结果。结果表明：该新型热管理系统可保证在任意行驶条件下，乘员舱和电池模块快速达到理想温度并保持稳定，且在全工况范围内具有更佳的能量利用效率，相比于传统独立热管理系统更加高效节能。关键词：氢燃料电池汽车;热管理;CO2热泵;AMESim718|1013|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：为探究车辆环境温度对驾驶人认知能力的影响机制，本文搭建了车辆模拟驾驶平台，研究了不同环境温度(20、23、26、30 ℃)下驾驶人的生理参数、心理感受及认知能力的变化规律。结果表明：随环境温度的升高，驾驶人认知能力下降，心率显著上升，热感觉、热舒适与脑力负荷得分增加，环境接受度、工作满意度与工作意愿得分降低。在20 ℃时，认知能力测试用时更短，错误次数更少，驾驶人能够保持较高的认知能力；在23 ℃时，驾驶人主观热舒适度达到最佳；在车辆环境温度超过26 ℃时，应注意手心、前额和背部的防汗保护。因此，为达到较高的认知能力和热舒适，车辆环境温度应保持在20~23 ℃之间。研究成果可以为车辆驾驶舱环境温度标准设计和安全驾驶提供参考。关键词：汽车乘员舱;热环境;认知能力;人体热舒适度;生理反应520|743|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：本文以电动汽车前端冷却模块为研究对象，建立了倾斜角度为0°、15°、30°、45°、60°的低温散热器模型，对其性能进行了数值模拟，并通过实验进行了验证，结果表明：相同流速下，倾斜角度越大，低温散热器的换热性能越好，阻力越大，综合性能越差。通过固定进气格栅位置，建立了不同倾斜角度的带有导流罩壳的低温散热器模型进行了模拟和分析，随着倾斜角度的增大，罩壳阻力降低，低温散热器的风量分布均匀性和换热性能提高，但阻力增大，综合性能变差。通过优化罩壳结构，提高了风量均匀性，降低了罩壳和低温散热器的阻力，改善了换热性能，倾斜角度越大，冷却模块综合性能越好，综合考虑前舱布置得到倾斜角度在45°~60°区间更具应用性。关键词：冷却模块;罩壳;倾斜角度;性能;强化传热系数;风量分布617|1035|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：喷嘴作为室外造雪机成雪过程重要的雾化部件，是决定成雪速率和成雪量的关键。本文针对国产室外造雪机用旋流结构喷嘴，搭建了通用的雾化性能测试装置，研究了供水压力对喷嘴雾化效果和液滴与环境换热表现的影响。结果表明：旋流结构喷嘴雾化发展过程的低心纺锤状，其锥角随压力变化显著，雾化效果较差；而高压段流体呈空心锥状，锥角相对稳定；雾化稳定后，喷嘴的流量随压力进一步提高，索特平均粒径（Sauter mean diameter，SMD）则逐渐降低，雾化锥角稳定在约76°；同时压力升高可缩短喷雾换热至环境温度的时间，表现为更高热传递效率。研究结果可为高性能雾化部件结构设计提供理论支撑。关键词：室外造雪机;旋流喷嘴;喷雾;水滴粒径543|859|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：在北京冬奥会的推动下，国内冰雪产业迅速发展，特别是人造雪场的发展，给人工造雪的雪量和质量提出了更高的要求。目前的研究表明，人工造雪的质量与其喷雾场中液滴粒径分布息息相关，且液滴粒径分布不仅受到液滴碰撞、聚合、分离的影响，还受到人工造雪系统喷嘴间距分布的影响。因此,本文采用PIV系统和粒度仪测定了由气液混合式人工造雪系统经两个喷嘴雾化产生的喷雾场的整体形貌和液滴粒径分布，以此来研究人工造雪系统的气液质量混合比（gglr）和喷嘴间距对喷雾场中液滴粒径分布的影响。研究结果表明：随着gglr的增大，喷雾场的整体形貌呈向内收缩的趋势，且在喷嘴正下方液滴平均粒径存在最小值，而当gglr不变时，双喷嘴间的干涉现象随喷嘴间距的减小而增大，液滴的索特平均直径在随轴向距离增大而增大的同时，随径向距离的变化呈m型分布。关键词：人工造雪;粒径分布;气液混合比;喷嘴间距512|789|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：本文实验研究了流速为1.0~2.5 m/s、质量含冰率为10%~30%、初始粒径为350~550 μm条件下的冰晶粒径演化规律，分析了流速、冰晶颗粒浓度及初始粒径对冰晶粒径演化规律的影响。结果表明：过冷法制备的冰晶粒径分布符合对数正态分布；在湍流条件下，出口平均粒径明显小于进口，表明破碎比团聚对冰晶粒径演化的影响显著，使大粒径冰晶颗粒减少，小粒径冰晶颗粒增多；大粒径的冰浆颗粒更容易破碎成小粒径颗粒，并且随着流速的增大冰晶粒径破碎作用更显著。当质量含冰率为10%，速度由1.0 m/s增至2.5 m/s时，进出口平均粒径差（Δd32）由16.1 μm增至34.6 μm，这对冰浆的安全输运具有重要的指导价值。关键词：冰浆;粒径演化;团聚;破碎505|864|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：冰浆具有良好的储冷和流动换热能力，应用前景广阔。本文选择大豆油作为油相，复配Tween80和AEO-3为表面活性剂，戊醇为助表面活性剂，用Shah法制备了微乳液。实验考察了油相与表面活性剂的质量比、表面活性剂的HLB值、表面活性剂和助表面活性剂的质量比（Km值）对微乳液增容水量的影响，筛选出了微乳液制备的最佳配比：油相与表面活性剂的质量比为1:4，Tween80与AEO-3的质量比为6:4（HLB值为11.6），Km值为2:1。选择该配比下含水量为50%的微乳液，对其粒径、电导率和稳定性进行了测试分析。利用该微乳液制备了冰浆，研究了冰浆的蓄冰率、表观黏度和循环稳定性。实验结果表明，50%含水量的大豆油微乳液为W/O型微乳液，循环稳定性良好，且制备的微乳液冰浆有较高的蓄冰率和良好的流动性。关键词：微乳液;冰浆;蓄冰率;循环稳定性;大豆油471|689|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：乙醇浆体因其在标准大气压下温度与常温（25 ℃）温差较大、显热蓄冷量大等特征，可作为冷链运输市场的蓄冷介质。在应用中乙醇浆体的流动特性（尤其压降）是很重要的特征参数。本文结合Gidaspow提出的以颗粒相动力学为基础的双流体模型，利用FLUENT研究了水平直管内乙醇浆体流动压降随含固率和流速的变化规律。当流速从0.51 m/s增至0.92 m/s时，含固率从10.4%升至30.5%时，压降从5.184 kPa/m增至63.707 kPa/m，模型与实验测量变化规律一致，实验结果与数值模拟结果平均偏差为12.8%。关键词：蓄冷介质;乙醇;压降特性;固液两相450|756|1发布时间：2024-07-18
- 摘要：本文以组合蓄冷板为研究对象，提出一种箱内温度场均匀可控的组合蓄冷板式医药冷藏箱的设计方案，以此优化医药冷藏箱的热性能表现。首先搭建了实验平台，依据组合式蓄冷原理设计医药冷藏箱和组合蓄冷板，从等质量方案和等相变潜热方案的角度分别对比蓄冷板中相变材料（正十四烷、CaCl2?6H2O、水两两组合）内壁温度变化、蓄冷时长的表现，发现蓄冷板内层采用1.5 kg正十四烷、外层采用1.5 kg CaCl2?6H2O的等质量组合方案性能最优。在此基础上对比了性能最佳的蓄冷板在医药冷藏箱中不同摆放位置（两侧平放、两侧叠放、对角摆放、四周摆放）工况下，在2~8 ℃条件下的蓄冷时长、温度平均值、最不均匀系数和释冷速率。结果表明：对角摆放的组合蓄冷板蓄冷时长最大；四种摆放方式的温度平均值均在2~8 ℃工况内；两侧叠放时最不均匀系数最小；两侧叠放时箱内蓄冷板释冷速率最快。考虑到温度均匀优先原则，两侧叠放的等质量组合方案的蓄冷板蓄冷效果最好。关键词：医药冷藏箱;相变;组合蓄冷板;温度分布;摆放位置513|846|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：固体表面玻璃化冷冻方法（SSV）及其变式在细胞冻存领域应用越来越广泛，但多基于实验和经验，缺乏仿真分析和物理机理解释，影响相关技术的通用化设计和研发效率。本文以质量分数35%的丙二醇溶液为对象，考虑冷冻过程的非等温结晶特性，建立了耦合非等温结晶源项的SSV方法传热模型，研究了预冷温度、样品体积和形状对实施SSV方法的液体温度与结晶特性的影响。结果表明：该模型可以有效揭示冷冻过程中液滴样品内部的温度及结晶度变化规律。样品结晶危险区位于远离低温表面处，且最易结晶点不一定位于液滴顶点。预冷温度越低，冷冻样品体积越小，形状越扁平，样品降温速率越快，越容易实现玻璃化冷冻。关键词：细胞冻存;固体表面玻璃化冷冻;预冷;快速降温;非等温结晶497|887|0发布时间：2024-07-18
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