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2024年第45卷第1期
- 摘要：自复叠制冷技术因具有较宽的制冷温区、结构简单且运行可靠等优势，在普冷以及深冷领域具有广阔的应用前景。自复叠制冷循环的新流程构建与混合工质的多元化已进行了广泛的研究，但如何主动调控系统内混合工质的组分浓度进而提升系统性能一直是技术瓶颈和研究难点。首先综述了国内外关于自复叠制冷系统的总体研究现状，阐述了其循环流程构建的发展历程。然后，总结了影响系统效率的组分分离与组分偏移特性两方面的研究进展。文中从制冷循环改进与关键元件—气液分离器性能讨论了组分分离方面的研究，并总结了组分迁移的原因、组分迁移特性的研究现状以及相积存的理论计算模型。在此基础上，介绍了现有研究中对于自复叠制冷系统工质组分浓度调控的方法。通过总结自复叠制冷技术在以上四方面的研究现状，提出未来领域内应重点关注的研究方向——组分优化调控，为进一步提升自复叠制冷系统性能提供借鉴与参考。关键词：自复叠制冷;混合工质;组分分离;组分迁移;组分调控1750|1193|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：随着人们环境保护意识的加强，天然工质制冷剂重新受到研究人员的关注。空气是一种安全且对环境绝对友好的天然制冷剂，未来，压缩空气制冷循环有望成为传统蒸气压缩制冷循环的潜在替代品。压缩膨胀机作为压缩空气制冷的核心部件，其工作效率对机组性能有直接影响。为了设计出能够配合膨胀机高效工作的离心压缩机，需要对传统的设计方法进行一些修正。本文将质量、动量、能量守恒与射流尾迹区理论相结合，并将传统的离心压缩机相关参数推广到较低压力的范围中，提出了一种与现有的涡轮膨胀机相匹配的离心压缩机几何参数的设计方法。使用该方法为现有的膨胀机设计了对应的离心压缩机，并利用其他学者分析过的离心压缩机模型对该方法进行验证，利用计算流体力学方法(CFD)对压缩膨胀机变工况下的工作性能及对膨胀功的利用率进行模拟分析。按本方法设计的离心压缩机在设计工况下能够以高于92%的效率利用膨胀机的输出功。在变工况条件下能够以高于88%的效率利用膨胀机的输出功，并且在设计质量流量附近能够顺利运行。关键词：空气压缩制冷;压缩膨胀机;离心压缩机设计;膨胀功利用率1379|958|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：为研究一台冷水机组用双螺杆制冷压缩机的压力脉动特性，本文测录了压缩机压缩及排气过程的瞬态压力变化，解析其压力脉动频域特性，研究了运行转速和冷凝温度对压力脉动特性的影响，对比了压缩机采用变频与变滑阀两种容量调节方式在相同制冷量下的压力脉动、噪声和热力性能。研究结果表明：压缩腔压力脉动来源于转子工作容积内压力周期性升高，并受齿间多通道泄漏过程的影响；排气腔压力脉动来源于工作容积与排气腔的周期性连通与脱开，受排气压力及气体质量流量等因素影响。随着转速的升高，排气腔压力脉动从转速为1 380 r/min 时的58.6 kPa升至4 200 r/min时的141.0 kPa。随着冷凝温度升高，压力脉动幅值从34 ℃时的132.0 kPa升至57 ℃时的314.0 kPa。在相同制冷量下与容调滑阀相比，双螺杆制冷压缩机采用变频的容量调节方式在压力脉动、噪声和热力性能方面均具有显著优势，压力脉动降低54.6%以上，噪声值下降2.9 dB(A)以上，COP提升5.5%以上。关键词：双螺杆制冷压缩机;压力脉动;噪声;变频1366|662|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：元器件的小型化和性能的提升使电子器件功率不断提高，优越的散热性能对于保证电子器件的可靠性具有重要意义。本文搭建了泵驱动的制冷剂相变冷板冷却实验系统，设计加工了4块不同材质（铜、铝）和流道高度（10、15 mm）的相变冷板，对散热功率为200~1 000 W、热流密度为4.4~22.2 W/cm2的集中热源在制冷能力3~11 kW和不同热源位置时的冷板换热性能、阻力特性及泵功耗进行了研究。结果表明：相变冷板换热性能优越，在应对散热量期1 kW、热流密度为22.2 W/cm2的集中热源时，传热系数最高可达26 kW/(m2?℃)，在系统总阻力小于20 kPa、制冷剂泵功耗小于20 W时可以实现模拟热源表面与制冷剂温差小于15 ℃，可以利用天然冷源进行散热，实现节能；相变冷板的换热特性可以由翅片效率计算式和Kandlikar传热关联式进行描述，使用理论公式计算出的冷板温差与实际值偏差小于1 ℃，可以指导冷板流道设计。关键词：泵驱动;高热流密度;相变冷却;冷板;传热特性;R134a1396|649|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：气液两相流体板内均匀流动分配是影响制冷用钎焊板式换热器性能的重要因素。本文通过计算流体力学数值模拟软件对两相制冷剂R410A在人字波和点波板内流动分配特性进行了研究，对比分析了两种板型压力分布、速度分布和液相体积比分布，发现人字波板压力、速度和液相分布相对均匀，板中心速度和液相分布略高于两侧，而点波板呈现进出口近侧流速显著高于远端而液相分布显著低于远端的分布特点。提出了用当量断面平均两相流量偏差和平均液相流量偏差对板内流动分配均匀性进行评价。结果表明：人字波板较点波板，气液两相侧向流动和分配较好，二者平均两相流量偏差分别为14.2%和39.6%，平均液相流量偏差分别为15.6%和41.3%。分析表明圆型点波结构流动方向上存在直通截面，侧向流动弱化，因气液流速差异导致两相过早分离，造成气相短路。能够控制直通截面大小和产生二次涡阶结构的“鱼鳞”点波结构可有效增强侧向扰动，改善点波板的气液两相表面流动和分配均匀性，其平均两相流量偏差和平均液相流量偏差分别为7.6和8.9%。关键词：均匀分配;数值模拟;板式换热器;蒸发器;制冷剂1430|614|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：目前，微流体的精确线性降温是微流控技术在医学和生命科学等领域发展应用过程中面临的难题。为实现微流控芯片目标区域的线性降温，本文设计了基于热电制冷的微流体芯片温度调控系统，通过数值模拟和实验测试，实现了电流、制冷量及微流体温度之间的线性耦合响应。结果表明：常规恒定电流驱动热电制冷器时，微流体样品池降温过程线性度仅为0.598，采用单一函数非稳态电流可显著提升微流体降温的线性度，但在不同时间段仍存在冷量盈余与缺口，无法满足线性降温的精度要求。因此，将多种电流波形耦合获得了实现热电冷却微流体线性降温的非稳态过渡电流机制，最终实现了微流体在-19~26 ℃与24 ~ 42 ℃/min之间的线性降温，线性度在0.998 1以上，并通过实验验证了热电冷却微流体线性降温机制的准确性。关键词：热电制冷;微流控;线性降温;降温速率;非稳态电流1283|639|0发布时间：2024-07-18
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用于温室降温的透明辐射薄膜研究优秀论文
摘要：为了缓解夏季温室内高温导致的作物减产、绝产问题，本文给出了一种适用于夏季温室降温的辐射制冷薄膜。通过在常规近红外反射材料表面结合透明辐射层，可强化薄膜自身的天空辐射制冷效果。实验测试确定了该薄膜在不同波段的光学属性，其中光合有效辐射波段透射率为65.9%，近红外波段透射率为20.9%，中红外波段反射率为88.1%。利用温室环境模型对比不同材料覆盖下的温室气温与降温能耗。模拟结果表明，该薄膜可使上海地区密闭温室内部温度降低11.4 ℃，选择反射层与透明辐射层的降温贡献分别为6.8 ℃与4.6 ℃。使用该薄膜，可使主动降温温室的热泵能耗降低26.9%，节能增产效果显著。关键词：辐射制冷;数值模拟;光谱选择性;红外辐射1253|780|0发布时间：2024-07-18 - 摘要：太阳辐射是影响室内空调负荷的重要因素，当阳光直射人体时，影响人体与周围环境热交换，进而影响热感觉，人体处于热中性的环境温度的变化关乎空调系统能耗和人体热舒适。本研究在人工气候室进行冬季实验，利用太阳辐射模拟装置控制太阳辐射强度，受试者穿着典型服装，分别进行静坐与两种步速（3.2、5 km/h）活动，测试生理参数并进行热感觉问卷调查，分析太阳辐射与活动水平共同作用下，人体与周围环境间的换热特性，研究热舒适区偏移规律。结果表明：有太阳辐射时，随着活动强度增加，蒸发换热量占比增加，对流换热与辐射换热占比减小，热舒适区向下偏移，冬季人体维持舒适状态所需的环境温度降低。为该条件下空调室内设计参数的设定提供一定参考，使空调系统更节能。关键词：太阳辐射;活动水平;换热特性;热舒适区;热感觉1298|715|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：为解决传统开式转轮除湿空调系统再生排风能量浪费的问题，本文提出了可高效回收再生排风空气显热和潜热的太阳能驱动闭式转轮除湿空调系统，利用TRNSYS软件对系统进行建模，模拟研究了冷水流量比和新风比对系统性能的影响和系统动态性能，并对模拟的准确性进行实验验证。结果表明：模拟结果与实验结果的相对误差最大为±9.8 %。太阳能驱动闭式转轮除湿空调系统的最优冷水流量比为1：5：4。系统在广州地区整个制冷季（6月1日—9月30日）平均电力COPe为2.4，平均热力COPth为2.1，累计取水量为25.66 t，热回收量为9.70 MW。相比于太阳能驱动开式转轮除湿空调系统，太阳能驱动闭式转轮除湿空调系统平均COPe和COPth分别提高42.1%和69.2%，二氧化碳排放量减少29.3%。关键词：空气调节;转轮除湿;太阳能;热回收;TRNSYS模拟909|498|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：本文围绕蒸发式过冷水制取流态冰，提出了一种新型的基于转轮除湿的流态冰制取系统，通过转轮除湿营造低水蒸气分压力环境，实现水滴的管外过冷，避免了传统过冷水法的冰堵问题和真空法能耗高的问题，并且同溶液除湿型制冰方法相比，系统设备简单且除湿效果更好，实现了水滴更大的过冷度，依靠系统自身的冷凝热即可满足转轮再生需求。构建了完整制冰系统并分别建立了转轮除湿模型、二氧化碳热泵模型和蒸发制冰模型，通过模拟分析初步验证了系统的可行性与高效性，并研究了主要运行参数对系统性能的影响。结果表明：在最佳运行工况下，新型流态冰制取系统的制冰性能系数比传统过冷水法提高了25.9%，单周期制冰量提高了4.3倍。关键词：蒸发;转轮除湿;流态冰;二氧化碳热泵;性能系数547|599|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：本文基于维持动力电池合适工作温度区间的目标和保证电池在各个应用场景下安全高效运行的考量，针对某款标准箱动力电池包设计了冷板和浸没式的冷却系统，进行了结构优化，并对比研究了二者的冷却性能。结果表明：经过结构优化后，采用冷板冷却的电池包，出口压降为30 Pa，电池表面最高温度为31.65 ℃，电池表面最大温差为6.51 ℃；采用浸没式冷却的电池包，电池周围采用2 mm绝缘浸没工质包裹，一个标准箱工质充注量为10.93 L，出口压降为22 Pa，电池表面最高温度为28.49 ℃，电池表面最高温差为2.39 ℃。对比模拟结果与实验结果发现，各项性能数据偏差在2%以内，仿真模型具备较高的精度。对比冷板和浸没式冷却系统的冷却效果，优化后的浸没冷却系统，冷却效果优于原冷板冷却系统，进口流量从4 L/min降至2 L/min，降低了工质泵耗，同时电池表面最大温差降低了4.12 ℃，提高了电池表面的温度均匀性。研究表明，相比于冷板冷却，浸没式冷却在降低电池表面平均温度、最高温度与表面温差方面效果更显著。关键词：动力电池;冷却板;浸没冷却;绝缘工质;温度均匀性623|605|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：本文基于江苏无锡某典型厂房土壤源热泵空调项目的实测数据，以地源侧系统总能耗最低为目标，构建设备模型对地源水泵运行工况进行优化，并与两种传统控制策略的运行效果进行对比，据此提出进一步的优化建议。结果表明：基于负荷的优化控制策略，其节能效果要明显优于定频控制策略，冬夏季典型测试日平均节能率分别为28.33%和13.27%，相比于5 ℃温差变频策略节能了3.61%和 2.21%。适当增大地埋管的埋管深度或管径，可以进一步提升该优化控制策略的节能效果。传统的定温差控制策略在负荷率大于60%时，可在5 ℃基础上将温差增加1~5 ℃以提升节能效果。关键词：土壤源热泵;地埋管换热器;变流量;供回水温差;节能率510|518|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：针对冷水机组中常见的7种故障，本文基于交叉熵损失函数和随机梯度下降算法建立了多目标异权重回归模型，进行故障诊断。该模型较常规的机器学习分类模型简单，无需迭代，计算速度快，且为显式模型（非黑箱），可直观分析各参数对每类故障的重要程度。与传统的单目标回归模型相比，故障诊断性能优势显著，在不同特征集合下，性能最低提升40.50%。对比不同文献中特征集合在本模型中的效果，并提出了新的特征集合，正常运行及7类故障的总体诊断准确率可达89.83%，局部故障的诊断准确率达到98%以上。通过可视化诊断模型中的参数权重，发现过冷度和供油温度参数对诊断制冷剂泄漏、制冷剂过充和润滑油过量3种系统性故障最为重要；供油压力、冷凝器趋近温度、蒸发器与冷凝器的水流量参数对诊断4种局部故障最为重要。关键词：冷水机组;故障诊断;显式模型;交叉熵;随机梯度下降547|509|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：为研究冷藏/冷冻车辆用10 kW制冷机组不同参数对性能的影响，本文采用实验和模拟方法分析了制冷循环系统的制冷能力、COP和压力性能，并通过分别改变制冷剂充注量、过热度和制冷剂种类对其进行了实验和模拟研究。结果表明：随着制冷剂充注量和过热度的变化，制冷机组的制冷能力和COP表现出不同的趋势。模拟值和实验值的制冷能力和COP误差分别为6.4%和8.5%，所有结果均在10%以内。与制冷剂充注量相比，制冷机组的性能变化更多地依赖于过热度的变化。在制冷循环在过热度为4 ℃、制冷剂充注量为7.4 kg时，制冷机组的制冷能力和COP最佳。通过数值模拟分析了应用于制冷循环系统的制冷剂R449A，比R404A的COP高约4%。确认了制冷剂R449A可以替代R404A使用。关键词：冷藏车;制冷机组;制冷能力;过热度;COP;R449A583|563|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：斯特林制冷机具有运动部件少，无需润滑油，制冷过程无相变，制冷温度范围大，制冷量方便可调和制冷效率高等优点，在商用/民用制冷系统中具有广阔的应用前景。为满足用户低温冰箱高端化需求，本文研制了一台蒸气压缩和斯特林机联合制冷的多温区冰箱，开展了斯特林制冷机性能测试、散热和导冷结构设计优化及斯特林冰箱的整机性能研究，分析了输入功率和环境温度对斯特林制冷机性能的影响。结果表明：随着斯特林制冷机冷端温度的增加，其输出制冷量和COP均不断增加；增大输入功率可以有效增加输出制冷量，但COP略有降低。在环境温度43 ℃下，斯特林制冷机在冷端温度为-60 ℃时可输出制冷量为28.97 W，COP为0.37。本文还提出了基于热管技术的斯特林制冷冰箱的冷热端传热结构，仿真结果表明本文提出的散热导冷结构均可满足系统设计要求。最后，开展了斯特林制冷冰箱实验性能测试，32 ℃环境温度下的空载测试实验表明，低温室降温耗时相比冷冻室缩短28%；在43 ℃环境温度下，冰箱稳定运行后低温室平均温度可达-64.5 ℃，斯特林制冷机和整机耗电量分别为2.33 kW?h/d和4.13 kW?h/d。关键词：斯特林制冷机;冰箱;低温;耗电量600|784|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：在冷链运输末端温度失效问题普遍存在，本文基于相变技术设计了适用于-18 ℃以下的冷链末端运输的冷能储存箱。研究了储冷箱在环境温度、真空板厚度、相变材料的种类及其与真空板相对位置等参数变量影响下箱体的温度场特性和储冷性能，并对不同位置相变材料板单独存在时的储冷性能进行分析。结果表明：储冷箱有良好的抵抗外界温度变化的能力，并且装配真空板时最大有效保冷时间延长至29.26 h，相变材料布置在真空板内侧时有效保冷时间延长54.3%。基于实际应用温度所研究的4种相变材料中，相变温度为-21.55 ℃的2-辛酮储冷性能最佳。对不同位置的相变材料板单独分析发现，底部板对储冷箱整体的储冷效果贡献最大，其单板保冷系数为0.454。关键词：冷藏单元;蓄冷;相变材料;性能系数603|602|0发布时间：2024-07-18
- 摘要：近年来，水凝胶在细胞和类器官培养和冷冻保存方面表现出显著优势，尤其在细胞冷冻保存方面。在该研究中，选用喷雾法，以三价铁和钙为交联剂，采用低成本且易获得的喷枪制备了海藻酸钙和海藻酸铁水凝胶，并用该方法包封了HEK293T细胞和HepG2细胞，研究了不同交联液对包封细胞时细胞存活率的影响，发现交联时间越长对细胞损伤越大，与海藻酸钠溶液交联后发现凝胶后降低了细胞在交联液中的损伤。还制备了不同质量浓度海藻酸钠溶液（1%、1.5%、3%）与CaCl2（0.2 mol/L）交联的水凝胶，包封HEK293T细胞并培养7 d，发现细胞均可以很好地在水凝胶中培养。最后，研究了包封后细胞冷冻保存的存活率，结果表明：HEK293T细胞和HepG2细胞在两种体积浓度的二甲基亚砜（DMSO）为保护剂的前提下存活率均显著高于未包封组，包封前HEK293T细胞的存活率为33.16% ± 2.70%（10% DMSO）和16.75% ± 2.3%（5% DMSO），而包封后的细胞存活率增至76.51% ± 5.32%（10% DMSO）和60.86% ± 2.41%（5% DMSO）。对于HepG2细胞，细胞存活率则从包封前的48.93% ± 3.06%（10% DMSO）和36.22% ± 2.54%（5% DMSO）增至包封后的78.79% ± 4.43%（10% DMSO）和64.64% ± 3.13%（5% DMSO）。在乙二醇（1 mol/L）+丙二醇（1.5 mol/L）+海藻糖（1 mol/L）作为保护剂的前提下，玻璃化保存的HEK293T细胞的存活率由包封前的33.5% ± 0.8%增至79% ± 3.76%。数据表明，冷冻保存后包封细胞的存活率明显高于未包封细胞，离子交联海藻酸盐水凝胶可以在细胞冷冻保存中保护细胞。关键词：海藻酸盐;水凝胶;细胞;玻璃化;冷冻保存575|546|0发布时间：2024-07-18
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