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2026年第47卷第5期
- 摘要：在“双碳”目标背景下，液化天然气（LNG）冷能的高效梯级利用对能源结构低碳转型与资源循环利用具有重要意义。本文系统综述了LNG冷能梯级利用的技术进展、应用场景及未来挑战，结合技术成熟度评估框架，提出适配不同场景的冷能综合利用方案。研究表明，LNG冷能在气化过程中释放的冷能可通过深冷段（-162~-100 ℃）、中冷段（-100~-50 ℃）和浅冷段（-50~0 ℃）的梯级利用实现高效回收。当前主流技术包括冷能发电、空气分离、冷冻冷藏及CO₂捕集等，其中空气分离技术成熟度最高（TRL9），已在国内多座接收站实现规模化应用；冷能发电（TRL8）通过联合循环优化显著提升效率，但系统复杂性与稳定性仍需突破。本文指出，我国LNG冷能利用率普遍较低，主要受限于波动性较大、冷能时空分布不均、工艺耦合度低及产业链协同不足。未来需聚焦三大方向：优化建设布局，建设产业园区就地消纳冷能；构建综合评价体系，推动多模式协同的高效冷能梯级利用；通过建设储能系统，提升冷能利用的灵活性和稳定性。本文为LNG冷能梯级利用的技术优化与产业化发展提供了建议与参考。关键词：LNG冷能;梯级利用;技术成熟度;应用场景565|2794|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：本文开展了制冷空调制冷剂不足、制冷剂过量充注、冷凝器脏污、蒸发器脏污等故障在不同故障数量、严重等级耦合下的多重并发故障实验，研究了基于虚拟制冷剂充注量、虚拟空气流量的故障解耦模型的适用性。提出了基于贝叶斯分类的故障解耦阈值构建方法，定量评估了不同故障双重、三重耦合下的解耦精度。结果表明：制冷剂不足、制冷剂过量充注需分别解耦，解耦精度可达100%，但实际应用时模型混用易导致误诊；虚拟空气流量对冷凝器脏污、蒸发器脏污单故障，并发故障的识别精度高于94.38%，但难以辨识具体故障等级。制冷剂严重不足时换热器出口不饱和引起工质参数剧烈变化会导致换热器脏污故障的解耦失效。制冷剂过量充注下冷凝温度升高、内外工质温差增大等，亦引起虚拟空气流量计算误差增大，换热器脏污的解耦精度显著降低。关键词：制冷空调;并发故障;虚拟传感器;贝叶斯分类;故障解耦91|764|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：地铁空调系统的高效故障诊断对降低能耗和保障乘客舒适度至关重要。本文针对地铁空调运行中特征分布差异大、故障复杂的问题，提出一种基于域对抗神经网络（DANN）的无监督迁移学习故障诊断方法。在多功能综合试验车中采集了冷凝器结垢、通风系统结垢和制冷剂泄漏3种单故障及3种单故障组合的并发故障数据，在不同工况和压缩机频率下进行迁移学习验证，单故障诊断准确率达97.30%~98.90%，并发故障诊断准确率为77.80%~86.70%。使用UMAP非线性降维法与SHAP模型可解释性工具研究了并发故障诊断精度低于单故障诊断精度的深层原理。将DANN与其他2种迁移学习模型对比，波动幅度显著小于对比模型。在特征分布差异较大的迁移学习诊断任务中，诊断准确率波动幅度仅为1%，在并发故障特征重叠时仍保持较高诊断精度。关键词：地铁空调;故障诊断;迁移学习;域对抗神经网络102|777|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：制冷剂泄漏不仅导致系统性能衰减、能耗上升，更因其高GWP（全球变暖潜值，Global Warming Potential）或可燃性而加剧环境危害与安全风险，亟需发展快速、准确的泄漏检测与诊断方法。本文针对制冷量3.5 kW的家用空调制冷系统，采用模拟仿真方法，定量研究了不同泄漏率下系统各部件关键节点参数及系统性能参数的动态演变规律。在此基础上，提出并构建了一套基于系统建模的制冷剂泄漏检测与诊断方法。该方法旨在利用少量泄漏数据，实现对泄漏状态的程度评估，建立的制冷剂充注存量预测方程，在泄漏率低于12%时，预测误差保持在±5%以内。关键词：制冷剂泄漏;制冷剂存量;制冷系统;泄漏检测123|182|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：为实现数据中心低温余热的高效回收利用，本文系统研究了PbCl2复合吸附剂-NH3的吸附解吸及制冷性能，并构建适用于系统尺度的新型动力学模型。结果表明：在30 ℃环境温度下，PbCl2复合吸附剂在52 ℃时循环吸附量达0.295 g/g；在10~25 ℃蒸发温度区间内可以实现有效吸附。系统COP随着蒸发温度的升高从0.26提升至0.44，解吸温度存在最优区间，在48 ℃时综合性能达到最优。动力学建模方面，准二级模型虽能较好地描述吸附过程，但在解吸过程拟合误差较大；Sigmoid模型更适合描述典型的单峰式动力学行为，对吸附初期速率变化的描述能力有限。相比之下，本文引入的不完全Gamma函数模型通过灵活可调的形状因子和时间尺度系数，分别控制曲线形貌与拖尾行为，在吸附与解吸过程中的拟合优度分别达到99.1%和97.3%。该模型可准确刻画全过程动力学特征，有效弥补传统模型参数波动大、计算复杂及在系统尺度适应性差等不足，为低温吸附制冷系统的建模优化与工程应用提供了理论支持。关键词：数据中心余热;吸附制冷;PbCl2复合吸附剂;动力学模型;Gamma函数106|402|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：针对传统化学吸附剂普遍存在的结构松散、缺乏有效传热传质通道和循环稳定性差等问题，本文提出并制备了一种新型石墨烯基复合吸附剂，该吸附剂通过将氯化锶（SrCl2）嵌入三维互联的石墨烯网络中，构建了连续高效的热传导和传质通道，同时显著增强了吸附剂的循环稳定性与热质传输性能。结果表明：该复合材料在-10 ℃蒸发温度下的氨吸附容量高达0.577 g/g，为理论值的84.1%，单位质量蓄冷能力达到639.89 kJ/kg，是冰蓄冷的1.9倍。在90 ℃驱动热源温度的解吸工况下，氨解吸量达0.572 g/g。在模拟非聚光太阳能集热器热水驱动的定压解吸实验中，系统可在连续4 h稳定日照条件下完成90%以上的蓄冷过程。该新型石墨烯基复合吸附剂在储能密度及循环稳定性方面均展现出优异性能，为太阳能吸附式蓄冷系统的工程化提供坚实技术支撑。关键词：吸附式蓄冷;太阳能;复合吸附剂;储能密度;定压解吸182|597|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：跨临界CO₂热泵系统因其高效性和环境友好性，被视为电动汽车乘员舱与动力电池一体化热管理领域中一种具有广泛应用前景的技术方案。高效的系统控制方法不仅能显著影响电动汽车的续航里程，还能提升乘员舱的舒适性。本文提出了一种基于模型预测控制（MPC）的控制系统解决方案：采用白噪声作为热泵系统一维仿真模型的激励信号，高效构建满足MPC需求的CO₂热泵系统显式模型，进而提出了一种动态校正模型预测控制算法（DFC-MPC）。该方法显著提升了系统性能：相比于传统PI控制，在制冷和制热模式下，超调量分别减少了76.8%和80.1%，系统COP分别提高了8.33%和1.07%。此外，该方法还增强了对压缩机的实时保护，为后续在实车热系统中实现智能控制提供了参考。关键词：模型预测控制;电动汽车;CO2热泵系统;动态仿真171|1268|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：本文通过共轭传热数值模拟，系统研究了4种孔隙率（55%、65%、75%、85%）下Gyroid结构的传热性能并阐明了其传热机理。研究表明：Gyroid结构通过干扰空气流道以增强湍流强度并有效破坏壁面热边界层，从而降低热阻并提升传热效率。随着孔隙率降低，Gyroid结构对热源的传热效果持续增强，对流传热系数与努塞尔数相应提升，然而摩擦因子也显著增加。通过
- 摘要：随着空气源热泵在中大型供暖项目中的广泛应用，阵列规模不断扩大，阵列中心“冷湿岛效应”加剧，严重制约机组运行能效和供暖系统稳定性。为研究不同阵列规模的空气源热泵“冷湿岛效应”变化规律及影响，本文依托山东省威海市2个不同阵列规模空气源热泵阵列供暖项目，搭建现场测试平台，选取典型日工况与长期工况进行测试。结果表明：随着阵列规模从44台增至64台，阵列中心机组平均“冷岛效应”强度和“湿岛效应”强度分别增加1.5~2.7 ℃ 和0.3~0.9 ℃，平均除霜次数增加10~20次，平均制热能力衰减12.2%~19.4%，平均COP降低15.7%~16.6%，结除霜过程制热量损失系数εL分别升高0.05~0.07，阵列中心“冷湿岛效应”加剧，除霜频率升高，制热性能大幅衰减。阵列外侧机组“冷岛效应”强度与“湿岛效应”强度无明显差异，εL、平均制热量与平均COP基本保持不变，制热性能变化相对较小。本文揭示并量化了不同阵列规模的空气源热泵“冷湿岛效应”变化规律及影响，为空气源热泵规模化应用和高效运行提供数据支撑。关键词：空气源热泵;冷湿岛效应;阵列规模;现场测试;制热性能91|486|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：为定量研究海水源热泵用毛细管网换热器的传热和流动性能，本文搭建了换热器的传热和流动性能实验系统，对各种实验工况进行测试，定量分析了毛细管管内流速、管内介质、管材以及管内外温度、季节变化等因素对毛细管网换热器性能的影响；分析了传统经验准则关系式对毛细管网换热器传热性能量化评估的准确性，对管内经验准则关系式进行修正。研究结果表明：毛细管网换热器的平均传热系数和效率分别约为91.3 W/（m2·℃）和87%；当毛细管管内流速为0.11 m/s时，最大压降仅为8.2 kPa。传统经验准则关系式计算得出的传热系数高于实验测试值，而在高流速下更明显；修正后的传热经验准则关联式可将模拟最大误差从17.5%降至3%。基于实验数据进行毛细管网换热器运行参数与性能指标的相关性分析，结合季节运行需求确定冬夏季节最优运行工况。本研究可为海水源热泵系统中毛细管网换热器的设计和运行提供指导。关键词：前端换热器;传热系数;传热效率;压降;海水源热泵140|673|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：近年来，模块化液冷板在船舶电子设备的散热系统中得到了广泛应用，在保证供冷能力的同时防止液冷板表面结露对于电子设备的安全运行至关重要。本文实验研究了不同冷却工况下液冷板表面温度的动态变化和结露现象，并建立了卷积神经网络（CNN）和长短期记忆网络（LSTM）的混合模型（CNN-LSTM）预测液冷板表面易结露区域温度。结果表明：液冷板易结露区域受边缘效应影响，且在温度降至露点后至实际结露的过程中，存在过冷和结露延迟现象。同时，CNN-LSTM模型温度预测值的平均绝对误差MAE相较CNN和LSTM分别降低41.7%和48.8%；均方根误差RMSE相较上述2个模型分别降低40.7%和49.1%；拟合优度R²也优于CNN和LSTM模型。关键词：冷板;防结露;温度动态变化;温度预测166|840|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：现阶段模拟研究主要聚焦于冰箱温度场和球形水果冷藏过程的流场分析，且普遍采用理想化条件，导致模型的模拟值与实际值存在偏差。本文采用数值模拟与实验相结合的研究方法，建立了风冷冰箱冷藏室内蜜桃贮藏过程的传热传质模型，在传统模型基础上引入呼吸热与蒸发潜热，修正密度并进一步调整动力黏度系数。结果表明：MAE值均显著降低，由原始模型的1.74~2.98 K降至0.22~0.76 K。证实了改进后的模型能更有效表征球形水果在冷藏空间流场的分布情况及温度变化规律，为优化冰箱内气流组织和温湿度控制策略提供依据。关键词：模拟仿真;低温冷藏;温度场;相对湿度214|784|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：中小型冷库在国民生活中发挥重要作用，使用量巨大，冷库用制冷机组的低碳化运行意义重大。复叠制冷机组可满足冷库对低温和高能效运行需求，目前使用的R134a/CO2复叠式系统性能表现良好。随着制冷剂使用政策的进一步收紧，寻找更低GWP的制冷剂具有重要意义。本文选取R515B、R513A、R449A、R448A和R450A替代传统制冷剂R134a，通过热力学、㶲、环境与经济维度开展性能综合评价。结果表明：在蒸发温度为-50 ℃时，R515B、R513A与R450A在COP及压缩机功耗方面与R134a相当，R515B高温级排气温度下降9.97 ℃，运行稳定性提升显著。与R134a相比，在冷凝温度为50 ℃时，R450A㶲效率减小0.41%，㶲损失增加1.38%。R450A直接碳排放较R134a减少57.86%。R450A热力学性能接近R134a，基于能效、㶲、环境与经济性4个维度分析，其综合能源利用率最优。关键词：小型冷库;复叠式制冷;制冷系统;制冷剂替代308|894|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：R290是房间空调器工质替代的主要技术路线，研究R290为工质的压缩机变频运行摩擦损失规律，量化摩擦损失与电机频率之间的关联关系，对提高压缩机能效和可靠性能具有重要意义。本文建立了计算滚动转子压缩机摩擦损失的数学模型，计算分析了电机频率、工况、润滑油黏度及摩擦副摩擦系数对主要摩擦副摩擦损失的影响。以排量为9.8 cm³/r的压缩机为对象，对摩擦副改进预测效果进行了实验验证。研究发现：1）通过添加微量的特定添加剂使冷冻机油摩擦系数降低14.35%，压缩机变频运行COP实测提升0.88%~3.80%，与计算结果的最大相对偏差率小于3.1%；2）压缩机的主副轴承和偏心轴承摩擦功率占比大，在低频工况下占总摩擦损失的41.7%，高频工况下占比升至60.9%；3）冷冻机油的黏度和润滑性能对不同摩擦副的作用规律不同，主要摩擦副的摩擦损失随频率的变化规律不同，且R290与R32压缩机的差异显著。关键词：R290制冷剂;变频压缩机;摩擦损失;润滑油;摩擦系数330|958|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：电动汽车乘员舱的冬季供暖依赖车用空调系统，需要将出风温度快速提高至设定值。目前车用空调系统普遍采用逆卡诺型热泵循环，在低温环境下存在制热量不足的问题，导致冷启动时出风温度无法快速达到设定值。为了使车用空调系统在低温制热工况下提供足够的制热量，采用热气旁通型热泵循环代替逆卡诺型热泵循环，将高压侧制冷剂旁通至低压侧，提高压缩机的吸气压力，保证压缩机在低温制热工况下稳定运行。本文提出了分阶段的热气旁通制热控制思路，在系统中增加排气节流阀，缩短了高压的建立时长。建立了基于R290的热气旁通型热泵循环仿真模型，并搭建了实验台对仿真模型进行标定。模拟研究了热气旁通型与逆卡诺型热泵循环在低温制热时的性能差异，并在此基础上验证控制策略的优化效果。结果表明：在-25 ℃和-20 ℃低温工况下，热气旁通型热泵循环制热性能优于逆卡诺型热泵循环；对比优化前的控制策略，优化后的控制策略可以将出风温度达到设定值所需的时长缩短36%。关键词：汽车空调;热气旁通;控制策略;低温制热;出风温度275|1003|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：冷凝器作为制冷与热泵系统中的关键部件，其性能的快速、准确预测对于系统的选型与优化设计具有重要意义。针对现有冷凝器性能计算方法（如计算流体动力学仿真与实验测试）存在计算效率低、周期长等问题，本文提出一种基于遗传算法与冷凝器仿真模型相结合的优化方法，对单相区的传热关联式中的关键参数进行修正，从而提升模型预测精度。研究结果表明：在该优化方法下，板式冷凝器和翅片管冷凝器的过冷度平均绝对误差分别为1.83 ℃和2.23 ℃。此外，基于32组宽工况实验数据的验证结果显示，换热量与制冷剂出口温度的平均相对误差均控制在5%以内。该方法在一定程度上提升了冷凝器仿真模型的预测精度，为制冷系统的快速仿真与工程应用提供了有效的技术支撑。关键词：冷凝器;热力学模型;遗传算法;快速预测85|810|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：借鉴鲨鱼皮肤表面天然形成的沟槽状结构的减阻效应，本文提出了仿生鲨鱼肤齿结构，并评估了其在管内单相流动中的强化传热和减阻效果。仿生鲨鱼肤齿由沿主流流向突起的长条肋齿和流线型附齿组成，通过嵌合式交错有规律地排布在管内表面，由此形成了有规律的流动沟槽，能够将壁面附近涡流约束在沟槽内部，防止壁面流向涡的横向迁移，减小了涡横向迁移所引起的动量交换，由此起到减阻效果。此外，肤齿能够有效起到扰流作用，增强壁面对流传热效应，由此带来传热系数的提升。结果表明：影响鲨鱼肤齿减阻提效效果的主要因素是肤齿高度和排布密集程度，随着肤齿高度和肤齿排布密集程度的增加，扰流作用越显著，传热系数的提升效果增强，但减阻效果都会经历一个先增强后减弱的过程，因此存在一个较优的肤齿高度和排布密集程度；在本文所研究的7 mm外径管条件下，在管内流动雷诺数为4 500~9 500时，鲨鱼肤齿的较优齿高为0.07 mm，较优的肋齿间距D2和P分别为2.3 mm和0.6 mm。与光管相比，带鲨鱼肤齿的内齿管的减阻效果达到约3.0%，传热能力提升约8.0%。关键词：仿生鲨鱼肤齿;管内湍流流动;对流传热;减阻提效148|536|0更新时间：2026-10-13
- 摘要：热化学蓄能是解决太阳能作为供给侧与用能侧之间在时间、空间和能量强度上不匹配问题的关键技术。本文以溴化锂溶液为研究对象，实验研究了溴化锂溶液结晶过程热化学蓄能的蓄能密度、蓄能速率和蓄能效率等特性，分析了各因素的敏感性。结果表明：蓄能速率和蓄能效率与热源温度呈正相关，当溴化锂溶液质量分数为55%，热源温度由100 ℃升至140 ℃时，蓄能速率和蓄能效率分别提升89.1%和18%；溴化锂溶液质量分数对性能的影响呈非线性，并存在最优质量分数区间，溶液初始质量分数由55%升至63%，蓄能密度平均下降15.9%，蓄能效率提升31%；系统蓄能特性与冷却水温度呈负相关，冷却水温度由10 ℃升至30 ℃，蓄能速率与效率平均分别下降46.7%与35.4%。可见，冷却水温度对蓄能速率与效率的影响最为强烈且稳定，是当前工况下限制系统性能的主导因子。关键词：溴化锂;溶液;结晶;蓄能114|815|0更新时间：2026-10-13
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