不同蓄能材料的太阳能热泵系统性能对比

太阳能热泵系统与太阳能集热蓄能技术结合起来,能够很好地克服系统对太阳辐射的依赖性,该文设计了一种蓄能型太阳能热泵热水器系统。对蓄能材料分别为石蜡和癸酸时系统瞬时集热效率和2种材料的体积膨胀率进行了试验研究;在南京地区春季典型工况下,对分别采用癸酸和石蜡为蓄能材料的蓄能型太阳能热泵热水器系统性能系数进行了对比研究。研究结果表明:虽然石蜡体积膨胀率较大,系统的真空管有涨裂的危险,但在不同工况下,采用石蜡为蓄能材料的系统性能系数和瞬时性能系数均高于采用癸酸的系统,且系统稳定性好。     

垂直潜流湿地对生活污水的净化效能研究

采取间歇式进水和垂直潜流湿地结合的方法处理实际生活污水,构建了4个人工湿地,即菖蒲湿地、芦苇湿地、混栽湿地（菖蒲和芦苇）及空白对照湿地,针对不同水力停留时间（HRT）及植物种属进行研究。结果表明：总氮（TN）和氨氮（NH4＋-N）的去除,种植植物的湿地以HRT为7d处理效果最好,TN和NH4＋-N去除率最高分别达到99.60%和99.58%。空白湿地中,TN去除率以HRT为6d和NH4＋-N去除率以HRT为5d为最好,最高分别达到87.90%、91.80%。对总磷（TP）的去除,4个湿地均以HRT为6d为最佳,去除率均高于93.00%。通过对不同植物的研究,发现植物床对氮的去除效果优于空白湿地,芦苇湿地和混栽湿地的处理效果均优于菖蒲湿地。     

垂直潜流湿地对生活污水的净化效能研究

采取间歇式进水和垂直潜流湿地结合的方法处理实际生活污水,构建了4个人工湿地,即菖蒲湿地、芦苇湿地、混栽湿地（菖蒲和芦苇）及空白对照湿地,针对不同水力停留时间（HRT）及植物种属进行研究。结果表明：总氮（TN）和氨氮（NH4＋-N）的去除,种植植物的湿地以HRT为7 d处理效果最好,TN和NH4＋-N去除率最高分别达到99.60%和99.58%。空白湿地中,TN去除率以HRT为6 d和NH4＋-N去除率以HRT为5 d为最好,最高分别达到87.90%、91.80%。对总磷（TP）的去除,4个湿地均以HRT为6 d为最佳,去除率均高于93.00%。通过对不同植物的研究,发现植物床对氮的去除效果优于空白湿地,芦苇湿地和混栽湿地的处理效果均优于菖蒲湿地。     

烘焙生物质与煤不同配比混合物的流动及下料特性

在BT-1000粉体综合特性测试仪和有机玻璃下料试验系统上,分别进行了烘焙生物质与煤粉二元混合物的流动及下料特性试验,重点探讨了烘焙生物质质量分数对烘焙生物质与煤粉二元混合物流动特性的影响规律,并对不同烘焙生物质与煤粉混合物流动特性的差异进行了比较;进而考察了烘焙生物质质量分数(0~100%)和下料口直径(15、17、21、24和27 mm)对烘焙生物质与煤粉二元混合物下料特性的影响规律,并提出了预测烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒系统下料质量流率的经验公式。结果表明:随着烘焙生物质质量分数的增加,混合物的休止角和压缩度逐渐增大,Carr流动性指数(FI)逐渐减小,混合物的流动特性逐渐变差。与休止角法和压缩度法相比,采用Carr流动性指数法对于烘焙生物质与煤粉二元混合物流动特性的评价更加细致全面。该文所研究的4种原料的FI从大至小依次为:无烟煤1无烟煤2烘焙生物质1烘焙生物质2。对于4种不同烘焙生物质/煤粉混合物,其流动特性由一般(common)过渡至较差(poor)的转折点(即FI=60)所对应的烘焙生物质质量分数从小到大依次为:无烟煤2(平均粒径为120μm)/烘焙生物质2(平均粒径为115μm)(34%)无烟煤1(平均粒径为250μm)/烘焙生物质2(52%)无烟煤2/烘焙生物质1(平均粒径为230μm)(70%)无烟煤1/烘焙生物质1(85%)。随着烘焙生物质质量分数的增加,不同烘焙生物质与煤粉混合物的下料质量流率均逐渐减小。混合物的下料过程是否能够正常进行主要取决于混合物中烘焙生物质的添加量,即烘焙生物质的质量分数,其下料极限生物质添加量可以通过测定烘焙生物质/煤粉混合物的FI进行预测。当烘焙生物质的添加量使得烘焙生物质/煤粉混合物的FI55时,即流动特性处于较差(poor)且接近非常差(bad)的区域,甚至进入非常差(bad)范畴时,混合物的下料过程将无法进行。随着下料口直径的增大,不同配比的烘焙生物质与煤粉混合物的下料质量流率均逐渐增大。该文所获得的不同配比烘焙生物质与煤粉混合物下料质量流率经验公式可以在-15%到+25%的误差范围内对烘焙生物质与煤粉二元混合物的下料质量流率进行较好地预测。     

蓄能型太阳能热泵用复合相变材料热性能分析

为了满足蓄能型太阳能热泵系统在不同季节太阳辐射强度下的储能需求,该文提出一种分季节蓄能型复合相变材料,可实现对太阳能的最大化利用。根据前期研究基础,以48#石蜡、62#石蜡和癸酸(capric acid,CA)配制了48/62和CA/62两种复合相变材料,对不同配比时复合材料的热性能分别进行了DSC试验和蓄热性能试验研究,结果表明不同配比复合材料的潜热和最高吸热峰对应温度均随着62#石蜡含量的增加呈现增大的趋势;复合相变材料的蓄热过程均分为固态显热蓄热、相变蓄热、液态显热蓄热3个阶段;CA/62复合相变材料DSC(differential scanning calorimeter)曲线出现了明显的2个固-液相变峰,其蓄热曲线中相变蓄热过程又分成2段,分别对应癸酸和62#石蜡的固-液相变过程。因此CA/62复合相变材料可用于蓄能型太阳能热泵系统实现分季节蓄能。     

中国西南石漠化地区农村能源消费结构研究

为考察烘焙林业废弃物生物质与煤粉二元混合物的流化特性,在自行搭建的流化试验装置上,进行不同质量配比的烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒系统的流化试验,获得该系统的流化特性曲线,并在此基础上确定二元混合颗粒的起始流化速度、最小流化速度和完全流化速度等特征速度,进而获得"组分-特征速度"的相平衡图,探讨烘焙生物质质量分数(0,20%,40%,60%,80%和100%)对二元混合颗粒流化特性的影响规律,并提出了预测烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度的经验公式。结果表明,煤粉颗粒与烘焙生物质颗粒单独流化时,流化曲线可以划分为4个区域:I固定床区域,II过渡区域,III起始流化区域和IV完全流化区域。完全流化区域标准化床层比压降值的大小依次为:无烟煤1(0.90)无烟煤2(0.86)烘焙生物质1(0.84)烘焙生物质2(0.53),流化质量依次变差。烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的流化曲线与其单组分颗粒的流化曲线近似,但区域II和III所对应的气速的范围明显缩小。随着烘焙生物质质量分数的增加,完全流化区域的标准化床层比压降值呈现出逐渐减小的趋势,混合颗粒的流化质量逐渐变差,起始流化速度先增大后减小,完全流化速度先减小后增大,最小流化速度逐渐减小。不同特征速度对应着不同流化阶段间的过渡,通过流化气速所处的区间并结合"组分-特征速度"相平衡图,可以对二元混合颗粒所处的流化状态进行预判,并可根据实际工程应用需要对操作流化气速进行相应的调节。该文所获得的不同配比烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒最小流化速度经验公式可以在–25%～+20%的误差范围内对烘焙生物质与煤粉二元混合颗粒的最小流化速度进行较好地预测。研究结果可为生物质与煤流化床共气化工艺中的气化炉等相关工艺设备的设计和安全稳定运行提供参考。     

蓄能材料对内插热管式太阳能热泵系统冬季性能的影响

为充分利用太阳能,提高太阳能热泵系统能效比,该研究提出了一种蓄能型内插热管式太阳能热泵系统,可实现太阳能分季节最大化利用。搭建了系统性能试验台,在南京地区开展了2 a的试验研究,对比分析了相近环境条件下充灌或未充灌相变材料的系统瞬时集热效率、平均集热效率、系统性能系数和供水水温等随太阳辐射波动性的变化规律。结果表明在与冬季白天相近的太阳辐射强度、太阳辐射波动性和环境温度下,充灌相变材料系统的瞬时集热效率波动性比未充灌的系统降低近60%,平均集热效率较未充灌的系统提高25%以上。夜间工况下,充灌相变材料系统的COP(coefficient of performance)可达3.0以上,且能更快达到供热水温50℃,时间缩短20%以上。研究结果可为太阳能热泵系统的推广应用提供参考。     

蓄能型振荡热管太阳能集热器的热性能

太阳能集热器是太阳能热泵系统的核心部件.该文设计了一种蓄能型振荡热管太阳能集热器,将其应用于蓄能型太阳能热泵系统中,可根据太阳辐射强度切换工作模式,实现太阳能分季节全天候利用,能提高系统热力性能.搭建了蓄能型振荡热管太阳能集热器热性能测试试验台,对振荡热管换热器内充灌不同工质(R134a、乙醇/水、丙酮/水)、集热管内分别利用空气显热蓄能或者石蜡潜热蓄能的蓄能型振荡热管太阳能集热器在白天和夜间工况下的热性能开展了试验研究.结果表明:振荡热管换热器内充灌R134a的集热器,白天工况下集热效率最高,平均集热效率在0.45以上,利用石蜡蓄热时最高达到了0.90;日有用得热量最大,最低可达到7.14 MJ/(m2·d);夜间工况下供热水水温最高.无论利用空气和石蜡蓄能,白天工况下集热器瞬时集热效率均与太阳辐射强度的变化规律相反.真空管内利用石蜡蓄能的蓄能型振荡热管太阳能集热器,阴雨天其集热效率远高于利用空气蓄能的集热器,平均提高64.0％,夜间供水水温均能保持在50℃以上,高于利用空气蓄热的集热器.该研究可为蓄能型太阳能热泵的推广应用提供参考依据.     

湿法烟气脱硫系统出口净烟气的温湿度变化特性

水汽相变技术与湿法烟气脱硫系统(wet flue gas desulfurization,WFGD)结合可有效控制细颗粒物排放,脱硫净烟气所能达到的过饱和度直接影响细颗粒物脱除效果,而烟气过饱和度取决于脱硫净烟气温湿度和水蒸气添加量。因而脱硫净烟气温湿度变化特性研究可为WFGD系统中应用水汽相变促进细颗粒物脱除提供依据,对于优化湿法脱硫操作条件、估算水蒸气添加量以及实现低能耗高效脱除细颗粒物具有重要意义。该文基于石灰石-石膏法脱硫工艺,试验考察了脱硫塔进口烟气温湿度、空塔气速、液气比、脱硫液温度等操作条件以及脱硫塔类型对脱硫净烟气温湿度的影响。结果表明,空塔气速由2.5 m/s提高至2.9 m/s可使脱硫净烟气相对湿度和绝对湿度分别由88%、82.2 g/kg先急剧降低至52%、57.3 g/kg,随后趋于相对平缓;液气比由5 L/m~3增至20 L/m~3有利于提高脱硫净烟气的相对湿度和绝对湿度,可分别由39%、46.4 g/kg提高至91%、84.3 g/kg,但相对湿度的增幅明显高于绝对湿度增幅;脱硫净烟气的相对湿度、绝对湿度及温度均随脱硫液温度升高而迅速提高,液气比为15 L/m3时,脱硫液温度由25℃升至60℃可使脱硫净烟气相对湿度、绝对湿度、温度分别由54%、25.9 g/kg、42℃提高至85%、98.5 g/kg、56℃,但脱硫液温度升至40℃后,脱硫净烟气的相对湿度趋于平缓;脱硫液温度保持不变时,提高塔进口烟气温度可使脱硫净烟气的绝对湿度和温度先明显增加,随后趋于平缓,而相对湿度随塔进口烟温提高稍有降低;并且不同的脱硫塔型对脱硫净烟气温湿度也有影响,液气比为5 L/m3时,经湍球塔、旋流板塔、喷淋塔脱硫后的净烟气相对湿度分别为90%、91%、44%。该研究结果为湿法烟气脱硫系统的应用提供参考。