气-气换热器对太阳能再生装置性能的影响

再生装置是太阳能蒸发除湿降温系统的重要组成部分,但普遍存在再生性能较低的问题。为了提高再生性能,将气-气换热器加装于再生装置中用于回收部分空气余热。讨论了两种再生装置的特点,测试了加装前后再生装置的性能。试验结果表明：再生装置的除湿增量、再生效率都随着太阳能热水温度的升高而提高;气-气换热器的加装能有效提高再生装置的再生性能,除湿量可以达到40～55 g/kg,较未加装时提高了35～45 g/kg;再生效率在热水温度90℃时可以达到60%,同等温度下高出未加装换热器50%。因此,余热的回收利用对于再生装置性能的提高至关重要。     

小型工业锅炉热管换热器余热利用技术

应用重力热管组成换热器用于小型工业锅炉进行余热回收,具有体积小、重量轻、结构紧凑、气侧阻力小、耐低温腐蚀性能较好、布置灵活方便等特点。经在浙江富阳县三个企业的示范点应用测试,小型锅炉效率可以提高3～4％以上,投资回收年限在一年或一年以内。表明该换热器有良好的经济及社会效益,在城乡企业中有广阔应用前景。     

用热管换热器回收密闭式鸡舍冬季换气中的余热

中国北方地区冬季气温低且冬季长，鸡舍结构上多采用密闭式以保温，使得冬季舍内空气质量恶化，须强制通风换气以保证空气质量，其结果使舍内气温降低。各种鸡舍在通风换气下舍温仅-2～3℃(东北地区舍温更低)，导致蛋鸡舍在冬季的生产性能下降5%～10%。由于冬季舍内排出的废气与补充的新风温差可达10～25℃，废气与新风还有湿度差，废气余热(包括显热和极少量的潜热)有一定的利用价值。为解决通风换气与保温这一对矛盾，该文提出将热管换热器用于回收密闭式鸡舍冬季排出废气中的余热。利用热管换热器可以将废气的50%以上余热回收以加热由舍外强制送入鸡舍的新风，以适当提高新风的温度。文中对热管换热器作了传热及阻力设计计算，对一定工况进行了参数优化并编制了通用程序。将热管换热器系统运用在鸡舍中运行，热管换热器实测热效率可达50%～65%，可节能、节省饲料 、提高产蛋率，有一定的推广价值。     

桩基螺旋型地埋管换热器换热性能的数值模拟与验证

为了探讨不同因素对桩基螺旋型地埋管换热性能的影响,建立了桩基螺旋型地埋管换热器的传热数学模型,分析了桩基直径、桩基深度、螺旋管组数、土壤类型对桩基螺旋型地埋管换热量及土壤温度分布的影响,结果表明:增加桩基直径有利于改善桩基的蓄热能力、提高螺旋型埋管的换热性能,但是单位管长换热量会减小,因此,桩基直径不可无限制增加;桩基深度的增加有利于提高桩基螺旋型埋管换热器的换热量,而且对单位长度桩基的换热量影响很小,因此,可以通过增加桩基深度来提高换热量;同样条件下,黏土、砂土、砂岩中砂岩最有利于桩基换热器换热,土壤温度上升速率和幅度最低,而黏土换热效果最差,土壤温度上升速率最快;此外,螺旋管组数越多,换热器换热量越大,但是单位管长换热量会大幅下降。试验验证表明:所建桩基螺旋埋管模型预测出的换热量与土壤温度值与对应试验值吻合较好,其最大相对误差分别在9.7%与9.2%以内。     

温室冷却除湿用翅片管换热器空气侧的性能

为探究温室环境对冷却除湿系统中亲水翅片管换热器空气侧性能的影响机理,在风洞营造的温室环境下(温湿度分别为285～308 K和60%～90%),对带有厚度为0.8 μm亲水涂层的铝翅片管换热器进行了空气侧性能试验,与无亲水涂层翅片管换热器空气侧的性能对比;分析了进口条件对翅片管换热器热质传递及阻力特性的影响,并对现有无亲水涂层翅片的性能预测关联式进行了修正,确保修正后的关联式适用于温室及相似环境下带亲水涂层的翅片管换热器。试验结果表明,带亲水涂层翅片的传热因子、传质因子及摩擦因子均小于无亲水涂层翅片;带亲水涂层翅片的传热因子、传质因子及摩擦因子随空气侧雷诺数和制冷剂进口温度的增加而减小,随相对湿度的增加而增加;修正后传热因子、传质因子和摩擦因子的关联式能够在±10%的误差范围内涵盖92.9%、96.4%和96.4%的试验数据,3种因子的平均误差分别为5.1%、5.9%、4.7%。该研究可为温室及相似环境下冷却除湿系统中亲水翅片管换热器的设计与应用提供参考。     

基于毛细管换热器的日光温室低温供暖系统设计

为将毛细管换热器应用于日光温室中,该文试验测试了毛细管换热器的热工性能和流动阻力,得到毛细管换热器在0.0306、0.0222和0.0139 kg/s流量下散热量与过余温度（20～50℃范围内）的关系曲线以及相应阻力和流量的变化关系曲线。在低于40℃的低温热水供暖状态时,在25～30℃的过余温度下毛细管换热器垂直放置时可提供258～323 W/m2的散热量,而水平放置时散热量达到307～381 W/m2。在此基础上,设计了一套采用生物质固体成型燃料供热的基于毛细管换热器的日光温室低温供暖系统,试验温室和对照温室建筑面积均为518.5 m2。测试结果表明,采用合理的供暖方案,在每天燃烧秸秆固体成型燃料125 kg能保证试验温室夜间平均冠层气温10℃以上,-15 cm土壤温度15℃以上,与对照温室相比,夜间平均气温、最低气温和-15 cm土壤温度分别提高了9.0、6.5和5.7℃。     

气爆式花生脱壳性能的试验研究

利用花生壳本身的透气性,将花生果置于容器内,密封后充入较高压力的气体,维持一定时间,使花生壳内外压力在短时间内达到规定值,然后突然释放,实现了采用气爆原理使花生脱壳的性能试验。文中分析了影响气爆式脱壳的主要因素,找出了提高气爆式花生脱壳率的最佳充气压力和稳定压力维持的时间。     

水-空气引射式冰下深水增氧机的设计与性能试验研究

根据水-空气引射原理设计了一种新型增氧机，可同时进行冰下和深水的增氧，以解决我国北方地区冬季鱼类供氧和鱼池水质净化问题。对其主要结构参数进行了设计计算和试验研究。结果显示，当喷嘴直径d_p1=25 mm、混合室直径d₃=48 mm、截面积比f₃/f_p1=3.69时，该装置的进气量最大，增氧动力效率最高；进气量与增氧动力效率之间呈正相关关系；增氧动力效率随深度的增加而提高，增加率为0.49 kg O₂·m^-1；喷嘴位置对动力效率和进气量并无影响。同时还建立了有关参数的回归方程式。     

立摇式手动喷粉器的设计与性能试验

基于流体力学的基本原理设计了一种新型的立摇式手动喷粉器,对其喷粉性能进行了试验,测定了出口风速、喷粉量、喷幅和射程,并进行了田间实际使用试验和人体适应性试验。结果表明,这种新型喷粉器的性能完全能满足使用要求。     

气吸滚筒式花生穴播器投种性能分析与试验

针对气吸滚筒式花生穴播器投种过程中种子不能准确落入导种机构而造成漏播、重播的问题,该研究提出了一种通过调整穴播器盖边缘开口位置和导种机构安装角度的方法寻求最佳投种轨迹,对种子脱离穴播器盖进入导种机构阶段建立动力学模型,明确了投种轨迹变化机理,确定了穴播器盖和导种机构的安装参数。借助EDEM仿真软件研究了穴播器盖和导种机构在不同安装角度下的投种性能,得出种子在与分种盘挡片接触状态下脱离穴播器盖边缘的投种性能最佳。选取穴播器盖安装角度、导种机构安装角度和机具前进速度为试验因素,以排种粒距合格率、漏播率、重播率为试验指标,在排种试验台上进行三因素三水平组合试验。结果表明：在穴播器盖安装角为17.10°、导种机构安装角为11.18°、机具前进速度为3.85 km/h的条件下投种性能最优,此时排种粒距合格率为95.37%。田间试验结果表明,调节穴播器盖安装角为17.10°、导种机构安装角11.18°,机具前进速度在3.05～4.65 km/h范围内,试验结果与台架试验结果基本相符,排种粒距合格率大于89%、漏播率小于7%,重播率小于5%,满足花生单粒精量播种要求。     

冰水混合间接换热系统中换热器参数试验

利用北方地区冬冷夏热的特点,冬季冻冰蓄冷,夏季利用。采用间接换热冷量交换系统,有利于低碳节能和保护环境。该文对系统中换热器的参数进行了优化试验。以热交换器中的风速、流量、迎风面积、热管长度为影响因素,以热交换器的换热效率为目标,得到换热效率84%以上的较佳参数组合为风速2.54～2.93 m/s,流量0.72～0.80 m3/h,迎风面积11.93～13.51 dm2,热管有效长度7.99～9.95 m。该研究为利用自然冷资源间接换热冷量交换系统中热交换器的设计和应用提供依据。     

混合板换热器板片结构对流道内触点分布及流动换热性能的影响

混合板式换热器作为余热利用系统中高效节能设备,其换热性能对系统效率及稳定性有重要影响。该研究基于RNG k-ε湍流模型,对M型和H型板式换热器流道内流动及传热过程展开数值模拟,研究板片结构对板间触点分布的影响,及雷诺数Re和板片组合对横向流道内流动及换热特性的影响规律。结果表明：M型板间触点呈“方格”, H型呈“菱形”,且H型流流体速度较大、温度场分布较均匀。随Re数增大,压降△P及平均努塞尔数$ \overline {Nu} $均增大;Re数较低时,H型的$ \overline {Nu} $明显提高,且△P增幅较小;而高Re数（Re=6 000）时,与M型相比,H型的$ \overline {Nu} $增幅仅为△P的25%左右。随波纹间距s减小,触点数明显增多,△P和$ \overline {Nu} $均增大;s=12～16mm较合适。研究结果为混合板式换热器的设计及优化提供理论依据。     

单井循环地下水源热泵换热特性CFD模拟与验证

针对单井循环地下换热系统CFD模拟研究的不足,建立了该系统多区域耦合的CFD模型用于研究其地下水流动和换热特性。结果表明,循环单井、抽灌同井和填砾抽灌同井CFD模型的抽水温度和含水层特征点温度模拟结果均与试验测试结果吻合较好,3种热源井25 min的累计取热量相对误差分别为12.1%、3.0%和8.2%。所建立的3种热源井CFD模型可以用于分析和预测实际单井循环地下换热系统中热源井特性、含水层流场和温度场的变化情况,并能提供较为准确的模拟数据。     

利用旋流效应强化平板型太阳能空气集热器性能

为了进一步提高平板型太阳能空气集热器热性能,该文提出一种在集热腔室内引入旋流效应的方法,并建立数值模型,分析了旋流类型和旋流强度对集热性能提升效果的影响,通过对旋流型集热器内部的流动及换热特性进行分析,揭示旋流强化集热器热性能机理。计算结果表明,主动旋流的集热性能提升效果明显优于被动旋流;与无旋流对照模型相比,主动旋流型集热器的集热效率增长率最高可达23.83%,且对于特定尺度的集热器,存在最佳的旋流强度。试验结果表明,旋流方法对集热器集热性能的提升效果受流量影响较大。在小流量下,旋流对集热器性能提升较为明显,集热效率增长率可达13.24%;大流量下的提升效果则不明显。本文研究结果对平板型太阳能空气集热器的性能优化提供了一种思路。     

模式搜索算法在地埋管换热器热阻确定中的应用

为了准确确定土壤源热泵系统地埋管换热器的热物性参数和热阻,该文以地埋管换热器线热源模型为基础,结合土壤的热响应试验,提出了一种应用模式搜索算法确定土壤综合导热系数和地埋管换热器热阻的方法。搜索算法实施时,热阻作为一个待定参数,不必考虑换热器的各项物理参数,降低了运算工作量。试验实测结果表明,应用模式搜索算法后该文试验条件下确定的土壤综合导热系数的相对误差为1.42%,热阻的相对误差为1.73%;通过与其他方法比较,模式搜索算法确定的参数的相对误差较小,算法精度较高,可靠性较高;该研究结果为土壤源热泵系统的设计与应用提供参考。     

拖拉机排气余热板翅式蒸发器热力性能分析与参数优化

利用拖拉机排气余热能够有效降低燃油消耗,其中基于有机朗肯循环（Organic Rankine Cycle, ORC）的余热能量转换效率最高。该研究根据拖拉机实际空间尺寸,试制了一种板翅式蒸发器用以回收柴油机排气余热。基于移动边界法建立排气与工质对流传热数值模型,结合台架试验数据验证模型有效性,并定量分析了柴油机全工况下蒸发器热力性能。为提高蒸发器传热量和适用范围,采用CFD仿真和BP神经网络进一步分析非设计工况时蒸发器传热特性,并对结构与工质参数进行优化。结果表明：1）蒸发器热力性能随转速和负载增大而提高,最大传热量为69.89 kW,在中低转速负载工况下,蒸发器出现传热不稳定现象;2）增加接管倒角和改变翅片形状,在蒸发器尺寸不变条件下传热量可提高5.2%,传热面积增大0.19 m2;3）通过优化流道、工质流量和进口温度,能够改善中低负载工况热力性能,如柴油机1 500 r/min时,工质流量可在0.03～0.08 kg/s范围变化,最大传热量可达19.46 kW。研究结果可为蒸发器实际应用于拖拉机及与柴油机工况匹配提供参考。     

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.