太阳能集热器的热流气体对砾石的蓄放热特性研究

太阳能的蓄放热特性的研究对清洁能源太阳能的开发和利用具有重要意义。该文利用冬季太阳能集热器的热流气体,对砾石的蓄放热特性进行了研究。以居民居住的标准房间（4 m×2.7 m）为依据进行了模拟;利用太阳能集热器的热能与直径为50～100 mm的砾石铺设成150 mm厚度的地下蓄热系统进行蓄热和放热试验,研究昼夜之间室内砾石的蓄热和放热特性;通过测试太阳能集热器的内部温度、砾石层内部及室内地表面的温度,研究了太阳能集热器的蓄热效率和转换效率,同时分析了蓄热层及室内地表面的热传递特性;为进一步开拓针对冬季寒冷地区太阳能蓄热型居民建筑物内部热环境方面的基础研究提供了科学的依据。     

带跟踪系统的太阳能加热装置促进沼气生产的研究（英）

该研究旨在探索如何利用太阳能增温系统促进沼气生产,研究对象为一个容积为100 m3的沼气发酵装置,该沼气装置位于陕西省淳化县润镇中学,用于处理该校公厕粪污。陕西省淳化县润镇1月的平均气温为-1.6℃,最低气温达-15℃,平均太阳辐射为4.5 kwh/m2,没有加热系统的沼气池在冬季基本停止产气,为解决这一问题,在润镇中学配套建设了由120 m2的日光温室和总面积为20 m2的热管太阳能集热器组成的太阳能增温系统,并配合使用电加热系统。在冬季,此太阳能系统每天可促进沼气发酵装置多生产12 m3沼气,产出的沼气可输送到学校厨房,具有较好的经济效益。此外,设计了带有自动跟踪系统的抛物面太阳能聚光器（PTC）和日光温室组合系统为沼气发酵装置增温,以期得到更好的增温效果和更高的沼气产量。     

裂隙黄土积水入渗特性实验研究(一)单裂隙入渗特性的实验研究

根据黄土存在裂隙(缝)的实际情况,在室内对有限边界条件下单裂隙黄土积水入渗特性进行了模拟实验。研究表明,黄土裂隙的存在,增大了土壤积水入渗能力,在土壤垂直与水平水力势梯度的共同作用下,由裂隙所增加的入渗量,集中表现在入渗初期,并直接与裂隙深度有关。文中提出了单位裂隙长度入渗增量比的概念,得出了裂隙入渗增量比在整个积水入渗过程中具有急剧上升、缓降与基本平稳三个阶段。在此基础上,采用回归分析方法,建立了有限边界条件下单裂隙的积水入渗模型,经实验资料验证效果良好。     

荞麦、玉米、马铃薯淀粉凝胶特性的试验研究(英)

利用电子万能材料试验机对荞麦、玉米、马铃薯淀粉的力学特性进行了研究。结果表明：在一定范围内，随着淀粉乳浓度的增加，荞麦、玉米、马铃薯的凝胶强度、弹性模量和凝胶弹性呈线性增加，但凝胶弹性变化较小；同一淀粉乳浓度下凝胶强度由高到低顺序为马铃薯淀粉＞玉米淀粉＞荞麦淀粉，弹性模量为马铃薯淀粉＞玉米淀粉＞荞麦淀粉，凝胶弹性为荞麦淀粉＞玉米淀粉＞马铃薯淀粉。在淀粉乳浓度为20％时，随着NaCl浓度增加，3种淀粉的凝胶强度均有一定程度增强。在同一NaCl浓度下，其凝胶强度为马铃薯淀粉＞玉米淀粉＞荞麦淀粉，弹性模量为马铃薯淀粉＞玉米淀粉＞荞麦淀粉，对凝胶弹性的影响不大。     

热泵干燥北极虾的物理和感观特性研究(英)

对分别在(-2～0)℃和20℃两种温度下热泵干燥北极虾（整虾、去头北极虾、去壳北极虾）的物理和感官特性进行了研究。结果显示,当热泵干燥温度由(-2～0)℃增加到20℃时,干燥虾的收缩率和所需的剪切力增大。干燥温度对干燥虾的色泽影响不显著。所有热泵干燥虾均具有高的复水能力和水分保持能力（WHC）。研究结果还显示,虾的处理状态（有壳或无壳、有头或无头、解冻处理）对其物理和感官特性有着显著影响。解冻处理不利于虾色泽的保持并使之收缩增加。在所有的干燥虾样品中,在20℃下干燥的冷冻去头虾（B-2）具有最好的综合表现。与热风干燥相比,利用热泵干燥虾可获得高质量干燥产品。     

敌敌畏降解菌(DDV-1)最佳生长条件的正交实验及其在土壤中的降解特性研究

从农药厂的活性污泥中分离到一株能完全矿化农药敌敌畏的菌(O chrobactriumsp.),命名为DDV-1。利用5因素3水准L18(35)的正交实验确定其最适生长条件为:葡萄糖1 g L-1,硝酸铵0.5 g L-1,NaCL 1 g L-1,装液量30 m l150m l-1,pH 7.0,30℃,180 rm in-1,摇床培养;土壤实验表明,敌敌畏和降解菌在土壤中都具有一定的移动性,在本实验中,降解菌的活动范围是0~12 cm深的土层,并能对0~4 cm土层中的敌敌畏降解率为100%。     

主动式太阳能集热/土壤蓄热塑料大棚增温系统及效果

试验研究了一套主动式太阳能塑料大棚增温系统。它以空气为载热介质,土壤为蓄热介质,白天利用太阳能空气集热器加热空气,由风机把热空气抽入地下,通过地下管道与土壤的热交换,将热量传给土壤储存。夜间热量缓慢上升至地表,从而使土壤保持恒温。经过连续4 d的加温试验得出：与利用自然辐照的对比温室相比,主动式太阳能塑料大棚的夜间气温平均升高3.8℃,地温平均升高2.3℃,系统蓄热量可达228.9～319.1 MJ。试验结果证明,这种结合太阳能空气集热器和土壤蓄热的塑料大棚增温系统,能有效地提高棚内的气温和地温,具有良好的发展前景。     

装配式柔性墙体日光温室联合储热系统蓄放热特性

增设多蓄热介质联合主动蓄放热系统是解决装配式柔性墙体日光温室“重保温、轻蓄热”问题的有效方法,但当前对于“土壤-空气-水”多介质联合储热系统蓄放热特性和加温效果尚不明确,针对此问题,该研究以配备“空气源地中热交换-水源后墙循环换热”联合储热系统的装配式柔性墙体日光温室为研究对象,采用现场跟踪测试和能量转移测算,对联合储热系统各自和组合的蓄放热特性进行研究。结果表明,配有联合储热系统的装配式柔性墙体日光温室室内夜间最低空气温度维持在10 ℃以上,室内外最大温差达26.5 ℃。0～50 cm的土壤层是该温室主要蓄热介质,晴天土壤层蓄热量最高占总蓄热量的63.5%。地中热交换系统最高占土壤蓄热量的54.4%。水循环系统蓄热量可达424.04 MJ,最高占白天总蓄热量的45.1%,通过循环蓄热可将储水池内8 m³水的温度提高到35 ℃。连阴天时,通过引入蓄放热比指标,对联合储热系统的运行效果进行定量评价,发现水循环系统具有蓄放热速度快的特点,蓄放热比绝对值最高可达1.62,是当天土壤蓄放热的1.8倍。但从总量上看,土壤仍是连阴天主要放热来源,在北京地区联合蓄放热系统能够维持3个连阴天的热量需求。水循环系统平均性能系数（coefficient of performance,COP）为9.16,地中热交换系统平均COP为6.82,联合蓄放热系统综合COP为8.85,对比热泵,其节能率达60.26%。研究结果为联合储热系统蓄放热机理研究提供了理论依据。     

温室水循环太阳能利用系统高效节能控制策略

针对目前温室水循环太阳能利用系统无法在合理时间集热的问题,该研究开发模面装置,基于其表面综合温度提出高效节能控制策略。理论分析表明,日间表面综合温度反映集热器表面可集太阳余热,利用该温度与蓄热水池内水温之间的差值可较准确地判断集热时机;夜间表面综合温度接近于室内气温,利用该温度进行放热控制的方式实质上就是利用室内气温的方式。通过现场试验,测试提出的控制策略下实现的中空板水循环太阳能利用系统的集放热效果,并与现有的基于设定时间点或室内气温的控制方式的能力进行对比。试验结果表明中空板系统在提出的集热控制策略下获得的晴天的集热量（404.1 MJ）与多云天和阴天的集热量（分别为225.9和62.7 MJ）差异明显。而设定时间点控制集热,导致少集热（1.4 h）、无效运行（1.7 h）等问题。基于室内气温方式浪费集热时机：集热初期,太阳辐射较强,系统本可集热（31.8 MJ）,且集热量远大于能耗,集热COP（Coefficient of Performance）达20.2,但因气温低,系统并不运行;集热末期,还出现短期无效运行（多云天为0.7 h;阴天为2.4 h）。该研究提出的集热控制策略能以更低能耗实现更高集热量;放热控制方式也具有一定优势。     

基于太阳能光伏光热技术的灌溉水增温系统试验

为减弱低温灌溉水对中国西北地区作物带来的不利影响,减少农业灌溉中的能源消耗,该研究设计了一种基于太阳能光伏光热技术灌溉水增温系统。通过搭建测试平台,对该系统进行不同流量下的性能测试研究,分析初始水温和辐照度对系统性能的影响。结果显示,出水口水温和升温幅度与流量呈负相关关系,固定工况下,出水口水温及升温幅度最高可达20.9和12.5℃,光电、光热效率与流量呈正相关关系,最大分别为0.094和0.310,实际能量效率则先增后减,最大达到0.484。初始水温越低,光伏光热集热器内换热越剧烈,升温幅度越高,能量指标越大,但流量增加使得不同初始水温灌溉水升温幅度趋于一致,出水口水温变幅增大。辐照度越高,出水口水温及升温幅度越大,但流量增大会削弱辐照度对其产生的提升效果,光电、光热效率均与辐照度呈负相关关系,在流量小于0.06kg/(s·m~2)时,实际能量效率与辐照度呈负相关关系,在流量大于0.07 kg/(s·m~2)时则相反。研究表明该系统总体性能良好,为不同工况下的流量选择提供了参考依据。     

槽式太阳能聚光集热器传热特性分析

为了研究槽式太阳能集热器的传热特性及为槽式太阳能集热器的设计提供理论依据,该文分析了槽式太阳能集热器的传热特点,建立了槽式太阳能集热器传热过程一维数学模型:利用该数学模型,计算分析了槽式太阳能集热器的传热特性。选取了2014年9月21日、10月25日的太阳直接辐照数据进行计算分析,10月25日太阳直接辐照数据均值比9月21日高37.5894 W/m~2,9月21日集热器吸收的太阳辐射热能计算均值比10月25日高196.644.W/m:接受管内外壁导热量随内外壁面温差升高而增加,接受管外径与内径的比值大于1.05时导热热阻增加到0.0004679 K/(W·m);接受管和玻璃管之问传热主要是辐射换热,辐射换热量随玻璃管内壁面温度升高而增加:对流换热量数值上可以忽略不计,且与接受管和玻璃管之间的环形空间残存气体类型有关,环形空间为氢气的对流换热量大于空气,空气大于氩气:玻璃管对外界的传热主要是辐射换热和对流换热,环境温度每下降lO℃,玻璃管对环境的辐射放热量增加约105 W/m:玻璃外管壁温度为50℃时,风速为6 m/s比0.5 m/s时的对流换热量增加约116W/m,玻璃外管壁温为80℃时,该值增加约为340 W/m;集热器的瞬时热效率随传热工质温度的升高而下降,随太阳直接辐照增加而升高;利用该文建立的数学模型计算的瞬时效率与美国可再生能源实验室的试验数据最大偏差约为3%。     

基于太阳能烟囱发电系统集热性能试验的集热棚倾角优选

选取太阳能烟囱发电系统集热特性为研究对象,针对太阳能烟囱发电系统在不同集热棚倾角的集热特性进行试验测试。对不同集热棚倾角下蓄热层温度场及集热棚内竖直平面温度场的分布特性参数进行计算分析。通过对呼和浩特地区太阳能烟囱集热棚倾角为0°~40°分别进行比较分析结果表明:在呼和浩特地区10°集热棚倾角在春夏秋季不同太阳辐照强度GHI(global horizontal irradiance)下,蓄热层温度场温度存在最大值且均匀性最佳;竖直平面温度场温度分布最佳;竖直平面内Gr数最大。得出在10°集热棚倾角下太阳能烟囱集热棚内各项集热性能具有最优值。此试验研究为在呼和浩特地区实现太阳能烟囱搭建提供技术支撑。     

基于热泵的日光温室浅层土壤水媒蓄放热装置试验

由于日光温室的蓄热能力有限,后半夜温度往往比较低,难以满足作物生长需求。针对这一问题,该文提出了基于热泵的日光温室浅层土壤水媒蓄放热方法,其原理是白天开启循环水泵,将后墙获得的太阳辐射储存到温室浅层土壤中;前半夜通过浅层土壤热量的自然释放加热温室;当温室温度较低时,启动热泵系统将浅层土壤中的热量提升后加热温室。试验结果表明,在阴天系统系数(coefficient of performance,COP)能达到3以上,与燃煤热水锅炉相比节能33%;与对照温室相比,盖上保温被后,由于试验温室蓄热量大于对照温室,试验温室空气温度和土壤温度分别比对照温室平均高3.2和3.3℃;开启热泵机组后,试验温室空气温度和土壤温度分别比对照温室平均高5.7和2.9℃。     

主动蓄放热-热泵联合加温系统在日光温室的应用

为提高主动蓄放热系统集热效率,增强日光温室抵御低温能力,设计了一套主动蓄放热-热泵联合加温系统。白天运行主动蓄放热系统,将北墙获得的太阳辐射能储存到蓄水池中;根据天气情况及蓄水池水温变化适时开启热泵机组,降低主动蓄放热系统循环水温,进而提升其集热效率;夜间室内气温较低时,通过主动蓄放热系统放热。试验结果表明：与对照温室相比,试验温室夜间气温高出5.26～6.64℃;热泵机组制热性能系数COPHp为4.38～5.17,主动蓄放热系统可为热泵机组热源提供充足的热量,保证理想的热源温度;在日光温室特定的光热环境下,主动蓄放热-热泵联合加温系统的集热效率达到了72.32%～83.62%,总体COPSys值达5.59,节能效果显著。该研究为提高日光温室夜间温度提供了新思路。     

太阳能与发电余热复合沼气增温系统设计

为了实现大中型沼气工程在北方寒冷地区的应用推广。该文针对北方寒冷气候特点,以哈尔滨双城市沼气工程为例构建了1套太阳能-发电余热中温厌氧发酵增温系统,阐述了该增温系统的设计原理,并对沼气发酵热负荷、发电机组余热回收利用率、太阳能集热装置热效率等关键参数进行了理论计算。计算得出该沼气工程全年平均每日热量的损失为6659.2 MJ,太阳能-发电余热中温厌氧发酵增温系统全年平均每日集热量为7017.6 MJ。通过对增温效果与该工程的热量损失进行对比,表明12、1、2月份系统需沼气发电机组额外提供372.2、369.4、208.3 kWh电量增温,其余月份系统可以实现发酵工程每日热量损失的补充,保证该工程的稳定运行。在8月份对示范工程的一次发酵罐体进行了增温效果测试,表明该增温系统在28 d左右可将该发酵罐内物料温度提升到中温发酵水平。该文为北方寒冷地区大中型沼气增温保温设备的配套建设提供参考。