南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的冷凝、蓄热与除湿效应

根据2003年1月、2月的相关观测资料,研究了冷凝温室内空气循环式蓄热除湿系统的冷凝、蓄热与除湿效应。结果表明：冷凝温室在2003年1月的晴天里,集水池平均每天蓄积冷凝水76810m^3,折合温室产生冷凝水量32g／m^2和12．1g／m^3;平均每天冷凝水吸收的汽化热为18858kJ。在典型晴天,冷凝温室下、中、上各层的日平均相对湿度分别比对照温室降低2．7个百分点、3．5个百分点、2．6个百分点,日平均绝对湿度分别比对照温室降低2．7g／m^3、4．1g／m^3、4．5g／m^3;在1月份,2座温室内同日同层次的相对湿度与绝对湿度,均呈现出冷凝〈对照,但以晴天差异尤为明显,阴雨天差异较小。空气循环式温室蓄热除湿系统的冷凝、蓄热、除湿效果明显。     

4种用于温室除湿的亲水翅片管蒸发器热湿传递性能分析

温室冬季高效除湿需求已经成为制约中国温室产业高质量发展的技术难题之一。为了提高温室用冷冻除湿系统中亲水翅片管蒸发器的热湿传递性能,该研究建立了低温高湿工况下平翅片、带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片4种亲水翅片管蒸发器空气侧的数值传热模型,采用蒸发器的换热量Q、努塞尔特数Nu、摩擦因子f、单位翅片面积析湿量和强化传热因子JF等评价参数,对比分析了低温高湿工况下4种亲水翅片管蒸发器空气侧热湿传递性能。结果表明,与平翅片相比,带涡产生器平翅片、波纹翅片、开缝翅片空气侧的Nu、Q和f均高于平翅片,且开缝翅片的Q和f在相同条件下均最大;4种翅片的f随入口风速的增大而大幅度减小,而相对湿度对f的影响较小;单位翅片面积析湿量均随入口风速和相对湿度的增大而增大,波纹翅片的除湿能力最优;在入口风速1～4 m/s和相对湿度80%～95%条件下,波纹翅片管蒸发器的JF因子平均值最大,其热性能最优;在冬季寒冷地区低温高湿的温室中,推荐选用波纹亲水翅片管蒸发器对温室内空气进行除湿。该研究可为温室低温高湿环境下除湿系统用亲水翅片管蒸发器的设计与应用提供参考。     

南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的保温效果

为探索南方温室内空气循环式蓄热除湿系统的保温效果,设置了空气循环式冷凝除湿（冷凝处理）、土壤地面地膜覆盖降湿（覆盖处理）和普通换气除湿（对照）三种处理,观测了不同条件下温室内的气温和地温变化数据。结果表明：在晴天除湿系统运行期间,冷凝处理温室内下层气温明显比对照和覆盖处理的高,分别高0．9—2．7℃和0．2～1．7℃;在阴雨天（不启动除湿系统）,冷凝处理温室内各层的气温均高于或等于对照和覆盖。典型晴天,冷凝处理的5cm、10cm、15cm、20cm地温比对照分别高1．0～2．1℃、1．0～1．5℃、1．2～1．5℃、1．4～1．6℃。全年气温最低的1月份,冷凝处理温室下层的日平均气温均高于对照和覆盖,分别高0．1～2．3℃和0．1～1．5℃,其中高于0．5℃以上的天数分别为17d和18d。说明在南方地区冬季,空气循环式冷凝除湿系统具有明显的保温效果。     

密闭温室半导体制冷除湿及蒸散水回收灌溉装置的研制

为了提高人工补光温室的水分的利用效率低下的问题,该文以盆栽辣椒为研究对象,在密闭温室中试验种植,采用半导体制冷热交换和空气露点除湿的方法,对辣椒在发育期、开花期和结果期的蒸散水回收效率进行研究,对比自然对流和强制对流方式除湿的效果以及温室内外盆栽辣椒的生长情况。结果表明:冷凝板温度最低达5.5℃,满足露点除湿条件。在盆栽辣椒的不同生长时期,强制对流进风方式下的室内温度变化范围为18.6~28.2℃,室内湿度变化范围为41%~61.7%,除湿效果随温度升高而显著提高;日回收量从35 m L增加到375 m L,日灌溉量从132 m L增加到540 m L,蒸散水回收率最高达69.4%。密闭温室中盆栽辣椒能够正常生长,而室外盆栽辣椒生长受到抑制。人工补光密闭温室系统除湿效果明显,有效的利用回收水进行盆栽辣椒灌溉。结果表明,人工光密闭温室内半导制冷除湿和蒸散水回收的研究对提高温室作物水分利用效率有积极的推动作用。     

日光温室用双集热管多曲面槽式空气集热器性能试验

为了提高日光温室太阳能利用率,该研究提出了一种新型双集热管多曲面槽式空气集热器,并与该研究团队提出的日光温室太阳能主-被动"三重"结构相变蓄热通风墙体相结合构成太阳能主动集热蓄热系统,应用于乌鲁木齐日光温室。基于光学与传热学理论,重点考察了集热器结构(双集热管相对位置、长度)、集热器内空气流速、集热器进口温度、太阳辐射强度等参数,对该集热器光学性能和集热性能的影响规律。大量实验室试验及现场应用研究结果表明:1)新型双管集热器与同类型的单管集热器相比,空气流量增加了一倍、单位面积集热量增加了16%、集热效率提高了9%,冬季无跟踪条件下的集热效率为44%~52%;2)2015年11月-2016年2月乌鲁木齐日光温室应用实测结果表明,在集热器长度为16 m、管内空气流速为2.0 m/s的条件下,晴天集热系统可为日光温室提供约50~65 MJ的太阳热能,冬季累计可提供约5 325 MJ的太阳热能。研究结果为日光温室高效利用太阳能主动供热提供了新的技术方法参考。     

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。     

连栋温室散热管道辐射涂层的热工性能研究

该文从连栋温室供热系统的节能要求出发，采用理论分析和实验数据数学归纳的方法，重点研究涂镀辐射涂层前后常用的热水供热系统光管散热管道热工性能的变化，结果表明涂镀辐射涂层后光管散热管道的热工性能较涂镀辐射涂层前有明显的提高，为选择连栋温室散热管道提供依据。     

地源热泵温室降温系统的试验研究与性能分析

为探索地源热泵降温技术在设施农业领域中的应用途径和发展潜力,以及寻求传统蒸发式降温系统存在设施内湿度较高等问题的解决方法,该文作者在北京地区日光温室中进行了地源热泵温室夏季降温试验研究。该研究以COP即性能系数为评价指标对系统降温性能进行分析,并提出适用于该研究的能量传递和系统性能分析模型。2007年8月17～19日连续观测数据和分析结果显示,地源热泵温室降温系统制冷性能系数(COPsyscg)平均值达到3.01。2007年8月17日为连续观测的3天之中室外日均气温最高的一天,监测数据表明:上午10︰00至下午14︰00室内、外平均气温分别为31.3℃和34.1℃,平均温差2.8℃,同期室内平均相对湿度仅为60.7%,地源热泵系统具有明显的降温和除湿效果。测试期间温室外张挂遮阳幕,遮阳率为70%。     

热渗耦合的分层土壤中管群换热器热性能分析

准确获取管群换热器在复杂土壤中的传热情况,有利于合理设计地源热泵系统.该研究建立了考虑地下水渗流的三维管群分层数值模型,通过引入区域热效率(E)和动态性能损失(Dynamic Performance Loss,DPL)2个指标,评估不同因素对渗流作用下管群在分层岩土中传热的影响.结果表明:当渗流速度为100 m/a且渗...     

日光温室墙体与地面吸放热量测定分析

为研究日光温室土质后墙与地面对室内的放热情况,测定了晴、阴天气条件下土质后墙和地面的表面温度及热通量。结果表明,单位面积墙体与地面各自的放热量与室内太阳辐射密切相关,晴天夜间单位面积墙体放热量为 1.90 MJ/m2,地面放热量为1.36 MJ/m2,而阴天夜间单位面积墙体放热量为0.76 MJ/m2,地面放热量为1.34 MJ/m2。对于单位面积墙体和地面而言晴天墙体放热量大于地面,阴天地面放热量大于墙体,无论晴天与阴天地面全天放热总量总是大于墙体释放总量,且地面对周期热量变化的缓冲大于墙体。     

逆流式气-气换热器的设计与性能试验

介绍了一种逆流式气-气换热器的结构、设计及工作过程,并利用数值计算与现场试验的方法对该换热器进行了性能测试。该气-气换热器采用聚丙烯（PP）塑料材料作为换热片,流体方向为逆流式换热。数值方法计算结果表明,换热器换热量与风量呈正相关关系,换热效率随热端风量的增大而提高：热端风量为4 475 m3/h时,换热效率为0.55～0.75;热端风量为7 800 m3/h时,换热效率为0.6～0.8。性能测试的结果表明,该换热器的实际换热效率与数值计算的换热效率基本吻合：热端风量为4 475 m3/h时,实测值为0.45～0.7;热端风量为7 800 m3/h时,实测值为0.65～0.9。因此,该PP逆流式气-气换热器具有很好的换热性能。     

换热器铝基微细通道微纳结构表面制备及其传热特性

在农业工程中,微细通道传热技术在储粮仓温度控制、农产品干燥系统和太阳能热水系统有着广泛的应用。该文使用CuCl2溶液刻蚀铝基微细通道表面并采用超声波清洗的方式得到微纳结构表面,呈现出超亲水性;在微纳结构表面的基础上用氟硅烷溶液修饰后得到超疏水表面,只经过砂纸打磨处理的为普通光滑表面。使用3种不同表面的微细通道进行流动沸腾试验,试验工质为R141b,操作压力为142 kPa,在不同质量流率、热流密度下研究不同润湿性表面对传热特性的影响。试验结果表明,在低热流密度下,超疏水表面有着最佳的传热特性,相对于普通光滑表面传热系数最大提高31.6%;当热流密度升高到一定值后,超亲水表面的传热系数最大,相对于普通光滑表面传热系数最大提高20.6%。继续提高加热功率,超疏水表面的传热系数开始下降,甚至低于普通光滑表面。该文通过改变微通道的表面特性,研究微纳结构表面对微通道流动沸腾传热特性的影响,为制造出更高换热特性的微细通道换热器提供了新的思路,从而实现节能与高效传热。     

日光温室冷凝除湿系统用蒸发器强化传热数值分析

为提高日光温室冷凝除湿系统中蒸发器的综合换热性能,将三角翼型涡发生器强化传热技术引入到蒸发器中。该文针对平直肋片管翅式蒸发器和加装三角翼型涡发生器肋片管翅式蒸发器的热质传递与阻力性能,建立了这2种蒸发器的三维传热模型,运用平均努塞尔数、阻力系数、析湿量、肋片效率及强化传热因子等评价参数,对不同除湿工况下2种蒸发器的传热传质及阻力特性进行了对比分析。结果表明,涡发生器下游的空气通道两侧肋片表面凝结液主要分布于纵向涡流边界以外,边界形状分别呈条带状和椭球状;涡发生器降低凝结液尺寸和脱落直径的同时使蒸发器的析湿量平均增长了50.79%,增强了蒸发器排液能力和除湿能力;涡发生器使蒸发器肋片效率平均提高了2.00%,并将蒸发器空气侧平均努塞尔数平均提升了25.45%,强化传热因子平均提升了9.61%,但阻力系数平均增长了51.70%;在空气相对湿度高于70%的除湿工况下,蒸发器的入口空气流速推荐值取2 m/s。该研究可为日光温室冷凝除湿系统蒸发器的结构优化设计提供参考。     

竖直埋管换热器热响应半径计算方法

随着能源压力的日益增大,世界各国都十分重视可再生能源的利用与开发,地源热泵技术作为一种清洁、高效的可再生能源,近年得到了较快的发展。该文利用无限长线热源传热计算模型,讨论了介质内过余温度场的分布特性。结果表明：介质内温度响应在孔壁处最大,随离孔壁距离的增加呈指数衰减,随时间的增加而增大;热传播区域随时间的增加而增大,随介质的热扩散系数的增加而增大。针对工程中群埋管换热器情况,利用叠加原理计算群埋管的孔壁温度,定义换热器的热响应半径为其他钻孔引起的过余温度影响系数≤5％时相邻钻孔中心线之间的垂直距离。在大量计算分析基础上,提出了竖直埋管换热器热响应半径计算方法。计算结果表明该文方法具有较好的计算精度,竖直埋管换热器的热响应半径随岩土热扩散系数增大而增大,随持续运行时间增加而增大,随钻孔排数增加而增大,随着钻孔孔径增大而增大;钻孔布置方式不同对钻孔热响应半径的影响较明显,相同布置方式下钻孔直径对其热响应半径的影响较小。针对工程中常见的115和135 mm 2种孔径,绘制了不同岩土介质下钻孔单排、双排和三排以上布置时热响应半径-运行时间的关系曲线。工程算例表明该文方法简单方便,为工程设计提供了便利。     

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.     

发泡水泥对日光温室黏土砖墙保温蓄热性能的改善效果

为改善老旧黏土砖墙的保温蓄热性能,使用发泡水泥对黏土砖墙进行加厚并进行了试验测试。对照温室黏土砖墙由120 mm黏土砖+100 mm聚苯板+240 mm黏土砖（从室内至室外）构成,试验温室结构、管理与对照温室相同,仅北墙采用200 mm 的发泡水泥对原有黏土砖墙进行了加厚（简称为“改造砖墙”）。通过对比分析2温室墙体在典型晴天和阴天内的温度变化,表明：在晴天夜间,黏土砖墙和改造砖墙外表面温度比室外气温分别高(2.8±0.9)和(0.8±0.2)℃,黏土砖墙和改造砖墙内表面温度比室内气温分别高(1.5±0.5)和(2.4±0.2)℃。在阴天,黏土砖墙全天内表面温度全天低于室内气温,而改造砖墙内表面温度在17：30－次日08：00期间较室内气温高(0.3±0.2)℃。因此,采用发泡水泥加厚黏土砖墙不仅可减少墙体热损失,还能增加墙体夜间散热量。     

装配式日光温室砌筑不同蓄热墙体的增温和草莓栽培效果

针对西北沙漠地区日光温室冬季夜间室内低温的问题,以新疆和田使用的装配式日光温室为研究对象,通过在温室内北侧砌筑砖墙体、砌块墙体和砌块填充沙土墙体3种材质的蓄热墙体,采用PT100铂电阻温度传感器对试验温室墙体、室内温度进行测试,并进行草莓栽培试验,用ACS-30型天平、LH-B55型数显折光仪进行草莓质量、可溶性固形物含量测量。由试验数据得,3种蓄热墙体体积、尺寸相同条件下,蓄热性能依次是:砌块填充沙土墙体砌块墙体砖墙体。装配式日光温室内砌筑砖墙体、砌块墙体和砌块填充沙土墙体,使得室温较装配式日光温室早晨07:00分别增加2.2、2.9和3.8℃。采用同样的种植管理技术,栽培的草莓开花期分别比原装配式日光温室早7、11和14 d,成熟期早14、17和20 d,单棚产量依次高24.2%、30.1%和33.4%,比装配式温室的草莓可溶性固形物质量分数平均值高1.4、2.1和2.6个百分点。进一步验证了墙体对日光温室热贡献的重要性,且砂浆砌块墙体比砖墙体增温效果明显,该墙体温室更适宜草莓生长。新砌筑墙体蓄热量与装配式温室热负荷计算数值一致,表明在没有其他加温设施的情况下,温室内新砌的墙体是室内夜间热源,可使温室内温度增加。该文为西北沙漠区日光温室墙体蓄热材料和结构设计提供参考,为日光温室内砂浆砌块的应用研究提供了依据。