制冷剂压缩是蒸气压缩式制冷热泵装置中的主要耗能过程。与当前压缩机的理想压缩过程--等熵压缩相比,等温压缩过程的压缩功明显更小,是更为理想的压缩过程。研究(近)等温压缩的实现技术成为高效蒸气压缩设备的一个重要研究方向。基于此,本文首先全面分析了现有(近)等温压缩的实现方式,发现气态和两相制冷剂喷射是最具有潜力的(近)等温压缩技术路...
提出了一种具有矩形管吸收体的均匀聚光器(USC-RT),建立了USC-RT反射面的数学模型,并进行了求解验证。针对USC-RT的能量转换过程建立了光学模型,以一个集热面积为10 m^2的USC-RT为研究对象,基于SMARTS模型通过全年能量的模拟计算对该集热器的旋转角和倾角进行了优化分析。结果表明USC-RT的最佳旋转角为0°(沿南北方向放置),给出了USC-RT在不同调...
详述了一种新型的斜坡太阳能增湿-除湿海水淡化系统的结构和运行原理,并搭建了实验装置模拟该系统性能。通过改变加热板加热功率,研究系统参量对斜坡式增湿-除湿海水淡化系统的影响。实验研究结果表明:斜坡式增湿-除湿海水淡化系统能够稳定产水。在一定工况下,产水量比不采用冷凝器除湿的烟囱海水淡化系统能提高52.1%。随着加热功率增加,日淡水...
本文通过对回热加热器直接建立热量和质量平衡矩阵方程,简捷方便地建立了全面性热力系统的定流量矩阵方程。经过严格的数学推导,首次由定流量矩阵方程得出定功率矩阵方程,证明了两者之间的必然联系。并应用定流量矩阵方程、定流量等效焓降、定功率矩阵方程和热耗变换系数这四种方法分析辅助汽水回收、余热利用等节能手段对热力系统热经济性的影...
甲烷、二氧化碳以及硫化氢是高含硫天然气的主要成分,准确预测硫在天然气中溶解度是高含硫天然气藏开发中最关键问题之一。由于硫化氢的毒性与腐蚀性以及实验通常要在高温高压下进行,目前关于硫在高含硫天然气中溶解度实验数据极其有限。本文针对现有文献中已有的硫在甲烷、二氧化碳以及硫化氢中溶解度的实验数据进行了热力学一致性评估。采用Pe...
热声发动机作为一种新型的外燃式热机,具有可靠性高、使用寿命长、环境友好等优点,在热声发电、热驱动制冷等领域具有重要应用前景。本文结合热声技术和摩擦纳米发电技术的特点,首次提出了"热声驱动摩擦纳米发电机"这一热-声-电换能新流程。理论计算了驻波热声发动机和接触分离式摩擦纳米发电机采用末端耦合结构时的换能特性,并开展了系统实验研...
本文建立了室温磁制冷系统的数学模型,就流体流速,运行频率,AMR长度等参数对磁制冷系统的温度跨度和制冷量的影响进行了模拟研究和分析。此外,本文构造了两个单目标优化问题,在压降损失小于150 kPa的约束条件下,最大化制冷量和温度跨度。利用算法求解这两个优化问题,得到以下结论:当温跨为20 K时,制冷量提高了26.4%;当限制利用因子为0.6左右时,...
针对火电厂燃烧后CO2捕集过程的强非线性及大惯性等动态特性,研究准确性高的建模方法是系统优化设计的前提,本文从控制角度研究CO2捕集系统的非线性动态辨识建模方法。首先介绍火电厂CO2捕集系统工作原理,将系统抽象为二输入二输出的受控对象;然后采用基于最小二乘支持向量机的Hammerstein模型(LSSVM-Hammerstein)辨识方法,将CO2捕集系统表示为...
针对二次再热机组回热抽汽过热度偏高的问题,对机组加装两级外置式蒸汽冷却器(方案1)和集成回热式汽轮机(方案2)这两种降低抽汽过热度的方案进行比较研究。对变工况下两种方案中各级抽汽的过热度进行对比分析,并基于单耗分析理论计算和分析了两种方案机组的能耗分布。结果表明:方案2可以有效降低多级抽汽的过热度;在不同负荷下,方案2机组的单耗...
四氢呋喃(THF)水合物可以在常压、4.4℃时生成,广泛被用于水合物基础研究.本研究中,在反应釜两端的电极板之间施加了不同大小的电压,分析了不同电场强度对THF水合物一次生成、二次生成及三次生成的影响。研究结果显示:电场的存在对THF水合物生长期具有促进作用,加快了水合物的生成。在THF水合物的第二次生成过程中,由于弱电场以及水合物分解水记...
三维角区分离是压气机静子叶栅中固有的流动结构,对压气机性能有着重要的影响。本文对一PVD叶栅和一NACA65叶栅,在分析其通道内流动机理的基础上,提出了在叶片根部从压力面向吸力面开槽的控制角区分离的方法。数值研究了槽道出口位置对PVD叶栅性能及角区分离的控制作用,发现在保持槽道其他参数不变的情况下,存在一最优位置使得叶栅攻角特性最优;...
通过数值模拟方法对涡轮转子凹槽叶尖泄漏流动进行研究,分析了冷气条件下凹槽腔内流动结构,研究了气冷凹槽叶尖控制泄漏损失机制,并探讨了凹槽叶尖泄漏损失对凹槽深度、间隙高度和肋条宽度的敏感度。结果表明在有冷气条件下,凹槽叶尖主要通过刮削涡降低控制叶尖泄漏损失;冷却射流在凹槽腔内形成的肾型对涡结构与腔内流动相互作用,减弱了刮削涡对...
角区失速预测始终是轴流压气机设计面临的难题之一,尤其当代先进三维弯掠叶片应用使得在设计阶段准确预测角区失速更加困难。探究问题根源,即便目前最成功的Lei预测模型与准则,虽然其综合考虑了逆压梯度和横向二次流影响,但仍因未考虑角区二面角下附面层交汇因素而失效于弯掠叶片角区失速预测。鉴于此,本文采用不同正多边形(包括圆)截面扩张管道...
近年来轴流压气机非绝热效应逐渐得到学者们的关注,已有研究表明,采用冷却可以提高压气机整体性能。本文在跨音轴流压气机中针对壁面冷却机理进行探讨,并分别针对跨音转子Rotor 37以及某F级燃气轮机压气机首级模化1.5级实验台开展壁面冷却流动控制方法数值研究。在保证压气机相同进口流量时,在单排跨音转子Rotor 37动叶上游机匣处采用壁面冷却,...
翼型升阻比和水轮机空化系数是水轮机叶片翼型的重要指标,以NACA63A-614翼型为研究对象,基于B样条曲线对翼型曲线进行参数化构造,得到拟合精度较高的翼型曲线。以升阻比和水轮机空化系数作为优化目标,利用多目标遗传算法和XFOIL软件展开多工况优化设计。对优化后的翼型与原始翼型在多攻角工况范围内进行动力学特性分析,同时将优化前后翼型建模并...
为开展风力机叶片翼型在旋转状态下不同安装角表面结冰分布规律的研究,基于自行设计建造的一种利用自然低温的结冰风洞试验系统,完成了对称翼型NACA0018在0°、10°及20°三种安装角下的结冰风洞试验,试验中选取了200 r/min、400 r/min及600 r/min三种转速,选取了6 m/s及8 m/s两种风速,并利用高速摄像机获得了叶片表面的结冰分布,拍摄时间分别设定...
采用数值模拟研究了一种适用于垂直轴风力机流动控制的被动控制方法--上游小圆柱。小圆柱安装在NACA0018翼型前缘的正前端,通过改变圆柱直径和圆柱与翼型前缘距离分析了不同参数下圆柱对Re=2×10^6时翼型的气动性能的影响。结果表明,当小圆柱置于合适位置,可以有效延迟失速(最大延迟达8°),提升大攻角下的翼型升力系数和切向力系数以及减小大攻角...
本文基于所发展的多级压气机流动稳定性快速预测模型,首先应用激盘和半激盘模型对TA66低速实验台进行了失速起始点预测,并与实验结果对比,验证了模型的可靠性,讨论了不同径向模态与周向模态对预测结果的影响。进而用此模型预测了某型涡扇发动机的压气机稳定工作范围,为其稳定性设计提供依据,并逐级减少叶片排数量,观察系统稳定性变化,分析了多叶...
微生物除蜡、降黏技术因高效、经济、无毒、无污染的优点,被广泛研究和采纳。本论文主要研究了嗜蜡菌SL-7以及用BH-12进行复配制成微生物菌剂SB7-12的除蜡、降黏研究。实验结果表明:优化后的复配菌SB7-12对原油具有降黏与除蜡双重功效,对原油中石蜡的降解率达83.3%,降黏率可达到43.3%。显微镜结果表明,微生物菌剂的加入使原油中微观蜡晶结构呈现...
本文在考虑FeCO3成核随机性特征的基础上,提出了一种改进的FeCO3成核与生长预测模型,采用格子玻尔兹曼方法,对碳钢CO2腐蚀过程中FeCO3的形成与生长规律进行了研究,并分析了不同FeCO3形态对腐蚀行为的影响。结果表明,在低过饱和度条件下,形成的腐蚀产物层几乎不对金属基体产生保护作用,腐蚀行为呈现出均匀腐蚀的特征;在高过饱和度条件下,形成的腐...
对液滴在电场作用下的撞击及喷射行为的研究是静电喷雾冷却、原油脱水以及表面喷涂、微流控芯片等领域的重要研究内容。通过可视化实验观察了液滴在垂直电场下的撞击、喷射及反弹等运动行为。实验发现,液滴撞击具有超疏水性质的下极板表面上产生的喷射行为会随着场强的升高出现三种不同的模式,第一种模式,液滴撞击壁面后只会分裂一个或两个子液...
本文应用实验与模拟相结合的方法研究了液固两相射流中304不锈钢磨损。实验考虑了颗粒属性包含颗粒粒径变化、颗粒粗糙度变化、颗粒形状长宽比变化三个方面对不锈钢样品磨损行为的分析;模拟分析了颗粒随流场运动的轨迹、颗粒-壁面撞击点分布以及导致的不锈钢表面磨损分区的变化.电化学测试了304不锈钢样品表面经冲蚀后,抗腐蚀性能强弱的变化。测...
使用空气阴极的微生物燃料电池(MFC)能够在回收转化污水产生电能的同时直接利用空气中的氧气从而具有较大的应用前景。因此,阴极良好的氧还原(ORR)反应能力对MFC产电性能起到至关重要的作用。目前铂是公认的ORR性能最好的催化剂,但其价格昂贵,且易受微生物代谢毒化,不适合应用在MFC中。越来越多的研究集中在有良好的催化活性和稳定性的碳质ORR催...
材料的导热系数通常极大地依赖于其微观结构。应力/应变是改变材料内部结构的一种有效手段,本文通过实验研究了天然橡胶在不同拉伸状态下的导热系数变化。搭建了基于Angstrom方法的热导率测量平台,并进行了标准样品的测试。通过对橡胶的测试,发现对于橡胶这类交联材料,虽然由于交联作用拉伸倍数受到较大的限制,但在低倍拉伸的条件下依然可以有效...
为研究细水雾在高温受限空间的降温效果,提出更广泛的细水雾系统应用范围,通过搭建小尺寸受限空间实验平台,开展大量水雾降温实验,研究细水雾在狭长受限空间内的降温特性,并重点分析影响水雾降温性能的主要参数。结果表明:随着纵向距离的增大,水雾降温效果逐渐减弱,降温幅度先急剧下降再缓慢降低,整个空间下层区域的降温效果优于上层区域。环境...
为了研究CO2煤层封存过程中注气量和煤层渗透率的变化规律,分析不同煤层特征参数对注气效率的影响,利用岩石力学、渗流力学、传热学相关理论,基于煤体双重孔隙结构特征,建立CO2煤层封存的流-固-热耦合模型,进行CO2煤层封存数值模拟。结果表明:CO2注入煤层的速率遵循着"初始阶段迅速减小,随后基本稳定"的规律,注入速率的大小与煤层初始压力、初始...
基于质量守恒、能量守恒方程,耦合环路热管各关键节点处压力、温度及传热传质关系,通过计算冷凝器中汽液界面位置,将环路热管内压力损失分为蒸汽侧压损和液相侧压损,并构建了从局部到整体的稳态运行数学物理模型,重点分析了冷凝界面位置和蒸发器热泄漏对环路热管稳态运行的影响规律。发现,低热流密度下,冷凝界面越靠近蒸汽出口越有利于提高环路...
针对目前LED寿命难以准确评估的问题,从LED热阻出发,将穷举法(Exhaustive Attack method,EAM)和粒子群算法(particle swarm optimization,PSO)相结合,提出了基于穷举-粒子群算法的大功率LED四热阻模型。建立了LED的四热阻模型和系统约束条件,实现了LED热阻系统满足LED计算结温与实际结温差最小的优化目标。实验结果表明:EAM-PSO算法能有效解决LE...
由于传热系数高、温度均匀性好及工质需求量少,微通道沸腾冷却成为极具前景的冷却方式。本文主要以烧结超薄泡沫铜为研究对象,以去离子水为工质,探讨孔隙率、入口温度和质量流率对沸腾换热特性进行研究。实验表明,增加流量和降低入口过冷度都可提升泡沫铜的换热性能。超薄泡沫铜孔隙率越高,其换热性能越好,高孔隙率泡沫铜换热性能比较优越,超薄...
涡轮叶片气膜孔内的流场结构对气膜射流下游的流动有着明显的影响。本文应用数值模拟的方法计算了平板上四种气膜冷却结构的孔内涡流场,从而分析气膜孔内涡结构对气膜冷却效率的作用规律。结果表明:当射流进入气膜孔并发生偏转时,气膜孔内会生成不同强度的旋转涡对;此对涡会导致气膜孔内射流能量的损失,并对主流内的肾型涡产生作用。当孔内涡对...
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