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Heat Transfer and Thermal System Group

Institute of Engineering Thermo-physics

可再生与低品位能源利用

研究背景:

  • 土壤源、空气源、水源等可再生能源,工业过程余热、汽车尾气等低品位热能可以通过热泵形式进行充分利用,对节能减排意义重大。
  • 对HFCs替代品的新型工质研究已成为实现“基加利”协议目标的关键。目前广泛使用制冷剂虽不会破坏臭氧层,但能造成严重温室效应。 CO2作为唯一不可燃无毒、在低于0℃循环中运行的自然工质,受到广泛关注。
  • 由于跨临界CO2在放热过程中的变温特性,采用CO2工质的跨临界热泵热水器性能优于常规工质系统,已在欧洲和日本广泛应用。基于喷射器的喷射压缩制冷增压技术已成为提升系统性能的关键技术之一。
  • 喷射器被广泛用于制冷、海水淡化、燃料电池、化工和航空航天等多个领域。作为一种增压、真空、混合装置,喷射器在系统中作用关键。优化喷射器设,对相关领域的增产和节能减排有重要意义。

研究成果:
1、基于可再生能源的CO2热泵空调系统研究
     实验研究和理论分析了综合利用太阳能、空气源和地源、以跨临界CO2为工质的热泵热水及空调系统

  • 优化系统设计参数
  • 深入了解系统运行性能,揭示跨临界CO2系统运行机制
    • 供冷、供暖、制热水多种运行模式的运行特性
    • 内部换热器对系统性能的影响
    • 基于经济性的热泵热水器系统优化

  • 高效、小型化家用CO2热泵热水器研究与开发
    • 系统优化设计及运行性能研究
    • 空气-CO2蒸发器及水-CO2气体冷却器设计

  • 研制性能高、安全可靠、适合批量生产的气体冷却器、蒸发器、内部换热器等耐高压的系统部件

2、喷射器及其应用

     建模

  • 喷射器内超声速流动过程中动量、能量经由混合边界层的传递机制是其核心科学问题。提出了喷射器中“临界圆”的新定义,建立了喷射器内超声速流体的二维指数速度分布函数

  • 建立超声速激波首激波波长的理论解析式,首次明确“首激波波长与喷射器性能的反比关系”

                

     优化

  • 提出了不同工况和结构参数下喷射器引射规律,发明了一种带旁通型喷嘴的喷射器,研究表明:新型喷射器的工作流体比常规喷射器减少20%,性能最高提升31.5%。
  • 提出了利用冷凝器排热的喷射与蒸汽压缩并联循环,研究表明:制冷系数最高提升9.1%

      可视化

  • 利用可视化纹影系统获得了喷射器内超声速激波特性,发现只有当喷射器处于临界模式时,混合段壁面处出现反射激波;
  • 获得超临界CO2喷射器内超声速流场可视化结果,提出了超声速膨胀主流偏折角的影响规律

      应用

  • 跨临界CO2蒸汽压缩-喷射制冷系统:压缩机频率:35-75Hz,制冷量3-5 kW,COP最高提升18.1%
  • 低温多效蒸馏海水淡化系统(LT-MED):锅炉发生器:36kW,0-50kg/h,100-170℃;淡水产量:20-50 kg/h;造水比:4

Created: Mar 08, 2018 | 17:05