采集凝固热热泵技术层流工况相变强化换热的研究
国内外吸收式热泵强化传热传质研究综述
随着节能减排 成 为一 项 重要 的 国家政 策 ， 吸收 式 热泵 因其 在 回收余热等 方面的优势得 到 了越来 越
垢 等问题 ， 因此对机组清 洁度要求 比较 高。 目前 强化 管 的管型 有 ： １ ）表 面多孔 管 ， 图 １所 示 。表 面 经 过 加 工 如 呈 多孔层 结 构 ， 常用 于蒸 发器 与发 生器 。
图 １ 表 面 多 孔 管
２ ）锯齿 形翅 片 管 ， 图 ２所 示 。该 管 是通 过 如
滚 花 和翅 片 成 型 ２道 工 序加 工 而成 。胡 德 福 在
吸 收器 中采 用 锯 齿 形 翅 片管 进 行 实 验 研 究 ， 果 结
＊国 家 科 技 支 撑 计 划 ： 厂 循 环 水 余 热 资 源 利 用 技 术 及 装 备 研 究 与 示 范 （ ０ ７ Ａ ２ Ｂ １ ， 京 市 科 技 计 划 ： 用 电 厂 循 环 水 余 热 电 ２ ０Ｂ Ｂ ３０ ）北 利 的供 热 技 术 研 究 与 应 用 示 范 （ ０ ０ ０ ０ ５ ０ ０ ） Ｄ ７４６０ ６７ １． 收 稿 日期 ：０ ９０ —３ ２ ０ －９０
ｈ ａ ｕ ｐ ａ ｏ ｅ ａ ｄ ａ ｒ ａ ｅ ｔｐ ｍ ｔｈ ｍ ｎ ｂ ｏ ｄ
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《储能技术》 第6章习题答案[5页]
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第6章习题答案6-1 根据物理原理的不同，储热技术可以分为哪几类？答：根据物理原理的不同，储热技术可分为显热储热、潜热储热和热化学储热三种。
6-2 与显热储热技术相比，潜热储热技术最大的优势是什么？答：相较于显热储热，潜热储热的主要优势有两点，一是储热密度高于显热储热，二是可提供恒温的热能。
6-3 当液体显热储热材料静置于储罐中时，会出现温度分层现象，试简要说明温度分层产生的原因及其用于储热系统时的优点。
答：以水为例，在实际工程中，当水静置于水箱中时，由于散热会使得密度大的冷流体在重力作用下居于水箱底层，而密度小的高温流体居于水箱上层。
从提高系统性能的角度，水箱内的温度分层有两个优点：一是避免了冷热流体的掺混，当负载工质从水箱上层吸收热能时提高了热能利用的品位；二是由于集热器进口温度和效率呈负相关，所以集热器进口与水箱下层低温处相连可提高整个系统效率。
6-4 晶体生长率低、过冷度大会使得储存于相变材料的潜热难以充分利用，简要说明其原理。
答：过冷是指液体低于熔点而没有凝固的现象。
由于匀相核化结晶活化能的存在，纯液体的结晶一般会在略低于熔点时开始。
晶核形成的同时，新相和液体之间的相界面也会形成，此过程会消耗能量，所消耗能量的大小依其表面能而定。
假如要形成的晶核太小，形成晶核产生的能量无法形成界面，就不会开始成核。
因此必须要温度够低，可以产生稳定的晶核，相变材料才会开始凝固。
因此，晶体生长率低、过冷度大，会导致相变材料无法在理论的凝固点附近凝固，不仅造成潜热难以充分利用，且导致放热过程难以保持在恒温工况，因此对于某些过冷度大的相变材料，如、水合盐，可使用成核剂使其过冷点接近于熔点。
6-5 在相变材料的封装过程中，要求气隙空间产生于远离热源的位置，试分析其原因。
答：相变前后显著的密度差异将导致材料在固相时会形成一个气隙空间，如果封装技术设计不当，这个气隙空间将会大大阻碍传热速率，由于空气的导热率比任何相变材料都要低几个数量级，因此当气隙空间产生于不合适的位置时，将成为相变材料吸热熔化时巨大的热阻。
低温地表水管内层流凝固过程的冰层增长规律_钱剑峰
第40卷 第10期2008年10月哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报J OURNAL OF HARBI N I NSTI TUTE OF TECHNOLOGYV ol 40N o 10O ct .2008低温地表水管内层流凝固过程的冰层增长规律钱剑峰1,2,孙德兴1,王起霄2,张承虎1(1.哈尔滨工业大学市政环境工程学院,哈尔滨150090,E -m a i:l qi an jianfeng2002@;2.哈尔滨商业大学土木与制冷工程学院,哈尔滨150028)摘 要:为深入挖掘地表水等环境友好型可再生能源,解决常规地表水热泵在寒冷地区应用的经济与技术难点,提出采集地表水凝固热的热泵系统的构想,为此,须掌握关键设备凝固热采集装置的管内冻结变化规律.采用近似方法分析冬季低温地表水的常壁温下管内层流流动水的冻结问题,模拟不同工况下水流的冻结特性及冰层增长的规律.分析表明:在S tefan 数较小的情况下,显热影响可以忽略,可采用准稳态方法对管内水的凝固作近似分析,且该问题的控制参数仅为水和冰层表面对流换热参数.结冰初期某一参变量变化对冰层厚度的增长规律影响不明显,而随时间的增长影响逐渐加大.所得近似结果对凝固热采集装置的设计有重要指导作用,进而可使该技术拓宽到城市污水源热泵污水供水量不足的情形.关键词:凝固热;热泵;冰层;地表水中图分类号:TU 831 6文献标识码:A 文章编号:0367-6234(2008)10-1566-05G ro w th characteristi cs of i ce layer i n pi pe when l o w te mperaturesurface water freezi ng at l a m i nar conditi onQ I A N Jian -feng 1,2,SUN De -x i n g 1,WANG Q -i x i a o 2,Z HANG Cheng -hu1(1.Schoo l o fM unic i pa l and Environ mental Eng i neeri ng ,H arbi n Institute o f Techno l ogy ,Harb i n 150090,Chi na ,E -m ai:l qianji anf eng 2002@163.co m;2.Schoo l of Construction and R efri gerati on Eng i neer i ng ,H arb i n U ni versit y o f Co mmerce ,Harb i n 150028,Chi na)Abst ract :In order to develop the env ironm ental friendly rene w able ener gy sources ,such as surface w ater ,and g ive a solution to the conventi o na l surface w ater source heat pum p syste m on its econo m ic and the techn-i ca l d ifficu lties in the co l d reg i o n ,th is paper bri n gs for w ard a ne w heat pu m p syste m w ith latent heat co llection i n w hich the heat co llection dev ice is a key equip m en.t So the freezing characteristics need to be grasped i n t h e tube o f the device .The prob le m of inner-w ater freezi n g in la m i n ar flo w at t h e constantw a ll te m perature w as ana l y zed based on approx i m ate m ethods ,and the freezi n g characteristics o f the gro w th o f i c e layer i n di-f ferent para m eters w ere si m u lated .The resu lts sho w that the sensi b le heat is neglectab le at s m a ll Stefan num -ber ,and the quasi-steady state m ethod can be used i n the pr ox i m ate ana l y sis of freezi n g ,and it is controlled by the surface heat convection para m eter bet w een the wa ter and the ice layer .E ffects o f a certain para m eter on t h e ice gro w t h are not obv ious i n the initial per i o d ,wh ile increase gradually .The approx i m ate results is i m por -tant for the design of the dev i c e ,and t h is techno l o gy can be app lied i n the urban se w age source heat pu m p syste m of i n su fficient se w age fl u x .K ey w ords :freezing latent hea;t heat pu m p ;ice layer ;surface w ater 收稿日期:2006-06-13.作者简介:钱剑峰(1979 ),男,博士研究生;孙德兴(1942 ),男,博士,教授,博士生导师.目前,地下水源热泵应用中普遍存在浪费或污染有限水资源的问题,相比而言,地表水源热泵在其热能利用过程中不存在上述不良现象,故有着广阔的发展前景.目前,国内外的地表水热泵系统均要求水在热能利用过程不发生水的冻结,以免堵塞蒸发器或中介换热器.在我国冬季需要采暖的绝大部分地区(如上海、西安、北京和哈尔滨等大城市),冬季地表水的温度常在4 以下,为防止结冰系统设计选型就较大,或者需要增添辅助换热装置,这对具体工程来说缺乏经济可行性.地表水热泵系统的这一弊端是制约地表水冷热源发展的重要因素.为解决这一难题,提出开发新型地表水热泵系统(即凝固热采集热泵系统)的构想[1,2].其中新型热泵系统的关键设备之一是具有连续结冰与除冰双重功能的凝固热采集装置[3],研究该装置中流动水的冻结特性对其设计与优化将具有重大意义,本文还将分析层流流动水的管内冻结过程冰层的变化规律.1 层流水管内冻结的数学模型图1为层流水流在管壁冻结过程的物理模型,做如下假设:(1)凝固层厚度很薄,在凝固层内的导热可认为是一维的;(2)忽略圆管壁的热阻,沿径向内壁面和外壁面的温度相等;(3)固、液两相中物性参数分别均匀一致并存在明确的固-液相界面.冰层导热控制方程为a S 2T Sr2+1rT Sr=T St,r i r R.(1)图1 层流水管内冻结的物理模型式中:a S为冰的导温系数,m2/s;T S为冰的温度, ;r为考查点离管轴的距离,m;r i为相界面离管轴的距离,m;R为圆管半径,m;t为凝固时间,s.边界条件及初始条件如式(2)~(4).式(5)为相界面能量平衡方程.T S(R,t)=T0,(2)T S(r i,t)=T f,(3)r i(t=0)=R,(4)- S T S(r i,t)r=- S Ld r id t+q c.(5)式中:T f为水的凝固温度, ;T0为管壁温度, ; S为冰的导热系数,W/(m K); S为冰的密度,kg/m3;L为凝固潜热,J/kg;q c为水和冰层表面对流换热的热流密度,W/m2.2 冻结过程的数理分析水的冻结属于固-液相变问题,也称Stefan 问题[4,5],Stefan问题精确的数学求解比较困难,常用的近似方法有积分近似法、摄动方法和准稳态方法[6-10]等.下面将运用准稳态方法,对定壁温条件下层流水在管中凝固问题作分析.2 1 参数的无量纲化定义如下无量纲参量:无量纲固相温度为 S=T S-T0T f-T0;无量纲固相表面半径为 =rR;无量纲结冰时间为 =Ste a S tR2;无量纲对流换热参数为 =q c RS(T f-T0);S tefan数为S te=c p(T f-T0)L.其中:c p为冰的定压比热,J/(kg K).将无量纲参量代入式(2)~(5)得2 S2+1S=S teS, i 1,(6)S(1, )=0,(7)S( i, )=1,(8)i( =0)=1,(9)d id=S( i, )+ .(10) 由以上无量纲分析可以看出管内层流水的冻结问题由两个参数控制:水和冰层表面对流换热参数 和Stefan数S te.2 2 准稳态近似方法的应用采用准稳态对该问题进行近似方法.当S te 小于0 1时,近似方法求得的结果较接近真实值[9,10].而实际情况通常能满足这一条件,这样无量纲导热控制方程(6)中的瞬态项可以忽略,即可以令S te=0,从而式(6)简化为2 S2+1S=0, i 1.(11)式(11)在边界条件式(7)、(8)下积分得S=lnl n i, i 1.(12)将方程(12)代入相界面能量方程式(10),得d id=1i ln i+ .(13)从而可积分求得随移动边界变化的无量纲凝固时间1567第10期钱剑峰,等:低温地表水管内层流凝固过程的冰层增长规律=i1i ln i1+ i l n id i .(14)由上述分析可见,运用准静态近似方法求解过程中初始条件式(4)或式(9)未曾用到,因它们在式(14)中已自然满足.当入口的水温T e =T f 时,水流和冰层之间无对流换热,即 =0,此时式(14)变为=14 2i (2ln i -1)+14.(15)由式(15)看出水流和冰层之间无对流换热时,结冰厚度仅与结冰的时间有关,而与水的流动方向无关.式(15)也适用于水静止(R e =0)的状况,此时与文献[11]中对流冷却边界条件下假定B i (比渥数)为无穷大时的结论是一致的.当入口的水温T e >T f 时,存在对流换热, >0,式(14)较难直接积出,可利用数值积分方法求出.2 3 层流对流换热的分析忽略轴向导热的影响,在发生水凝固时管内层流流动的能量方程为[12]a L2T L r2+1r T L r =u T Lx,0 r r i .(16)式中:a L 为水的导温系数,m 2/s ;T L 为水的温度, ;u 为水的流速,m /s ;x 为沿着水流动方向的长度,m.其边界条件为T L (0,r )=T e ,(17)T L (x,r i )=T f .(18)凝固热采集热泵系统中,一方面,水的冻结过程释放的凝固潜热数量较大,必须分析冰层的增长情况.而另一方面,系统运行过程中,结冰与除冰是连续发生的,冰层只是在短期内生长,其生长厚度是很有限的,相对于圆管半径来说可忽略,即可以认为 i 1(后面将在0 90 1范围内分析),冰层对水流速的影响也可以忽略.为简化分析,下面认为每隔一定时间,冰层将瞬间被除冰装置除去,则对于管内层流流动有2T L r2+1r T L r =u a L T Lx ,0 r R.(19)其边界条件可近似为T L (0,r )=T e ,(20)T L (x,R )=T f .(21) 定义如下无量纲参量:无量纲液相温度为 L =T f -T LT f -T e;无量纲液相半径为 =r R ;无量纲速度为U =2u u max; 无量纲轴向长度为 =x /RR eP r.其中:u m ax 为管轴流速,m /s .对于0~4 的水,P r 13,远大于1,故将层流流动的速度场考虑为已达到充分发展段,即速度剖面为抛物线型,u =u max1-r 2R2,U =2(1- 2).代入无量纲参量可得到如下方程:2L 2+1 L =(1- 2) L,0 1.(22)其边界条件化为L (0, )=1.(23) L (,1)=0.(24)若由上述方程(22)~(24)得出了无量纲温度 L ( , ),则任意x 处的对流换热的热流密度为[11]q c =2 L Rn =0G n exp (- 2n )(T e -T f ),(25) =2 L S T e -T f T f -T 0n=0G n exp (- 2n ).(26)式中: n 为求解能量方程得出的本征值;G n 为本征值对应系数.本征值及其对应系数见表1.表1 本征值及其对应系数n 2n G n 07 3160 749144 620 5442113 80 4633215 20 414当n >2时, n =4n +8/3,且G n =1 01276 -1/3n .上述式(25)和(26)对热初始段和热充分发展段均适用.联立式(14)和(25)、(26)可以由求得的任意x 处的冰层随时间的生长规律.分析看出,i =f (,x,R,T 0,T e ,R e,P r ).(27)3 实例分析采用上述方法来分析0~4 水在圆管内层流流动时管壁上冰层生长的规律.水在0~41568 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第40卷时,普朗特数变化不大,取为常数13,此时的Ste -fan 数S te <0 1,可以采用准静态近似方法.图2~6分别显示了不同x ,R,R e ,T 0,T e 下的无量纲时间 与冰层厚度相关的无量纲数 i 的关系图.由图2可以看出,在R,R e ,T 0,T e 相同时,同一时刻沿x 增大方向冰层逐渐增厚,随时间增长冰层厚度差异加大,且同一x 处冰层增厚的趋势逐渐降低.在结冰初期,由于冰层热阻较小,故不同x 下的 i 几乎相同.图2 不同x 处的 与 i 的关系由图3可以看出,在x,R e ,T 0,T e 相同时,同一时刻随着管半径的增加 i 逐渐变小,随时间的增长不同管半径下的冰层厚度差异加大.但同一管半径下随时间的增长 i 增大的趋势逐渐降低.在结冰初期,不同管半径下的 i 几乎相同.图3 不同R 时的 与 i 的关系图4 不同Re 时的 与 i 的关系由图4可以看出,在x,R,T 0,T e 相同时,同一时刻冰层随着R e 数的增加而变薄,随时间的增长不同R e 数下冰层厚度差异加大.但同一R e 数下随时间的增长冰层增厚的趋势逐渐降低.在结冰初期,不同R e 数对冰层增厚的影响不明显,几乎相同.由图5可以看出,在x,R,R e ,T e 相同时,同一时刻冰层随着管壁温度的降低而变厚,随时间的增长不同壁温下的冰层厚度差异加大.但同一壁温下,随时间增长冰层增厚的趋势逐渐降低.在结冰初期,不同壁温对冰层增厚的影响不明显,几乎相同.图5 不同T 0时的 与 i 的关系由图6可以看出,在x ,R,R e ,T 0相同时,同一时刻冰层随着入口水温T e 的减小而变厚,随时间的增长不同入口水温下的冰层厚度差异加大.但同一入口水温下,随时间增长冰层增厚的趋势逐渐降低.在结冰初期,不同壁温对冰层增厚的影响不明显,几乎相同.图6 不同T e 时的 与 i 的关系综上可知,在层流水凝固结冰初期,若其他参数相同,在参数x (或者R e 、R 、T 0、T e )变化时,同一无量纲时间 下所对应的 i 值差异不明显,而随时间的增长同一无量纲时间下冰层厚度差异逐渐显现出来.4 结 论1)在Ste fan 数较小的情况下,显热影响可以忽略,可采用准稳态方法对管内水的凝固作近似1569 第10期钱剑峰,等:低温地表水管内层流凝固过程的冰层增长规律分析,得出该问题的控制参数仅为水和冰层表面对流换热参数 .2)得出了不同工况下层流流动水管内冻结过程冰层的变化规律.若其他参变量相同,某一参变量变化时,结冰初期对冰层厚度的影响不明显,而随时间的增长影响逐渐加大.这些感性认识或近似结果对凝固热采集装置的设计、制造将有重要指导作用,进而可拓宽到城市污水源热泵污水供水量不足的情形.3)目前相关研究绝大部分为静止态的相变介质Stefan 问题,而本文中研究的是流动状态下水的冻结换热问题,故无法做进一步比较分析,今后还需开展深入的实验研究与探讨.参考文献:[1]Q I AN J F ,S U N D X.R esearch of hea t pu mp sy stemw it h freezing latent heat co ll ec tion on energy -sav i ng and environmenta l protection [C ]\\P roceed i ngs of 5th Inte rnati ona l Sy m pos i u m on HVAC.Beijing :T si nghua U n i versity Press ,2007.[2]钱剑峰,孙德兴,张承虎.新型地表水源热泵及其相关技术分析[J].哈尔滨商业大学学报,2007,23(2):231-234.[3]钱剑峰,张承虎,孙德兴.采集凝固热热泵技术层流工况相变强化换热的研究[J].流体机械,2007,35(5):70-74.[4]YE H F.T he e ffects o f p l as m a character i stics on them e lti ng ti m e at the front surface o f a fil m on a substrate :A n exact so luti on[J].Internationa l Journa l of H eat and M ass T ransfer ,2006,49(2):297-306.[5]C HEN M,Z HANG Y,CHENG Z.F reezi ng o f cy li ndr-ica ll y shaped food st u ffs w it h boundary cond iti on o f the third k i nd[C]\\P roceed i ng s o f 3rd Internati onal Con -ference onM u ltiphase F l ow and H eat T ransfer .X i an :X i an Jiao tong U niversity P ress ,1994.[6]宋又王.用奇异摄动法解圆柱体的凝固问题[J].工程热物理,1981,2(4):359-365.[7]钱剑峰,孙德兴.常壁温下管内相变凝固的准稳态近似[J].哈尔滨工业大学学报,2008,40(2):230-234.[8]HA BEEB U LLAH B A.A n expe ri m en tal study on icefor m ation a round horizonta l l ong tubes[J].Internationa l Journal of R e fr i gerati on ,2007,30(5):789-797[9]BEJ AN A,KRAU S A D.H eat T ransfer H andbook[M ].W iley ,2003.[10]JIJI L,GAYE S .A na l y si s of so li d ificati on and m e lti ngof PCM w ith energy generati on [J].A pp lied Ther m a l Eng ineer i ng ,2006,26:568-575.[11]连之伟,张寅平.热质交换原理与设备[M ].2版.北京:中国建筑工业出版社,2006.[12]KAY S W,CRAW FORD M,W EIGAND B ,著.对流传热与传质[M ].赵镇南,译.北京:高等教育出版社,2007.(编辑 刘 彤)1570 哈 尔 滨 工 业 大 学 学 报 第40卷。
凝固换热器中地表水紊流冻结与换热特性
经济意义. 然而在冬季供暖季节 ( 尤其在高峰负 荷下 ) 水源温度普遍偏低, 可用显热能不足, 导致 水源热泵机组效率低下或由于低温防冻保护而不 能正常运行, 即使采用辅助能源, 高峰负荷下的一 次能耗量也是极大. 这严重制约了地表水源热泵 技术在北方寒冷或者南方冬冷夏热地区的应用,
QF = czGz ( tzi - tzo ) =
1 1 /hz +
b/
AF
b
tz ln
it0--tzotzo. t0 - tzi
( 3)
式 ( 3) 中 cz、Gz 为防冻液流量与比热; AF 为凝固换
热器面积; tzi、tzo 为进、出蒸发器防冻液温度; b、
b 为管壁厚 度与导热 系数. 假想 等壁温 可由式
全管冻结且冰层厚度较小时, 可以认为管内
水流是沿等圆管内半径 R、相同壁温 tf 下的流动, 故已知入口水温、水的流态及换热管长度下, 某横
截面处的参数 tw、hw, x 可由经验公式求得. 管外防 冻液通常为旺盛紊流, 其换热系数 hz, x 也可由经 验公式求得. 但防冻液温度受到换热管内冻结过 程换热性能约束, 故其耦合求解较难直接得出.
∃i 1
1 +∃i&ln∃∃i iln∃i d∃i.
( 5)
式中: tS 为冰层温度, ; t 0为管壁温度, ; r 为
考查点距管轴距离, m; aS 为冰的导温系数, m 2 / s;
cpS 为冰的定压比热, J/ ( kg! K ); qc为水和冰层表
面对流换热的热流密度, W /m2; S te为斯忒潘数;
( 4)求得
t0 =
e∀ tzi e∀ -
金属相变储热材料的导热性研究进展
3、航空航天领域：PCM在航空航天领域的应用主要是通过将PCM与航天器结构 材料结合，实现对航天器温度的调控。例如，将PCM应用于航天器的太阳能电 池板背面，可以有效地吸收太阳能并调节航天器的温度。
4、生物医学领域：PCM在生物医学领域的应用主要是通过将PCM与生物材料结 合，实现生物材料的温度调控。例如，将PCM应用于手术缝合线中，可以有效 地控制缝合线的温度，从而减少术后感染的风险。
总之，相变储热材料在不同领域有着广泛的应用前景。随着科学技术的不断发 展，相信PCM在未来将会在能源储存和温度调控等领域发挥更加重要的作用。
摘要：
本次演示主要探讨熔融盐金属复合相变储热材料的研究进展，概述了当前的研 究现状、研究方法、研究成果与不足，并展望了未来的发展方向和应用前景。 关键词：熔融盐，金属复合相变储热材料，研究现状，研究方法，应用前景。
引言：
随着能源危机和环境污染问题的日益严重，储热材料的研究与开发已成为当今 世界的焦点。熔融盐金属复合相变储热材料是一类具有潜力的储热材料，其具 有高的储热密度、良好的储热性能和廉价的制造成本等优点而备受。本次演示 将对熔融盐金属复合相变储热材料的研究进展进行详细阐述。
研究现状：
熔融盐金属复合相变储热材料按照组成成分可以分为金属-金属复合相变储热 材料、金属-非金属复合相变储热材料和多相复合相变储热材料等。
多相复合相变储热材料是一种新型的储热材料，通过将两种或两种以上的不同 相变材料进行复合制备得到。这类材料可以同时具备多种不同相变材料的优点， 如高的储热密度、良好的储热性能和低成本等，因此具有广泛的应用前景。
研究方法：
熔融盐金属复合相变储热材料的研究方法主要包括理论研究、实验研究和数值 模拟等。
结论与展望
采集凝固热热泵系统连续取热的参数条件分析
冬季 地 表水温 过低 和 干 渠 污 水流 量 不 足 等环 境 水 源现 状 ， 本文提 出采 集水 源凝 固热 热泵 系统 为建 筑 物供 热 的新 思路 ． 采 集凝 固热 热泵 系统 为 获取 环 境水 中的 低温 热 能资源 而设 计 Ｉ。采用 常规换 热器 从低 温 水 的 。 凝 固放 热 中吸 收热 量作 为热 泵 的低 温 热源 时 ， 由于
ａｅ ｎ ｅ；ｐａ ａ ｅ ｅ ｓ ｒ ｍ ｔｒ
利 用水源 热泵 为建 筑物 实现供 暖空 调 ， 充分 在 利 用可 再生 能源 的基础 上 ， 使 电能利 用 率提 高 ３ 可
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从 而连续 提 取水 中凝 固热 成 为 采集 凝 固 热技 术 的 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ要 问题 ．
４倍 ， 大大 地 减 少对 环 境 的 污 染 ． 对 寒 冷 地 区 针
Ｑ Ａ ｉ — ｎ Ｇ Ｏ Ｙ ｎ Ｉ ｉｎ －ａ Ｉ Ｎ Ｊ ｎｆ ｇ， Ｕ ｕ ，Ｌ ａ ｇｄ ｎ ａ ｅ Ｊ
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第２ 卷 第４ ７ 期
２ １ 年 ８月 ０ １
哈 尔 滨 商 业 大 学 学 报（ 自然科 学版 ）
Ｊ ｕ ｎ ｌ ｆＨａｂｎＵ ｉｅｓ ｙｏ ｏ ｏ ｒ ａ ｏ ｒ ｉ ｎｖ ｒｉ ｆＣ ｍｍｅｃ Ｎ ｔ ｒｌ ｃｅ ｃｓ ｄｔ ｎ ｔ ｒｅ（ ａｕ ａ ｉ ｅ ｉｏ ） Ｓ ｎ Ｅ ｉ
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R410A多功能热泵换热器传热强化及其对系统性能影响机理研究
R410A多功能热泵换热器传热强化及其对系统性能影响机理探究传统的热泵换热器的传热效果主要由其换热面积、传热介质和传热方式等因素决定。
而R410A多功能热泵换热器，作为一种新型换热器，在其设计中融入了一些传热强化技术，旨在提高其传热效果。
传热强化技术主要包括换热表面增加、传热剂流淌改善和换热边界层控制等方法。
起首，换热表面的增加是传热强化的重要手段之一。
通过增加换热器的有效表面积，可以提高传热面与流体之间的热交换能力。
比如，接受流体流经微细翅片管束，增加了交换热面积，并通过强制对流提高传热效果。
其次，优化传热剂的流淌方式也是传热强化的关键因素之一。
通过改变流体的流淌方式，可以改善流体与换热器之间的传热效果。
例如，接受强制对流方式，可以增强传热剂与管壁的冷热交换。
另外，控制换热边界层也是一种常用的传热强化手段。
换热边界层是传热过程中传热效果较差的区域，有很大的改善潜力。
通过在换热界面上引入干燥空气或湍流传热剂，可以破坏换热边界层，增强传热。
通过对传热强化技术的应用探究，可以得到R410A多功能热泵换热器的传热强化效果及其对系统性能的影响。
试验结果表明，在传统热泵换热器的基础上，接受传热强化技术可以显著提高热泵换热器的传热效果。
通过增加换热表面积、改善传热剂的流淌方式和控制换热边界层，传热系数有较大幅度的提高，同时制冷和加热的性能也得到了显著改善。
传热强化技术在R410A多功能热泵换热器中的应用具有重要意义。
它不仅可以提高系统的热效率，缩减能源消耗，同时还能缩减系统的排放量，降低对环境的影响。
因此，对R410A多功能热泵换热器传热强化及其对系统性能影响机理的探究，对于推动热泵技术的进步和应用具有重要的意义。
尽管R410A多功能热泵换热器传热强化及其对系统性能影响机理的探究已经取得了一些进展，但仍存在一些问题和挑战。
例如，如何确定最佳的传热强化技术和参数配置，以及如何平衡传热强化和系统成本之间的干系等。
空气源热泵传热强化技术研究
空气源热泵传热强化技术研究空气源热泵作为一种高效的可再生能源利用技术，在供暖、供冷及热水供应等领域展现出广泛的应用潜力。
其工作原理基于逆卡诺循环，通过消耗少量电能，从空气中提取热量并转移至所需场所，实现能量的高效转换。
然而，受限于传热效率的瓶颈，空气源热泵的性能提升面临挑战。
因此，空气源热泵传热强化技术的研究显得尤为重要，旨在通过改善换热器的传热性能，提高整体系统的能效比。
以下从六个方面探讨空气源热泵传热强化技术的最新进展与应用。
一、传热表面的微纳结构改性微纳结构表面处理是提升换热效率的有效途径之一。
通过在换热器表面制备微米或纳米级别的结构，如微肋、翅片、纹理等，可以显著增加换热面积，同时利用毛细管效应和润湿特性改善流体流动与换热特性。
研究表明，这种结构改性能有效减小边界层厚度，增强对流换热，从而在不大幅增加设备体积和成本的前提下，提高空气源热泵的能效比。
二、相变材料的集成应用相变材料（PCM）能够在固态与液态之间吸收或释放大量潜热，利用这一特性集成于空气源热泵的换热系统中，可以平滑热负荷波动，提高系统的储能能力。
通过将PCM与换热器结合，可以在无外部能量输入的情况下，利用相变过程中的热能存储和释放功能，增强系统的热稳定性和能效。
此外，开发新型复合PCM 材料，如形状记忆合金、石蜡基PCM等，进一步拓宽了相变材料在热泵系统中的应用范围。
三、流场优化设计流场优化是提高传热效率的另一关键技术。
通过CFD（计算流体动力学）模拟分析，设计更为合理的换热器内部流道结构，如采用扭曲通道、涡旋流道等复杂几何形状，可以增强流体湍动，提高热传递效率。
此外，优化气流分布，减少气流短路和死区，也是提高整体换热效率的关键策略。
合理的流场设计不仅能减少能量损失，还能在一定程度上降低噪音，提升用户体验。
四、纳米流体的运用纳米流体是由纳米颗粒均匀分散在基础流体（如水或乙二醇）中形成的悬浮液，具有比基础流体更高的热导率和热容。
水空气接触凝固换热过程热质交换分析与实验研究--优秀毕业论文可复制黏贴
水-空气接触凝固换热过程 热质交换分析与实验研究
HEAT AND MASS TRANSFER ANALYSIS AND EXPERIMENTAL STUDY
ON WATER-AIR DIRECT-CONTACT SOLIDIFICATION HEAT TRANSFER
孙琼
哈尔滨工业大学 2011 年 6 月
By theoretical ana lys is and experimenta l research, it was proved that the direct- contact solid ification heat pump could be used for heating continuous ly, and the COP (coeffic ient of performa nce) of the heat pump units was up to 3.0, and the effic iency was stable.
Key words : direct- contact, so lidification heat transfer, latent heat pump, experimenta l study, COP
- II -
哈尔滨工业大学工学硕士学位论文
目录
摘 要 ..............................................................................................................................I ABSTRACT .................................................................................................................. II 第 1 章 绪 论 .............................................................................................................. 1
浅谈提高热泵性能方案与热泵新技术
浅谈提高热泵性能方案与热泵新技术热泵是一种能够将低温热能转化为高温热能的装置，它可以用来供暖、制冷以及热水供应。
热泵的运行原理是利用压缩机将低温热能提升至高温，然后通过换热器将高温热能传递给需要的地方。
热泵具有高效、环保、节能等优点，因此受到了广泛的关注和应用。
热泵在实际应用中也存在一些问题，其中最主要的就是其性能不稳定问题。
尤其是在低温环境下，热泵的性能往往会明显下降，导致能耗增加、效果下降等情况。
为了解决这一问题，科研人员们一直在探索各种提高热泵性能的方案和新技术。
一、提高热泵性能的方案1.促进制冷剂流动热泵性能的提高离不开制冷剂的优化流动。
热泵制冷剂的流动状态对热交换效果有着重要的影响。
提高热泵性能的一个方案是通过优化设计制冷剂流动路径和增加制冷剂流动速度，促进制冷剂在换热器内的流动，提高换热效率。
2.提高换热器传热效率换热器是热泵的核心部件之一，对其进行优化设计是提高热泵性能的另一个重要方案。
可以通过增加换热器内部的传热面积、优化传热器的结构和材料，提高传热效率，从而减少能耗，提高性能。
3.优化制冷剂循环制冷剂循环是热泵工作的关键环节，对其进行优化可以提高热泵的性能。
通过优化制冷剂的循环工艺、增加制冷剂的压缩比、改善制冷剂流动状态等手段，可以提高热泵的工作效率，降低能耗。
4.提高热泵系统的控制技术热泵工作时需要通过控制系统对其进行精确的控制，提高热泵系统的控制技术可以提高其性能。
通过采用先进的控制算法和自适应控制技术，可以实现更加精准的控制，提高热泵的性能。
以上方案仅是提高热泵性能的一部分途径，实际上还有很多其他的提高热泵性能的技术和方案，比如采用新型的制冷剂、提高热泵的工作温度等。
这些技术虽然在实际应用中还存在一些问题和难点，但是它们都为提高热泵性能提供了新的思路和方向。
二、热泵的新技术除了不断探索提高热泵性能的方案外，科研人员们还在不断开发热泵的新技术，以实现更高效、更环保的热泵系统。
浅谈提高热泵性能方案与热泵新技术
浅谈提高热泵性能方案与热泵新技术
热泵是一种能够将低温热量转换为高温热量的设备，它具有高效节能、环保的特点。
在实际运行中，热泵的性能受到一些因素的影响，导致其效率不高。
为了提高热泵的性能，可以采取一些方案和新技术。
要确保热泵系统的设计和安装符合标准和规范。
热泵的性能与其制冷剂的种类、压缩
机的制冷量和功率、换热器的传热效率等因素密切相关。
在设计和安装热泵系统时，要选
用合适的制冷剂，选择合适的压缩机，保证其传热效率高，尽量减少能量损失。
可以采用一些热泵新技术来提高热泵的性能。
利用变频调速技术控制热泵的运行，根
据实际需要调节压缩机的转速，使其运行在最佳工况下，节约能源。
利用智能控制技术，
对热泵系统进行监测和优化，实时调整参数，提高热泵的性能。
还可以利用储能技术，将
低温热量存储起来，在需要时释放出来，提高热泵的供热效率。
要注意热泵系统的维护和管理。
定期对热泵系统进行清洗、维修和更换，保持其设备
的正常运行，减少能量损失。
通过合理使用热泵系统，避免频繁启停和过度运行，减少能
源的消耗。
要加强对热泵系统的监测和管理，及时发现和解决问题，提高热泵的性能。
要提高热泵的性能，需要从系统设计、新技术应用和维护管理等方面入手。
通过优化
热泵系统的设计和安装、采用新技术和方法，合理使用和维护热泵系统，可以提高热泵的
效率，发挥其节能环保的优势。
随着科技的进步和工艺的改进，相信热泵技术将在未来得
到更广泛的应用和发展。
相变蓄热换热强化及蓄热器性能实验的开题报告
相变蓄热换热强化及蓄热器性能实验的开题报告一、选题背景及意义能源的紧缺和环境的污染已经成为全球需要面对的挑战，因此如何更加高效地利用能源和减少能源的浪费已经成为一项急需解决的社会问题。
相变蓄热技术是一种能够利用相变材料的相变热来控制温度和储存热能的技术，具有高能量密度、长寿命、环保等优点。
减少能源的浪费、提高能源利用效率和实现可持续发展已经成为相变蓄热技术的核心价值。
本课题选取相变蓄热器，特别是相变蓄热换热强化及蓄热器性能实验，着重研究相变材料在储存和释放热量过程中的性能，为制造高效能的能量储存设备提供理论依据和实现途径。
二、研究内容及方案1. 研究对象选取具有相变材料的蓄热器作为研究对象，进行蓄热器的性能分析和性能测试。
2. 研究方法研究方法采用理论与实验相结合的方法，基于相变热、传热学、热传递强化等理论，通过实验测试相变蓄热器的热质量、蓄热性能、热传递强化等参数，并建立相应的理论模型，提出提高相变蓄热换热强化及蓄热器性能的实用方案。
3. 研究内容（1）相变材料的选择和性能测试：选取不同类型的相变材料，根据相变材料的熔点、熔化潜热、导热系数等参数进行性能测试，确定适宜的相变材料。
（2）相变蓄热器的设计和制造：根据相变材料的特性设计相应的相变蓄热器，制造出相应的实验蓄热器。
（3）热传递强化的探讨及实验：通过实验测试不同相变材料的热传递强化性能，探究相变材料的储热性能对传热强化的影响。
（4）实验数据分析及建模：基于实验数据分析，建立相应的理论模型，探究相变蓄热换热强化及蓄热器性能的实现途径。
4. 实验设备本研究选用的实验设备包括热源、热传导实验设备、温度测量设备、相变材料、相变蓄热器。
三、预期研究成果本研究预期从多个方面得到成果：（1）确定适宜的相变材料和制备方案，为相变蓄热器的自储能力和释能性能提供理论依据和实现途径。
（2）探究相变材料的热传递强化性能，为制造高效能的相变蓄热换热器提供理论支持。
提取冷水凝固热的热泵系统技术方案
提取冷水凝固热的热泵系统技术方案师云涛【摘要】暖通空调系统中应用的热泵系统技术多为提取冷凝水固热热泵技术.这就要求人们对这项热泵系统技术实施有效分析,从而深入了解这项技术.【期刊名称】《现代制造技术与装备》【年(卷),期】2018(000)005【总页数】2页(P140-141)【关键词】热泵系统;凝固热;技术方案【作者】师云涛【作者单位】山西省交通科学研究院,太原 030006【正文语种】中文众所周知，任何热泵系统热源在应用过程中都存在一定缺陷，影响热泵系统的作用效果和节能水平。
这就需要对当前我国各行业所应用的热泵系统综合分析，并按照分析结果制定合理的热泵系统技术方案。
不仅如此，其间还需要分析提取冷水凝固热装置的运行状态，在解决热泵系统技术缺陷的同时，确保提取冷水凝固热技术在热泵系统中发挥最大的作用。
1 提取冷水凝固热的热泵系统1.1 系统结构为保证相关人员全面了解提取冷水凝固热的热泵系统，其间就需要对该种热泵系统实施有效分析，明确系统中各元件的作用效果，并保证各部分元件在热泵系统中发挥自身最大的作用。
在对提取冷水凝固热热泵系统进行深入研究的过程中，人们应明确该系统是由热泵机组、凝固换热器、除冰设备、水箱、冷却塔、若干门阀和水泵组成的。
由于该系统涉及的组成结构非常多，其在运行时会经由多个步骤，无形中加大该项热泵系统在运行中出现问题的可能。
基于此，为了充分发挥热泵系统的作用和优势，首先就要熟悉热泵系统的系统结构，并明确各个系统在运行时所采取的方法。
对于除冰装置来说，该装置在运行时通常采取液-固流化床方法，大量固体在水流的牵引下，会附着在换热器表面，在冰层破坏、剥离的条件下实现物质除冰的目的。
不仅如此，其间还会应用砂粒这种物质，以有效提升除冰装置作用效果，这对于相关装置稳定运行来说非常重要。
1.2 运行原理从提取冷水凝固热的热泵系统运行的角度来说，该系统运行主要表现在制冰和融冰两方面。
在制冰时，热泵系统中冷水凝固装置并没有向末端系统提供热量[1]。
采集凝固热热泵系统的节能与环保预测
采集凝固热热泵系统的节能与环保预测
钱剑峰;孙德兴
【期刊名称】《节能技术》
【年(卷),期】2007(025)005
【摘要】有效客观地评价采集凝固热热泵系统,对深入认识和加快该项技术的应用发展有重要意义.基于全年一次能源利用率及与单位水量节能评价体系,推导并定量比较了该系统与常规系统的节能与环保性能.预测结果表明,该系统的应用推广具有良好的节能与环保效益.
【总页数】4页(P395-398)
【作者】钱剑峰;孙德兴
【作者单位】哈尔滨工业大学,市政环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090;哈尔滨工业大学,市政环境工程学院,黑龙江,哈尔滨,150090
【正文语种】中文
【中图分类】TU831.6;TQ051.5
【相关文献】
1.污水源采集凝固热热泵系统的形式及适用性 [J], 钱剑峰;孙德兴
2.城市污水源采集凝固热热泵系统节能环保评价 [J], 钱剑峰
3.非清洁水源采集凝固热热泵系统 [J], 钱剑峰;孙德兴;张承虎;张立隽
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双组分微胶囊相变悬浮液管内层流强化传热性能实验研究的开题报告
双组分微胶囊相变悬浮液管内层流强化传热性能实验研究
的开题报告
1. 研究背景
双组分微胶囊相变悬浮液是一种新型的热储存材料，在太阳能、地源热泵等领域应用广泛。
然而，在管内传输过程中存在着流动阻力大、传热效率低等问题。
因此，研究其管内层流强化传热性能具有重要意义。
2. 研究目的和内容
本研究旨在探究双组分微胶囊相变悬浮液在管内的强化传热性能。
具体研究内容包括：构建实验平台，研究管内层流强化传热机理，优化悬浮液参数，研究管内传热性能随流速、温度等变化规律。
3. 研究方法和技术路线
通过构建实验平台，对不同粒径、质量分数的微胶囊相变悬浮液进行实验研究，探究管内传热性能随流速、温度等变化规律。
采用数值模拟方法研究管内层流强化传热机理，优化悬浮液参数。
4. 预期结果和意义
通过本研究，可以探究双组分微胶囊相变悬浮液在管内传热过程中的强化机理，优化悬浮液参数，提高传热效率，为该材料在太阳能、地源热泵等领域的应用提供技术支持。
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（ 哈尔滨 工业大学 ， 龙江哈尔滨 黑 １ｏ ９ ） ５ｏ ｏ
摘
要 ： 介绍 了新型采集凝 固热热泵技术及其关键 设备 ， 于准稳态 近似方法分析了凝固热采集装置中层流 流动水在 基
常壁温条件下的管 内相变问题 ， 采用 当量平 均表 面换 热系数和潜热 显热 比两 个参数讨论 了各 因素 对相变强 化换热性 能 的影响 。分析结果对于设计参数的确定及系统性能 的改善有重要作用 。
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收稿 日期 ：ｏ ６ ７ ｌ 修 稿 日期 ：Ｏ ６ ０ —３ ２ ｏ —０ 一 ７ ２ｏ— ８ ｌ
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２０ ０７年第 ３ ５卷第 ５ 期
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文章 编号： １０ －Ｏ ２ （ ０７ ０ —０７ —０ ０ ５－ ３ ９ ２ ０ ） ５ ０ ０ ５
采集凝 固热热泵技术 层流工况 相变 强化换热 的研 究
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关键词 ： 相变 ； 热泵 ； 强化换热
中 图分 类 号 ： Ｔ ８ １６ Ｕ ３ ． 文献标识码 ： Ａ
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示。
过滤 设 Байду номын сангаас
取水 口
排水口
图 Ｉ 采集凝固热热泵系统流程示意
该装置的核心部件为圆管及管中的螺旋状蛟 龙， 在管内走地表水 ， 在管外走乙二醇水溶液 ， 该
装置起到了连续结冰与除冰的双重作用 。对该装
凝固热采集装置是采集凝固热热泵系统的关
键设备之一 ， 是笔者等在提取低温冷水凝 固热方
１ 前 言 随着 世 界 各 国经 济 的发 展 ， 源 问题 越 来 越 能
面提出的一种创 新装置 ， 明专 利 申请号 为 发
２ ０ ０ ６１ ０。 ０ ６１ ０９ ６．
受到人们的重视 ， 合理利用能源， 提高能源的利用 率， 大力开发对环境无污染或少污染的新能源及 相关技术是 当务之急 ， 中地表水便 是一种优 良 其 的冷热 源 。但是 传统 地表 水源 热泵 系 统普 遍 存 在 的冬季水温低 、 供热不足及设备配置偏大等问题 ， 为解决 这些 缺点 并考 虑到 相变 潜热 利 用有 高 能 量 密度的优点 Ｊ本文提 出了一种新 型地 表水 热 ， 泵技术 ， 即采集凝 固热热 泵技术 ， 流程 如图 １所