检索结果-内蒙古大学图书馆

动力工程学报 2024年第8期44卷 1307-1316页

作者：许宏宇李瑞凡许诚郭豪辛团团杨勇平华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

半闭式CO_(2)循环具有高效和零碳排放的特点,针对目前集成液化天然气(LNG)冷能的半闭式CO_(2)循环发电系统,提出了一种高效的LNG冷能的梯级利用方式。结果表明:基准案例中空分和压缩过程的能耗分别降低了70.4和75 MW,系统净效率为63.76%... 详细信息

半闭式CO_(2)循环具有高效和零碳排放的特点,针对目前集成液化天然气(LNG)冷能的半闭式CO_(2)循环发电系统,提出了一种高效的LNG冷能的梯级利用方式。结果表明:基准案例中空分和压缩过程的能耗分别降低了70.4和75 MW,系统净效率为63.76%,相比于常规循环提升9.48个百分点;在此基础上,采取改进循环参数、匹配回热器热容等优化措施后,优化案例的净效率进一步提高至72.22%,系统的效率为51.27%。相比于仅在循环过程集成LNG冷能的参考系统Ⅱ,冷能利用的效率提高了28个百分点。

关键词：半闭式CO_(2)循环 LNG冷能冷能空分热力学分析分析

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多尺度结构烧结沟槽表面沸腾传热性能

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化工进展 2025年第2期44卷 669-676页

作者：张喆纪献兵杨聿昊刘家璇姚泊丞华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

为解决高热流密度电子元件的散热问题,本文采用不同粒径的铜粉烧结制备了多尺度结构沟槽表面,以FCM-47电子氟化液为工质,结合可视化,研究了多尺度结构对液体补充与汽泡逸出的作用,探寻了铜粉粒径与沟槽结构尺寸对汽泡产生、长大、脱离... 详细信息

为解决高热流密度电子元件的散热问题,本文采用不同粒径的铜粉烧结制备了多尺度结构沟槽表面,以FCM-47电子氟化液为工质,结合可视化,研究了多尺度结构对液体补充与汽泡逸出的作用,探寻了铜粉粒径与沟槽结构尺寸对汽泡产生、长大、脱离及沸腾传热的影响。结果表明沟槽结构尺寸对沸腾换热有着显著的影响,其中谷部宽度影响着汽泡脱离直径,存在最佳宽度值,脊部高度及沟槽底层厚度的影响是沟槽所能提供的核化点数量、相变传热面积及汽液流动阻力平衡的结果。孔隙的理论分析和沸腾可视化均表明多尺度结构有利于沸腾换热。相较于球状铜粉,枝状铜粉在烧结后形成了具有大小孔径的多尺度结构通道,很好地兼顾了液体补充与汽泡逸出的不同需求,传热性能得到显著提升。其中粒径为150μm的枝状铜粉多尺度表面传热性能显著优于本实验范围内其他表面,在电子氟化液中的换热系数可达46.0kW/(m^(2)·K)。

关键词：多尺度烧结沟槽结构池沸腾可视化传热相变

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纳米Janus颗粒对池沸腾传热影响研究

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工程热物理学报 2025年第3期46卷 866-871页

作者：杨聿昊纪献兵任纪星张喆徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

为探究纳米Janus颗粒对沸腾传热的影响,使用Pickering乳液法制备了Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)亲水、疏水及Janus纳米颗粒,并进行了池沸腾实验。研究发现,添加Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)纳米Janus颗粒可显著强化沸腾传热,沸腾起始点过热度△Tstart仅... 详细信息

为探究纳米Janus颗粒对沸腾传热的影响,使用Pickering乳液法制备了Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)亲水、疏水及Janus纳米颗粒,并进行了池沸腾实验。研究发现,添加Fe_(3)O_(4)-SiO_(2)纳米Janus颗粒可显著强化沸腾传热,沸腾起始点过热度△Tstart仅为2.7 K,相较于光表面的7.7 K,△Tstart降低了5.0 K,同时临界热流密度CHF增加54.1%,沸腾传热系数h最大可增加19%。由于纳米流体存在沉积问题,对沉积层表面进行了沸腾传热研究,发现Janus颗粒沉积层沸腾传热性能皆优于光表面和亲、疏水性颗粒沉积层,其中相比于光表面,Janus颗粒沉积层CHF增加38.5%,h最大增加11%。

关键词： Janus颗粒池沸腾沉积层纳米流体可视化

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燃煤半闭式超临界二氧化碳发电系统变工况性能分析

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中国电机工程学报 2025年

作者：郭豪许宏宇韩禹辛团团许诚电站能量传递转化与系统教育部重点实验室(华北电力大学)

为实现超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide，sCO2)发电系统在较宽负荷区间内的灵活高效运行，构建了燃煤半闭式sCO2发电系统变工况模型，研究系统在透平全周进气、背压恒定且出口温度不变的基础变工况运行模式下的部分负荷性... 详细信息

为实现超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide，sCO2)发电系统在较宽负荷区间内的灵活高效运行，构建了燃煤半闭式sCO2发电系统变工况模型，研究系统在透平全周进气、背压恒定且出口温度不变的基础变工况运行模式下的部分负荷性能，通过透平部分进气调节和背压调节实现系统参数的优化，最终提出部分进气度和背压相协同的新型高效变负荷运行方法。结果表明，在低负荷区间运行时，单独减小部分进气度或单独降低背压均可提高系统净效率，但在高负荷区间内，减小部分进气度或过度降低背压会产生相反效果；通过采用透平部分进气和背压相协同的调节方法，可以在低负荷区间内进一步提升系统净效率。针对600 MWe等级机组，在30%负荷时，系统净效率可达34.77%，较基础变工况运行模式提高了3.8个百分点。

关键词：超临界二氧化碳循环富氧燃烧零碳排放变工况性能运行策略

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sCO_(2)循环部分负荷运行特性研究

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中国科学：技术科学 2024年第1期54卷 78-90页

作者：郑毫楠徐进良王兆福苗政华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

超临界二氧化碳(supercritical CO_(2), sCO_(2))循环发电系统结构紧凑,具有灵活高效的特点.本文以300 MW级s CO_(2)循环发电系统为研究对象,基于存储控制(inventory control)运行方式构建了耦合部件非设计(off-design)计算的系统部分... 详细信息

超临界二氧化碳(supercritical CO_(2), sCO_(2))循环发电系统结构紧凑,具有灵活高效的特点.本文以300 MW级s CO_(2)循环发电系统为研究对象,基于存储控制(inventory control)运行方式构建了耦合部件非设计(off-design)计算的系统部分负荷模型.部分负荷运行时,回热器和涡轮机械运行参数都会发生变化,且变化规律不同,为剖析系统性能损伤机理,设置了两种不同研究方案:(1)涡轮机械主要运行参数(主气压力和等熵效率)不变,研究回热器对系统热效率的影响;(2)涡轮机械和回热器参数均发生变化.不同研究方案结果表明,随负荷率减小回热器效率增加,压降减小,对系统性能产生正效应.部分负荷运行时主气压力的减小对透平做功影响较大,同时透平效率降低明显,对系统产生负效应.标准存储控制条件下,系统热效率随负荷率呈抛物线变化. 100%~75%负荷时,系统中正效应大于负效应,热效率大于设计热效率,在85%负荷时系统热效率达到最大值49.82%. 75%~30%负荷时,系统中正效应小于负效应,热效率小于设计热效率.研究结果可为sCO_(2)循环系统的变负荷运行提供指导,并可为系统动态调控过程提供目标值.

关键词： sCO_(2)循环存储控制部分负荷轴流式透平轴流式压缩机

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超临界CO_(2)池式换热实验与数值模拟研究

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中国科学：技术科学 2024年第4期54卷 636-644页

作者：于博文何孝天徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

超临界传热已进行了广泛研究,但对其现象及机理的认识仍不充分,本文研究了超临界二氧化碳(supercritical,sCO_(2))池式传热.实验以长度为22 mm和直径为70 μm铂丝为加热和测温元件,容器压力为8~10 MPa,加热丝热流密度范围为0~1800 kW/m^... 详细信息

超临界传热已进行了广泛研究,但对其现象及机理的认识仍不充分,本文研究了超临界二氧化碳(supercritical,sCO_(2))池式传热.实验以长度为22 mm和直径为70 μm铂丝为加热和测温元件,容器压力为8~10 MPa,加热丝热流密度范围为0~1800 kW/m^(2),显著高于文献中的参数范围.采用变物性层流模型进行流固耦合数值模拟,加热丝附近采用了多尺度网格技术,数值模拟与实验结果吻合良好.发现传热系数h随热流密度qw的变化呈S形曲线,将h-qw曲线划分成三个区域.在类临界温度前,因瑞利数Ra随qw增大而增大,h随qw增大而增大;当铂丝温度开始超过类临界温度后,由于超临界流体回流效应增强,h继续增大直到获得最大值.随后,由于近壁区类气膜热阻增大,h随qw增大而减小直到获得极小值.在超过h极小值点后,由于高温下超临界流体导热系数随温度增大而增大,随qw增大h回复到增大趋势.本文获得了全参数范围内传热系数与热流密度的关系曲线,获得了对超临界池式传热较为完整的理解.

关键词：超临界CO_(2) 池式换热自然对流数值模拟

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基于正交试验的铯热管优化设计

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化工进展 2024年第S01期43卷 94-105页

作者：赵吉隆马英华黄国庆沈明芋陈宏霞华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

中温热管在核反应堆二次换热、中温恒温控制及飞行器热防护等领域中均有潜在应用,利用数值模拟开展贵金属热管研究并对其进行全参数优化设计具有重要意义。首先,通过UDF在自适应相变模型基础上添加多孔回流模型,并对比实验数据及基础模... 详细信息

中温热管在核反应堆二次换热、中温恒温控制及飞行器热防护等领域中均有潜在应用,利用数值模拟开展贵金属热管研究并对其进行全参数优化设计具有重要意义。首先,通过UDF在自适应相变模型基础上添加多孔回流模型,并对比实验数据及基础模型结论,验证了模型的准确性。其次,引入正交试验法研究全因素相互作用下各因素对热管性能影响的重要性顺序,结果证明在选取工况范围内各因素的影响显著性顺序为倾角>长径比>充液率>丝网目数,获得最优设计工况为长径比17.18、充液率15%、倾角δ=45°、丝网50目,此时整体热阻仅为较差工况的15.6%,传热性能显著增强。最后,通过对比分析饱和启动伊始至准稳态过程中,热管及多孔结构内部的相态分布、温度分布、干烧现象等,证明最优设计参数下热管壁面多孔结构内冷凝液分布能够维持均匀且连续,有效避免了壁面的局部过热,显著提高了热管的温度均匀性。同时,长径比和充液率等参数的匹配使得热管换热有效长度可达100%。

关键词：热管正交试验倾角充液率强化换热长径比丝网

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泡沫铜导离气泡强化流动沸腾换热实验研究

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化工学报 2024年第5期75卷 1765-1776,F0002页

作者：关朝阳黄国庆张一喃陈宏霞杜小泽华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206 华北电力大学能源动力与机械工程学院北京102206

流动沸腾作为一种高效的换热方法,被广泛应用于高热流设备的冷却。在流动沸腾换热过程中可通过设置多孔疏水结构促进沸腾气泡脱离,为强化沸腾换热提供新思路。在截面为6 mm×4 mm的矩形通道顶部添加浸润角为140°的多孔泡沫铜;... 详细信息

流动沸腾作为一种高效的换热方法,被广泛应用于高热流设备的冷却。在流动沸腾换热过程中可通过设置多孔疏水结构促进沸腾气泡脱离,为强化沸腾换热提供新思路。在截面为6 mm×4 mm的矩形通道顶部添加浸润角为140°的多孔泡沫铜;并在液相入口温度70、75和80℃,流速为6.94、10.42和13.89 cm/s的不同工况下,观测通道内沸腾两相流流型变化以及泡沫铜的吸气过程对流动沸腾换热性能的影响;基于气泡受力分析获得泡沫铜吸气强化流动沸腾的换热机理。结果显示,在本实验工况范围内添加脱气泡沫铜后,壁面过热度下降可达20.7%;泡沫铜的吸气率为0.81时,热通量可提高至152%;增大入口流速,泡沫铜强化效果显著增大,而入口温度对泡沫铜的吸气效果影响不明显。

关键词：传热浸润性泡沫铜气液两相流气泡

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流动方向对超临界二氧化碳流动传热特性的影响

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物理学报 2024年第2期73卷 192-201页

作者：程亮元徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

本文基于拟沸腾理论研究了超临界二氧化碳(sCO_(2))在水平和垂直向上管中的流动和传热特性差异.比较了不同质量流量、热流密度和压力下水平管与垂直向上管的流动和换热特性差异.与以往超临界流体的经典单相流体假设不同,本文引入拟沸腾... 详细信息

本文基于拟沸腾理论研究了超临界二氧化碳(sCO_(2))在水平和垂直向上管中的流动和传热特性差异.比较了不同质量流量、热流密度和压力下水平管与垂直向上管的流动和换热特性差异.与以往超临界流体的经典单相流体假设不同,本文引入拟沸腾理论来处理sCO_(2)在两管中的流动和传热,将超临界流体视为多相结构,包括近壁区的类气层和管芯中的类液流体.结果发现,传热方面,在正常传热模式下垂直向上管内壁温和水平管底母线内壁温基本一致.当垂直向上管发生传热恶化时,垂直向上管的壁温峰值会随着超临界沸腾数(SBO)的增大超过对应焓值位置的水平管顶母线内壁温.垂直向上管中SBO区分了正常传热和传热恶化.而在水平管中,当弗劳得数小于100时,SBO主导顶底壁面最大壁温差.相比于垂直向上管,相同压力下的超临界流体在水平管内发生传热恶化需要更高的热流密度和质量流量的比值.流动方面,引起垂直向上管压降斜率增高的机理是孔口收缩效应.主导水平管压降变化的机理是分层效应,并用弗劳得数在水平管中顶底壁温差异与压降之间建立联系.

关键词：超临界二氧化碳流动传热拟沸腾传热恶化

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自驱动柔性翅片实现储热单元相变强化的数值研究

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中国科学：技术科学 2024年第9期54卷 1797-1808页

作者：马骁婧陈翰博徐进良华北电力大学低品位能源多相流与传热北京市重点实验室北京102206 华北电力大学电站能量传递转化与系统教育部重点实验室北京102206

相变材料储热技术是实现火电厂热电解耦和深度调峰最具潜力的实现途径之一,对于推动能源转型至关重要.相变材料(PCM)的低导热系数严重制约储热系统灵活调控与快速响应能力.采用翅片是提升相变材料储热系统热响应速度的有效方法.本文提... 详细信息

相变材料储热技术是实现火电厂热电解耦和深度调峰最具潜力的实现途径之一,对于推动能源转型至关重要.相变材料(PCM)的低导热系数严重制约储热系统灵活调控与快速响应能力.采用翅片是提升相变材料储热系统热响应速度的有效方法.本文提出利用柔性翅片实现储热单元的固液相变强化,基于焓-孔隙率法和流固双向耦合模型,对于柔性翅片PCM储热单元的熔化过程及强化机理开展了数值研究和理论分析.结果表明,PCM储热单元熔化过程根据熔化速率分为初期、中期及末期三个阶段,柔性翅片储热单元相较刚性翅片储热单元可实现初期及中期的相变强化并有效缩短了蓄热时间,熔化速率最高提升20%.柔性翅片发生偏转储存弹性应变能,往复运动实现弹性应变能与流体动能的相互转化.翅片摆动提高液相流速并阻碍螺旋涡合并,通过增强PCM的对流换热强化固液相变.本文为相变材料储热单元的传热优化提供了新思路,提高了翅片储热单元的热响应能力,为热电联产灵活性改造技术的开发提供了理论基础.

关键词：柔性翅片固液相变相变强化流固耦合

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