摘要：微通道内流体传热特性及机制的研究是微反应器调控、传递强化及设计的基础。对于微通道内多相流体系,各流动相的流动、分散等特征直接影响多相体系的传热特性,决定了微通道传热效率。利用数值方法研究十字型微通道气液两相环状流传热性能。在环状流传热过程中,气相引入一方面让气液间的剪切力带动液相提高了液相流速;另一方面增加扰动从而减小了场协同角,两方面共同作用强化环状流总传热性能。从环状流液膜波动出发,引入场协同角研究液膜波动与环状流局部传热性能的关系。在液膜波动处局部场协同角变小,场协同角越小,高速气相与高温液相之间的热量交换越强,因此高速气相带走更多的热量,从而强化了环状流的总传热性能。最后根据研究初步绘制传热流程图,为微反应器内部温度控制和传热强化技术提供理论支撑。

摘要：针对CFD数值模拟气固流化床中两相流动复杂、计算成本高昂的问题,建立了一种基于本征正交分解(proper orthogonal decomposition,POD)和代理模型的非反应性气固流化床流体动力学降阶模型,通过POD-RBF方法和POD-Kriging方法分别对流化床的气固两相流动过程进行了预测,将不同气速下的降阶模型解与全阶模型解进行了比较,并探究了气体速度对床层运动的影响。结果表明,在用于生成POD的设计参数范围内,降阶模型与全阶模型结果之间的平均相对误差(mean relative error,MRE)不超过5%,两种方法对设计工况的预测精度均高于非设计工况。对于流化床内压力、固含率、气体速度的分布,POD-RBF方法的预测精度均高于POD-Kriging方法,其中对压力场的预测精度最高,对速度场的预测精度最低。降阶模型在保持较高的重建和预测精度的同时,将计算效率提高了近400倍。

摘要：结合储热的太阳能热发电技术输出稳定、调峰能力强,引入超临界二氧化碳(S-CO_(2))布雷顿循环可进一步提升热电转换效率。既有研究大多采用单一指标对S-CO_(2)循环进行性能评估,结果相对片面,因而有必要开展多指标综合性能评价以客观反映循环性能状况。建立了35 MW再压缩式S-CO_(2)循环的热力学和经济性模型,考察了关键参数对循环性能的影响。构建了反向传播神经网络结合遗传算法的优化方法(BP-GA),对循环性能进行多目标优化。结果表明,回热器总热导率的增加可提升循环效率,但存在上限;透平入口温度、循环最低和最高压力、分流比与循环性能分别存在显著的非单调作用关系,优化后的设计值依次为639.14℃、8.10 MPa、29.74 MPa和0.70。与初始设计值下的循环性能相比,优化后的循环系统度电成本降低了11.1%,循环热效率和比功分别提高了5.1%和27.6%。

摘要：为了获得CaO/CaCO_(3)流化床反应器释能过程的动态特性、提高其系统设计与安全调控水平,基于有限体积法,构建了MW级的可用于sCO_(2)热发电系统的CaO/CaCO_(3)流化床反应器的动态仿真模型。研究了该反应器系统在典型扰动下的动态响应特性,并就不同关键参数对CaO/CaCO_(3)流化床反应器释能过程中传热传质的影响进行了敏感性分析。研究结果表明:改变吸热侧sCO_(2)的进口流量和温度,会显著影响出口温度;相较于改变放热侧颗粒的进口温度,改变其进口流量对吸热侧sCO_(2)出口温度的影响更为明显,10%的放热侧颗粒进口流量阶跃扰动可导致吸热侧sCO_(2)出口温度变化可达17.5℃,而相同比例的进口温度扰动最高只能使吸热侧sCO_(2)出口温度产生3.9℃的变化;增加管数、减少管径和减小粒径有助于提高CaO/CaCO_(3)流化床反应器的热效率和转化率,且增加管数的影响最为明显,当管数从20增加至40根时,反应器的热效率和CaO颗粒转化率分别提高了2.9%和2.4%。该研究结果可用于指导CaO/CaCO_(3)热化学储能和太阳能热发电系统的集成与设计。

摘要：腔式吸热器是塔式太阳能热发电系统中非常关键的一个部件,它的性能直接关系到整个发电系统的效率,因此对吸热器内的太阳能热流密度及吸热器的效率进行计算在吸热器设计中便显得尤为重要。本文提出了一种综合计算的方法来解决这个问题:首先利用蒙特卡罗(Monte Carlo)方法来模拟吸热器内太阳光束的行为,得到吸热器内的太阳能热流密度分布;然后利用流动换热的相应公式计算出吸热器内吸热管道的壁温;接着再对吸热器内空气的流场进行计算得到吸热器管道的热损失.利用这种综合计算的方法可以估算出太阳能在吸热器表面的热流密度分布以及吸热器的效率,为吸热器设计提供一定的理论指导。

摘要：气液微磺化技术因其安全、高效、低成本,是一种极具发展潜力的新型磺化方法。但由于磺化反应体系高黏的特点,在小尺寸通道内流动时压降非常大,显著提高微反应器能耗,实现微反应器高效热质传递性能与气液磺化反应体系高压降之间的优化调控对气液微磺化技术的实际推广应用具有重要意义。通过实验测试研究了气液微磺化反应过程的压降特性及各影响因素的作用机制,并基于量纲分析法建立了4种不同结构微反应器的气液磺化收率与能耗预测模型。为了实现高产率和低能耗,采用改进的NSGA-Ⅱ算法优化影响磺化产物收率和反应过程能耗的关键工艺参数。其中C-ES(十字形混合区+含膨胀单元的直通道反应区)型微反应器内,在气速为6.422 m/s、液速为0.0147 m/s、反应时间为91.464 min条件下,收率达到89.771%,能耗仅1.609 kW/t,证明C-ES型微反应器有效传质效率高,在低能耗下能显著强化气液两相传质性能。以上研究可为以高收率、低能耗为目标的微反应器结构设计及操作条件优化提供理论依据。

摘要：利用TracePro光学软件模拟了是否考虑布置螺旋管的太阳能腔式吸热器光学性能的差异,探讨了腔体内壁面的反射率及内置螺旋管的外径、螺距对吸热器光学性能的影响,并对比了4种不同形状吸热器的光学性能。结果表明:由于不能真实反映螺旋管所吸收光通量的大小,将吸热器内壁面近似为螺旋管外壁面的处理方法是不可取的;在螺距不变的情况下,腔体内壁面的反射率与内置螺旋管外表面吸收光通量的大小以及系统的光学效率成正比;当反射率小于0.8时,螺距的增加可以提高吸热器的光学性能,而当反射率超过0.8时情况则相反。对比4种不同形状的吸热器可以发现,圆台-圆柱形吸热器具有最好的光学性能,其光学效率可达85.42%。研究结果可为吸热器的设计和优化提供理论指导,并为吸热器传热性能的研究奠定基础。