检索结果-南通市图书馆

作者：王一凡大连海事大学

学位级别：硕士

21世纪以来,全球淡水资源短缺愈发严重,化石能源供应紧张且污染环境。太阳能驱动的海水淡化方式已成为一种有效方法,以绿色能源解决全球水危机。其中太阳能界面蒸发可大大提高热蒸发效率,且具有响应速度快、结构简单、成本低等优点,已... 详细信息

21世纪以来,全球淡水资源短缺愈发严重,化石能源供应紧张且污染环境。太阳能驱动的海水淡化方式已成为一种有效方法,以绿色能源解决全球水危机。其中太阳能界面蒸发可大大提高热蒸发效率,且具有响应速度快、结构简单、成本低等优点,已经成为实现高效光热转换的新方式,近年来被广泛关注与研究。本文制备了一种以纤维素海绵(CS)为供水基材,碳纳米管(CNTs)/聚乙烯醇(PVA)复合材料为表面的双层蒸发器。并对蒸发器的光吸收能力、蒸发界面的稳定性、界面微观结构、材料孔隙率、界面化学组成和材料的导热能力进行了表征。研究发现:表面引入透明的聚乙烯醇不影响蒸发界面的光吸收,有无聚乙烯醇的蒸发器界面的光吸收率相同(97.4%),另外聚乙烯醇可以增加碳纳米管与基材之间的结合强度。蒸发界面的SEM图像显示,碳纳米管清晰可见并且均匀分布在纤维素海绵骨架表面。纤维素海绵具有较大的孔隙率和较强的毛细力,能够满足向蒸发界面持续供水。通过化学组成分析发现纤维素海绵表面具有丰富的亲水基团,亲水性较好。本文搭建了太阳能界面蒸发实验平台,通过实验分析了碳纳米管浓度、聚乙烯浓度、蒸发器隔热结构及太阳辐照强度对太阳能界面蒸发过程的影响规律。研究发现:随着碳纳米管浓度的增加,蒸发器的光吸收率和蒸发效率先增加后趋于平缓。当浓度达到1.5%后,两者均不再增加。随着聚乙烯醇浓度的增加,蒸发器的蒸发速率先增加后减少。当聚乙烯醇浓度约为10%时,其蒸发速率达到最大。蒸发器隔热结构可有效减少蒸发界面向水体的导热,进而提高蒸发效率。当供水路径面积为蒸发面积的20%时,隔热结构效果最佳。当太阳辐照强度为1k W·m时,蒸发器的最佳蒸发速率达到1.345kg·m·h,蒸发效率为89.7%。在全天太阳辐照强度变化的条件下,有隔热结构比无隔热结构的蒸发器的蒸发量高出10.1%。本文建立了蒸发器在界面蒸发过程的数学模型,利用不同太阳辐照强度下的实验数据对数学模型进行了修正。蒸发界面在工作温度范围20～40℃内,数学模型的理论计算结果与实验结果的偏差小于10%。利用该模型分析了环境参数对蒸发性能的影响。研究发现:保持其他环境条件不变,在相同的界面温度下,随着环境相对湿度的升高,蒸发速率下降。保持其他环境条件不变,在相同的界面温度下,随着环境温度的升高,蒸发速率略有降低,同时环境温度的升高也会导致界面蒸发启动的温度升高。保持其他环境条件不变,在相同的界面温度下,随着空气流速加快,界面的蒸汽扩散加快,蒸发速率提高。本文利用配制的氯化钠溶液模拟海水进行了太阳能界面蒸发实验,测试了文中没有隔热结构和具有隔热结构的两种复合表面蒸发器的性能。考察了蒸发器蒸发表面的盐结晶对蒸发性能的影响。研究发现:随着盐浓度的增大,盐水的饱和蒸汽压降低,蒸发速率下降。当太阳辐照强度不大于1k W·m,盐水浓度3.5%时,所设计蒸发器连续工作8小时,表面无盐结晶现象,蒸发性能略低于纯水,且随着太阳辐照强度增大,蒸发速率升高。在全天太阳辐照强度变化的条件下,有隔热结构的蒸发器的累计蒸发量比纯水降低了10.5%。当太阳辐照强度超过1k W·m或者盐水浓度大于3.5%时,蒸发器的蒸发界面出现了盐结晶现象,且随着蒸发时间的延长,盐结晶量增加,蒸发速率下降。当盐结晶现象发生后,有隔热结构的蒸发器对蒸发过程的强化作用被削弱,甚至出现了恶化。原因在于隔热结构导致蒸发界面供水减少,盐结晶量增加,阻挡了界面的水蒸发过程。

关键词：太阳能界面蒸发海水淡化实验研究复合表面

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太阳能界面蒸发过程中的传热机理与强化研究

太阳能界面蒸发过程中的传热机理与强化研究

作者：张弛大连海事大学

学位级别：硕士

21世纪以来,全球淡水资源短缺愈发严重,化石能源供应紧张且污染环境。因而利用清洁且广泛分布的太阳能进行海水淡化解决淡水资源危机是一条可行之路。太阳能界面蒸发技术将太阳能光热转换集中在气液界面处,具有不需要消耗额外能源、响... 详细信息

21世纪以来,全球淡水资源短缺愈发严重,化石能源供应紧张且污染环境。因而利用清洁且广泛分布的太阳能进行海水淡化解决淡水资源危机是一条可行之路。太阳能界面蒸发技术将太阳能光热转换集中在气液界面处,具有不需要消耗额外能源、响应速度快、结构简单等优点,已经成为实现高效光热转换的新方式。本文制得碳粉-纤维素海绵和碳粉-聚乙烯醇-纤维素海绵两种不同光吸收层的双层结构太阳能界面蒸发器,对其进行表面微观结构,光吸收能力,吸水能力,孔隙率的表征。随后建立了太阳能界面蒸发实验装置,通过实验分析了蒸发器绝热结构与太阳辐照强度变化对太阳能界面蒸发过程的影响规律,探讨了上述规律形成的原因。最后,实验测量一天的太阳辐照强度的分布,计算得到不同绝热结构蒸发器一天的产水量及蒸发效率。另外,本文建立了太阳能界面蒸发过程的数值模型,通过模拟分析了蒸发器绝热结构与太阳辐照强度变化对太阳能界面蒸发过程产生影响的原因。随后在不同太阳辐照强度下进行数值模拟,得到了不同结构的蒸发器在一天内的产水量及蒸发效率,并与实验进行了对比。最后,设计了中央供水结构蒸发器,利用数值模型,就其蒸发性能,与实验设计的四周供水结构蒸发器进行了对比研究,获得了最佳蒸发效率。研究发现:在蒸发器表面加入聚乙烯醇涂层,增强纳米碳粉和纤维素海绵之间的结合力,进而加强蒸发器的光吸收能力,另外它可以通过降低蒸发器有效导热系数减少蒸发过程中的热损失。在太阳能界面蒸发过程中,蒸发器与水体之间的热传导损失是导致太阳能界面蒸发效率下降的主要热损失。蒸发器中的绝热结构能显著降低蒸发器与水体之间的热传导损失,从而有效地提高蒸发效率。随着蒸发器与绝热层的半径之比α、绝热层高度C增加,绝热结构对蒸发过程的强化作用均呈先增加后减少的趋势。另外,随着太阳辐照强度的增加,蒸发器需要的绝热结构α和C均增大。相同吸水面积条件下,中央供水结构可以降低蒸发界面温度,减少热损失,使其蒸发效率优于四周供水结构。

关键词：太阳能界面蒸发海水淡化实验数值模拟

相变微胶囊对预冷却绝热喷雾吸收过程的强化研究

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相变微胶囊对预冷却绝热喷雾吸收过程的强化研究

作者：王延阳大连海事大学

学位级别：硕士

船舶作为交通运输中载运量比例最大的载运工具,其节能效果的好坏对我国航运业的发展乃至国民经济的影响很大。吸收式制冷方式是由热能驱动的一种绿色制冷方式,它可以利用船舶主机产生的余热进行驱动,可以极大地降低船舶的燃油消耗,从而... 详细信息

船舶作为交通运输中载运量比例最大的载运工具,其节能效果的好坏对我国航运业的发展乃至国民经济的影响很大。吸收式制冷方式是由热能驱动的一种绿色制冷方式,它可以利用船舶主机产生的余热进行驱动,可以极大地降低船舶的燃油消耗,从而起到船舶节能的目的。目前吸收制冷系统通常采用降膜吸收方式,吸收效率低,体积偏大,而且无法保证在恶劣的海况下可靠工作,无法满足船舶吸收制冷系统的要求。而预冷却绝热喷雾吸收方式结构简单,吸收效率高,更适合在恶劣海况下运行,但它所需溶液循环量高,且需要消耗额外的泵功进行雾化。本文尝试通过在吸收工质中加入相变微胶囊,提高工质的有效热容,进而减少溶液循环量和雾化功耗。本文采用数值模拟的方法,建立了溴化锂溶液预冷却绝热喷雾吸收过程的数值模型,进行了网格无关性验证和时间步长无关性验证并且与相同条件下的实验数据进行了对比,验证了模型的准确性。本文利用数值模拟的方法,首先分析了液滴粒径、溴化锂溶液的初始温度和浓度,吸收器内压力等参数对液滴单次循环吸收量和最大吸收时间的影响。研究发现:溴化锂溶液的雾化液滴粒径越小,单次循环吸收量越大,单次循环所需吸收时间越短,雾化功耗越大。溴化锂溶液的初始温度越高,单次循环吸收量越小,初始温度的变化对吸收时间则没有影响。溴化锂溶液的初始浓度越大,单次循环吸收量越大,初始浓度的变化对吸收时间则没有影响。吸收器内的压力影响水的露点温度,即制冷机组的最大制冷温度。在保证制冷能力的基础上吸收器内的压力越高,吸收效果越好。本文选择了壳材为氧化锆,芯材为正二十烷的相变微胶囊,计算了加入相变微胶囊的溴化锂混合溶液的物性参数,利用绝热喷雾吸收模型,分析了相变微胶囊的加入对吸收过程中溶液循环量和吸收时间的影响。研究发现:相变胶囊的加入增加了单个液滴在单次吸收过程中的吸收量,进而减少了溶液的循环量,但同时单个液滴吸收量的增加需要更长的吸收时间。最后,本文对相变微胶囊质量分数、喷嘴类型、喷嘴孔径、相变微胶囊的壳材比等因素对相变微胶囊强化绝热喷雾吸收过程效果的影响进行了考察。研究发现:向溴化锂溶液中添加相变微胶囊确实可以起到减少雾化功耗的效果,且相变微胶囊质量分数的越大,雾化功耗越小。直流喷嘴的吸收距离会随相变微胶囊质量分数的增加而增大,而离心喷嘴的吸收距离不受相变微胶囊质量分数的影响。同一类型喷嘴的孔径越大,单个喷嘴的溶液流量越高,雾化功耗也越大,且直流喷嘴孔径的变化对雾化功耗的影响要大于离心喷嘴。

关键词：吸收制冷船舶余热相变微胶囊绝热喷雾吸收

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液氮在微结构表面上的蒸发传热特性

液氮在微结构表面上的蒸发传热特性

作者：洪斌天大连海事大学

学位级别：硕士

作为一种高效的相变传热方式,薄液膜蒸发能应用于船舶制冷、航空航天、集成芯片、低温工程等诸多领域的高热流密度传热过程。本论文通过实验及数值模拟等方法,对在微结构表面上发生的大过热度、瞬态薄液膜蒸发过程进行了探讨。实验通过... 详细信息

作为一种高效的相变传热方式,薄液膜蒸发能应用于船舶制冷、航空航天、集成芯片、低温工程等诸多领域的高热流密度传热过程。本论文通过实验及数值模拟等方法,对在微结构表面上发生的大过热度、瞬态薄液膜蒸发过程进行了探讨。实验通过集总热容法分析传热过程中热流密度、总传热热阻、液氮的蒸发传热系数等传热参数随过热度的变化规律,并对缓冲罐内压力、液氮针初始温度、低温保护剂的浓度及种类等重要参数对液氮蒸发传热过程的影响进行了系统的分析。研究结果表明:总体上,液氮蒸发传热系数随过热度降低都呈现先增后减的抛物线趋势,冷冻载体的降温速率也呈先增后减的趋势,在0℃～-60℃降温区间内,平均降温速率达到47905.86℃/min;在10300Pa真空条件下,在三个不同容积缓冲罐内进行的瞬态实验中发现,真空缓冲罐内压力变化越小,传热效果越佳;选取五种不同的液氮针初始温度进行实验发现,液氮针初始温度越低,传热性能越好;当冷冻载体内添加不同浓度的甘油作为低温保护剂时,浓度越高,溶液导热系数越低,总热阻越大,传热性能越差,而甘油浓度对液氮蒸发传热系数基本无影响;当冷冻载体内添加不同种类低温保护剂时,低温保护剂导热系数越高,总热阻越低,降温速率越快,传热效果越好;0℃～-60℃降温区间内冷冻载体表面传热性能远高于室温～-180℃温度区间的传热性能。对微结构表面上的非稳态传热过程进行三维数值模拟。模拟结果与相应的实验结果对比发现,模拟所得的冷冻载体中心点的温度变化趋势与实验结果非常接近,在0℃～-60℃降温区间内平均降温速率的误差在5%之内;液氮蒸发传热系数越大,平均降温速率越快;模拟不同毛细结构层厚度的冷冻载体的降温过程,结果指出,毛细结构层厚度越小,冷冻载体降温过程中的均温性越好,平均降温速率越快。

关键词：薄液膜蒸发微结构表面传热特性蒸发传热

基于温湿度独立控制的船舶空调系统节能特性研究

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基于温湿度独立控制的船舶空调系统节能特性研究

作者：刘富多大连海事大学

学位级别：硕士

由于需要确保船舶在航行时的安全以及舱室内的船员的舒适程度,船舶空调系统一般都会按照最恶劣的条件考虑,传统上的船舶空调系统通常效率低、能耗高,由此导致大量的能量浪费。因此将温湿度独立控制即高温冷水+溶液除湿空调机组的节能优... 详细信息

由于需要确保船舶在航行时的安全以及舱室内的船员的舒适程度,船舶空调系统一般都会按照最恶劣的条件考虑,传统上的船舶空调系统通常效率低、能耗高,由此导致大量的能量浪费。因此将温湿度独立控制即高温冷水+溶液除湿空调机组的节能优势与船舶结合起来有着相当大的市场和广阔的发展前景。本文中首先对船舶空调显热负荷、湿负荷进行计算分析,在此基础上,获得了船舶空调系统显热负荷与湿负荷比值的变化规律。并以海事大学“育鲲”轮为例,分析结果表明,环境温度和相对湿度对船舶空调显热负荷和湿负荷比值影响效果较大,环境温度平均每增长1℃,该比值便增加72%。之后,对三种空调系统:常规冷水机组、高温冷水+低温冷水机组、高温冷水+溶液除湿机组进行负荷计算以及能耗分析。结果显示标准状况下高温冷水+溶液除湿机组能耗最小,可节省20.2%的能耗,高温冷水+低温冷水机组次之,节省了 11%能耗,常规冷水机组能耗最高,并且随着环境温度、相对湿度以及新风比的增加,高温冷水+低温冷水机组以及高温冷水+溶液除湿机组的节能率均在逐步提高。通过实验研究分析溶液除湿中除湿器内部不同除湿剂的物理性质,测量了 1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐([BMIM]BF4)、1-乙基3-甲基咪唑四氟硼酸盐([EMIM]BF4)以及1,3二甲基咪唑磷酸二甲酯盐([MMIM]DMP)三种离子液体和溴化锂溶液的饱和蒸气压、导热系数、粘度以及表面张力四个物理量。实验表明,[BMIM]BF4溶液的表面蒸气压非常高,接近纯水的饱和蒸气压,用于溶液除湿效果并不理想,[EMIM]BF4溶液浓度较高达90%时蒸气压与溴化锂非常接近,代替传统除湿剂提供理论可能,30%的[MMIM]DMP溶液有着跟溴化锂相似的饱和蒸气压。然后在各自的浓度范围内测量每种液体的导热系数、粘度和表面张力特性并发现,随着溶液浓度的提高,三种离子液体以及溴化锂溶液的粘度都在逐步提高,三种离子液体以及溴化锂溶液的导热系数却在下降,而他们的表面张力整体上看均在上升,除此之外溴化锂溶液的表面张力是远高于这三种离子液体的,初步判断可将[MMIM]DMP溶液作除湿剂。将温湿度独立控制空调系统与实际船舶相结合,建立一个整体设计方案。对船舶余热进行计算分析以及热平衡分析,余热量完全满足溶液除湿再生器部分所需的热量,确定了船舶空调系统的送风状态点,同时采用变频水泵对除湿机组进一步节能。在溶液除湿机组内明确各部分的设计参数,由于使用船舶余热,机组只有风机和溶液泵消耗能量,因此节能效果非常良好。

关键词：船舶空调温湿度独立控制溶液除湿离子液体

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高不凝气含量下蒸汽冷凝的理论与数值研究

高不凝气含量下蒸汽冷凝的理论与数值研究

作者：贺征宇大连海事大学

学位级别：硕士

滴状冷凝具有出色的传热性能,它的传热效率相比于膜状冷凝通常要高出一个数量级,因此在海水淡化、石油化工、空调系统、电子设备冷却等领域受到了广泛关注。通过制备超疏水表面形成滴状冷凝能够达到强化换热的目的,在烟气冷凝脱硫、空... 详细信息

滴状冷凝具有出色的传热性能,它的传热效率相比于膜状冷凝通常要高出一个数量级,因此在海水淡化、石油化工、空调系统、电子设备冷却等领域受到了广泛关注。通过制备超疏水表面形成滴状冷凝能够达到强化换热的目的,在烟气冷凝脱硫、空调除湿、微电子元器件冷凝等方面都起到了重要作用。目前针对纯蒸汽滴状冷凝传热的研究已较为完善,而含不凝气蒸汽的滴状冷凝传热模型仍有较大的研究空间。基于传热模型与传质模型的耦合,提出将不凝气作为一个当量热阻。根据传质模型计算出各热阻随液滴半径的变化趋势,验证假设的合理性后,根据实验数据对不凝气当量热阻的表达式进行线性拟合,得到了限定条件为环境压力一标准大气压、过冷度范围5～20K、低气体流速下的不凝气热阻经验公式,在纯蒸汽冷凝传热模型的基础上建立了适用于混合蒸气滴状冷凝的传热模型。研究超疏水表面微纳结构对含不凝气滴状冷凝传热性能的影响,通过建立竖直壁面的液滴传热模型,分析微米柱间距、纳米柱间距和表面湿润性对表面热通量的影响。当超疏水表面微米级圆柱半径一定时,液滴脱落半径会随微米柱间距的增大而减小。在混合蒸汽压力恒定为0.1MPa,核化点密度N=2.5×10m的计算条件下,通过理论分析可得:不凝气含量低于20%时,柱间距的增大会减小表面结构热阻,从而有利于传热性能的提高;当不凝气大于20%时,减小柱间距使液滴脱落半径增大更能强化换热。当表面微柱直径一定时,柱间距存在最佳值,且这个最佳值随不凝气浓度的提高先增大后减小,但过冷度对它的影响不大。此外改变纳米柱间距与表面湿润性后,最佳微柱间距值和冷凝表面传热性能也会随之变化。纳米柱间距的增大、液滴的平衡接触角的增大都会使最佳微柱间距值减小。结合组分输运模型和VOF模型建立了计算竖直冷凝壁面上混合蒸气滴状冷凝的数值模型,可以直观地展现冷凝过程中液滴形态的变化和不凝气浓度的分布情况。结果表明在含不凝气的滴状冷凝过程中,由于不凝气在近壁面处的堆积会形成一个浓度递减的不凝气层,它的厚度受气体流速的影响。液滴的动态运动会使冷凝表面的热通量发生改变,也会干扰近壁面的速度场和不凝气浓度场。对于亲水性的表面,液滴接触角的增大会强化冷凝表面的传热能力。通过对亲水表面的组合可以加速冷凝液滴的形成过程,但组合润湿表面的传热性能要弱于对应的均匀表面。

关键词：滴状冷凝不凝气超疏水表面数值模拟润湿性

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柔性涂层理化性能及减阻特性研究

柔性涂层理化性能及减阻特性研究

作者：郝翰林大连海事大学

学位级别：硕士

随着我国海军的目标战略转变,对新型作战船只提出了更高的要求。国际海事组织(IMO)和我国交通运输部都对民用船舶的能量使用提出了新的节能要求。船舶的能量消耗绝大多浪费于克服航行过程中的阻力,而船舶行驶阻力主要为摩擦阻力,因此探... 详细信息

随着我国海军的目标战略转变,对新型作战船只提出了更高的要求。国际海事组织(IMO)和我国交通运输部都对民用船舶的能量使用提出了新的节能要求。船舶的能量消耗绝大多浪费于克服航行过程中的阻力,而船舶行驶阻力主要为摩擦阻力,因此探究如何减小摩擦阻力成为国内外学者的研究重点。柔性涂层因其自身优良的力学性能,简单的加工方法成为目前船舶减阻领域具有发展前景的方向之一。本文首先制得两种柔性涂层,并利用喷涂法将其喷涂于实验使用的测试圆盘之上。然后分别测定了涂层的密度、硬度(邵氏)的物理性能以及弹性模量(杨氏)、撕裂强度、压缩模量力学性能,另外,通过盐雾实验测试了涂层的海洋腐蚀情况,挂板实验测试了涂层防生物附着情况。本文建立了基于转盘测阻法的流体阻力测试装置,并利用经验公式对摩擦阻力系数公式进行修正。利用所建立的旋转流体阻力测试装置对不同雷诺数的流场、不同柔性的涂层的减阻效果进行了测试,并分析了柔性涂层产生减阻效果的机理,探究其内在变化规律。研究发现:天然乳胶的密度为0.95Mg/m,硬度(邵氏)为10.6HA,涂层的形变10%的弹性模量(杨氏)为1.07MPa,撕裂伸长率894.9%,撕裂强度为3.76k N/m,压缩模量对应应变10%时为0.06MPa,损耗因数为0.0825;含氟硅橡胶涂层的密度为0.86Mg/m,硬度为20.82HA,对应的涂层发生10%形变的弹性模量(杨氏)为0.77MPa、,撕裂伸长率为59.27%,撕裂强度为0.20k N/m,压缩模量应变10%时为0.12MPa,损耗因数为0.0446。两种柔性涂层的密度均与水接近,含氟硅橡胶的硬度、压缩性能优于天然乳胶,但天然乳胶的拉伸性能优于含氟硅橡胶。天然乳胶的耐腐蚀性能优于含氟硅橡胶涂层,而防生物附着情况则是含氟硅橡胶涂层优于天然乳胶涂层。通过红外光谱可知含氟硅橡胶涂层含有C-F基团,其对于防生物附着具有良好的效果。对两种涂层进行减阻实验测试可知,不同雷诺数下的减阻效果不同,在本实验条件下,天然乳胶涂层的减阻效果随雷诺数增大而减小,随柔性系数即厚度减小而减小;含氟硅橡胶涂层的减阻效果随雷诺数增大而增大,由于表面的C-F基团的影响,涂层制备时存在最佳喷射速度与距离。

关键词：柔性涂层减阻转盘测阻法

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船舶空调系统变频调节的节能性研究

船舶空调系统变频调节的节能性研究

作者：慕清浩大连海事大学

学位级别：硕士

为了保证船舶航行的安全性和船员舒适性的需要,船舶空调系统运行负荷均按照最恶劣条件设计。船舶空调系统大约85%以上时间运行在部分负荷下,其负荷只占到额定负荷的60～80%。传统的船舶空调系统采用恒转速、恒功率的运行方式,造成大量... 详细信息

为了保证船舶航行的安全性和船员舒适性的需要,船舶空调系统运行负荷均按照最恶劣条件设计。船舶空调系统大约85%以上时间运行在部分负荷下,其负荷只占到额定负荷的60～80%。传统的船舶空调系统采用恒转速、恒功率的运行方式,造成大量的能量浪费。我国作为世界第一造船大国,船舶的变频节能技术有着巨大的市场和发展前景。本文在对船舶空调热负荷理论分析的基础上,研究船舶航行在不同时域、不同地域下的空调系统的热负荷,全面分析了船舶空调系统热负荷的变化规律。以"育鲲"轮为算例,分析结果表明,新风热在船舶空调热负荷的比重中占比最大,占到了 46%,系统热负荷受环境温度影响明显,平均每增长1℃,系统负荷便增加77kW。之后,对船舶空调系统各组成部分进行了能耗分析,建立了各子系统协调稳态运行的数学模型。将"育鲲"轮作为研究对象,结果显示组成空调系统总能耗的各子系统能耗,制冷机组系统能耗占比最大,为65.68%,冷冻水系统能耗占比最小,为3.18%。对船舶空调系统采取整体变频调节技术后,研究了空调热负荷的变化对船舶变频空调系统性能的影响,并从低能耗、高制冷的角度对影响船舶空调系统性能的冷冻水进口温度和冷却水进口温度进行了分析。由模拟结果可知,采用整体变频调节技术之后,当船舶空调系统热负荷从设计负荷占比100%降低为设计负荷40%时,系统能耗降低288kW,节能率为72.7%。当冷冻水进口温度在6℃时,系统能耗最低,为394.3kW。当冷却水进口温度从30℃降低为25℃时,系统节能49kW,节能率为12.7%。本文设计了多种空调系统变频改造的策略,并以"育鲲"轮为算例,计算各策略下船舶空调系统的变频节能情况、改造初始投资、节省资金等经济指标,结果表明,在"育鲲"轮从大连驶至新加坡90%的航运时间内,系统热负荷低于额定负荷的70%。对船舶空调系统采用整体变频改造方案时,节能率最高,为30.2%。

关键词：船舶空调系统能耗分析变频节能经济分析

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液氮闪蒸喷雾可视化及其传热特性实验研究

液氮闪蒸喷雾可视化及其传热特性实验研究

作者：马忠余大连海事大学

学位级别：硕士

随着高热流密度电子设备及快速冷冻技术的发展,寻求快速散热的方法成为了人们密切关注的焦点。闪蒸喷雾由于其在喷射环境下能完成快速蒸发,其传热效率比普通喷雾要高很多。薄液膜蒸发由于其独特的蒸发机理,其蒸发传热效率要高于普通蒸... 详细信息

随着高热流密度电子设备及快速冷冻技术的发展,寻求快速散热的方法成为了人们密切关注的焦点。闪蒸喷雾由于其在喷射环境下能完成快速蒸发,其传热效率比普通喷雾要高很多。薄液膜蒸发由于其独特的蒸发机理,其蒸发传热效率要高于普通蒸发传热。基于薄液膜蒸发原理,结合液氮闪蒸喷雾创造一种快速散热方法。本文对液氮闪蒸喷雾及液氮在微结构上蒸发过程进行了可视化实验研究,并结合传热实验,探求其内在传热机理,为解决快速散热问题提供新思路。本文利用高速相机对液氮闪蒸喷雾的喷雾过程及液氮在微结构上的蒸发过程进行了可视化。研究发现,随着喷射压力的增大,喷雾锥角锥角也随着增大,喷雾形态的变化也越快。喷射压力较小时,冷却表面的中心点处被液氮淹没。液氮喷射到微结构上,其能很好吸附在微结构上并形成薄液膜。并且观察到微槽道上的液氮量对其蒸发传热现象有很大影响,存在最佳液氮量。在液氮闪蒸喷雾在微结构上的传热实验中,采用光纤激光刻蚀机加工出不同特征尺寸和不类型的微结构表面,并对其微结构尺寸进行了表征。本文主要研究了不同喷射条件下闪蒸喷雾在微结构上的传热性能和不同微结构对其传热特性的影响。研究发现喷射距离在1mm～30mm的范围内,随着喷射距离的增加,传热性能首先缓慢增加后逐渐减小,存在最佳喷射距离。随着喷嘴温度的下降,传热性能变差。随着喷雾流量的增大,传热性能总体变好,中心区域受喷雾形态的影响很大。随着特征尺寸的减小,传热性能变好,有微结构表面的传热性能都比光滑表面的要好。研究发现六边形微结构的传热性能最好。

关键词：闪蒸喷雾可视化非稳态传热微结构

基于薄液膜蒸发的超高速冷冻过程中传热机理的研究

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基于薄液膜蒸发的超高速冷冻过程中传热机理的研究

作者：石珂玮大连海事大学

学位级别：硕士

目前船舶已采用了多项节能技术,但由于船舶冷冻保鲜技术相对落后,且其采用的冷却和冻结保鲜技术是基于传统的对流和热传导进行地换热,该换热方式效率低,然而,相变传热具有高效的传热性能,能有效地导出内部热量,因此,开展基于相变换热的... 详细信息

目前船舶已采用了多项节能技术,但由于船舶冷冻保鲜技术相对落后,且其采用的冷却和冻结保鲜技术是基于传统的对流和热传导进行地换热,该换热方式效率低,然而,相变传热具有高效的传热性能,能有效地导出内部热量,因此,开展基于相变换热的新型快速冷冻技术研究并研发相应的冷冻设备应用于船舶冷藏运输领域具有重要的社会意义和经济价值。本文基于薄液膜蒸发过程,通过实验和建模研究分析了利用液氮进行高速冷冻技术的传热性能。通过实验和模拟主要开展以下三方面研究：(1)通过实验对基于液氮薄液膜蒸发的超快速冷冻方法的可行性进行验证;(2)利用实验数据分析冷冻载体蒸发传热特性的变化规律;(3)建立冷冻载体的液氮超速冷冻传热模型,并对冷冻载体进行分析和优化设计。并得到以下结论：(1)本文设计的冷冻载体和超快速冷冻方法可以获得较高的冷却速率,在0℃～-60℃区间的平均冷却速率为90437.14℃/min。(2)对于两种实验用冷冻载体,在压力为10.3 kPa下,都能得到最大的蒸发传热系数和平均降温速率。(3)对比有无毛细结构冷冻载体实验结果,发现：毛细结构能有效地强化冷冻载体的传热性能;有毛细结构表面的冷冻载体平均降温速率为90437.14℃/min,比无毛细结构表面的冷冻载体提高了44%。(4)针对实验中冷冻载体的传热过程,本文建立的三维传热模型计算结果与实验数据基本吻合。 (5)冷冻载体绝大多数区域的传热过程近似为一维传热过程,热量主要在垂直方向进行传递,冷冻载体侧立面向外传递的热量非常少。 (6)在冷冻载体溶液腔内加工了毛细结构,可有效减少溶液侧的热阻,从而较无毛细结构的冷冻载体,提高了27%的平均降温速率。上述研究成果为利用薄液膜蒸发的高速冷冻方法走向实用提供了技术保障。

关键词：船舶冷藏运输高效换热器传热性能毛细结构