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非对称微通道平板脉动热管的变工况实验研究

华南理工大学学报（自然科学版） 2023年第8期51卷 51-61页

作者：张东徐宝睿王森蔡转丽李海霞安周建兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室甘肃兰州730050 兰州兰石换热设备有限责任公司甘肃兰州730314 甘肃诚信电力科技有限责任公司甘肃兰州730050

为解决小型化电子器件的高效散热和脉动热管难于水平运行的问题,文中设计了非对称微通道平板脉动热管(NCPHP)并搭建了其传热性能实验平台。在非对称通道的结构设计下,通过控制不同倾角、充液率和冷却水温度的方法,探究了NCPHP的运行特... 详细信息

为解决小型化电子器件的高效散热和脉动热管难于水平运行的问题,文中设计了非对称微通道平板脉动热管(NCPHP)并搭建了其传热性能实验平台。在非对称通道的结构设计下,通过控制不同倾角、充液率和冷却水温度的方法,探究了NCPHP的运行特性。结果表明:在30%及50%充液率下,NCPHP的热阻对倾角的变化较为敏感,30%充液率下NCPHP发生了烧干现象,50%充液率下NCPHP可以在倾角为-5°和0°时达到较低的热阻值,分别为0.622和0.545 K/W;NCPHP的最小热阻值出现在60°倾角和50%充液率条件下,为0.415 K/W;在-5°倾角和50%充液率下,加热功率达到40 W时,NCPHP的蒸发段温度出现短时间内持续升高的现象,而加热功率为50 W时此现象消失并转变为平稳波动的脉动特性;不同冷却水温度对稳态阶段NCPHP蒸发段平均温差的影响,随着加热功率的升高而降低;50%充液率下,NCPHP蒸发段温差从30 W时的5.1℃下降到60 W时的4.2℃;较低的冷却水温度能够延缓30%充液率下NCPHP烧干现象的发生。

关键词：传热非对称微通道负倾角脉动热管

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设施农业可再生能源综合供能系统运行策略

农业工程学报 2023年第24期39卷 264-277页

作者：张东姜钰湛李浩然张瑞安周建赵伟国兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730000 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730000

针对当前温室生产中传统能源系统能源利用率低、环境污染严重、运行费用高等问题,该研究设计了一种耦合太阳能与空气能利用的可再生能源系统,考虑设备季节性利用制定了4种不同的运行策略,并在典型日与全年两种维度上与传统系统进行了热... 详细信息

针对当前温室生产中传统能源系统能源利用率低、环境污染严重、运行费用高等问题,该研究设计了一种耦合太阳能与空气能利用的可再生能源系统,考虑设备季节性利用制定了4种不同的运行策略,并在典型日与全年两种维度上与传统系统进行了热力、环境、经济方面的对比分析。结果表明,典型日内系统一次能源节约率、二氧化碳减排率、运行费用节约率分别为24.67%、23.22%、17.04%。全年维度内策略1、2、3、4对应的一次能源节约率分别为60.23%、70.43%、70.53%、63.69%,二氧化碳减排率分别为222.90%、266.35%、269.56%、223.00%,运行费用节约率分别为227.12%、272.38%、302.56%、239.81%,投资回收期分别为2.51、2.35、2.21、2.09 a。该研究揭示了系统全年、典型日运行中的能量特性,证明了可再生能源系统在农业方面应用的可行性、优越性,与此同时也发现空气源热泵的运行时间长短及时刻差异是影响系统综合性能的重要因素,为面向温室的可再生能源系统的发展提供思路与参考。

关键词：温室可再生能源加温策略性能

积尘形态及密度对太阳能PV/T系统的性能影响研究

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太阳能学报 2023年第5期44卷 171-177页

作者：张东俞凯景金龙刘畅安周建李秉阳兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 兰州理工大学机电工程学院兰州730050

在室外搭建太阳能光伏/热(PV/T)系统实验测试平台,研究积尘形态及密度对系统性能的影响。研究结果表明:积尘形态主要影响太阳能PV/T系统的光热效率,积尘密度主要影响系统的光电效率。与松散积尘相比,粘结积尘对系统光热效率及综合效率... 详细信息

在室外搭建太阳能光伏/热(PV/T)系统实验测试平台,研究积尘形态及密度对系统性能的影响。研究结果表明:积尘形态主要影响太阳能PV/T系统的光热效率,积尘密度主要影响系统的光电效率。与松散积尘相比,粘结积尘对系统光热效率及综合效率的影响更大。当松散积尘密度从0变化至33.79 g/m^(2)时,系统的光热效率下降率仅为2.32%,而系统的光电效率下降率高达48.65%。在该文实验中,随着积尘密度的增大,太阳电池的工作温度依次为53.99、52.92、50.73和55.58℃,呈先降后增的变化趋势。故少量积尘不会使太阳能PV/T系统中太阳电池的工作温度升高而影响其正常工作。

关键词：太阳能集热器光伏组件集热效率 PV/T 灰尘问题积尘形态积尘密度

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不同操作工况对PEMFC性能影响研究

电源技术 2022年第10期46卷 1121-1126页

作者：雷彻安周建刘在伦张彬兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

从燃料电池化学反应本质出发,建立一维两相的热-电化学模型,探究不同操作工况对电池性能影响。结果表明:工作温度升高导致离子电导率增大,降低欧姆损失,从而使得最大电流密度(MCD)和最大功率密度(MPD)增大;气体湿度增加使得MCD和MPD变... 详细信息

从燃料电池化学反应本质出发,建立一维两相的热-电化学模型,探究不同操作工况对电池性能影响。结果表明:工作温度升高导致离子电导率增大,降低欧姆损失,从而使得最大电流密度(MCD)和最大功率密度(MPD)增大;气体湿度增加使得MCD和MPD变化幅度出现先增加后减小的趋势,因此电池在运行时气体不需要完全加湿;MCD和MPD随气体工作压力增大而呈增加趋势,但受电池材料制约不能无限增加气体工作压力。

关键词： PEMFC 气液两相热质传递

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非均匀热流密度条件下脉动热管运行特性分析

华南理工大学学报（自然科学版） 2022年第7期50卷 126-135页

作者：张东侯宏艺李庆亮邬江昊徐宝睿安周建王林军兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室甘肃兰州730050 兰州理工大学机电工程学院甘肃兰州730050 天地上海采掘装备科技有限公司上海200030

为深入探究在非均匀热流密度条件下不同操作参数对脉动热管传热特性的影响,进而拓宽脉动热管使用场景,设计并搭建了一种非均匀热流密度下脉动热管传热性能的测试装置。该装置包括脉动热管主体装置、加热装置、冷却水循环装置、数据测量... 详细信息

为深入探究在非均匀热流密度条件下不同操作参数对脉动热管传热特性的影响,进而拓宽脉动热管使用场景,设计并搭建了一种非均匀热流密度下脉动热管传热性能的测试装置。该装置包括脉动热管主体装置、加热装置、冷却水循环装置、数据测量采集装置、充注工质及抽真空装置。之后进行了实验稳定性测试,保证实验结果的可靠性。在充液率为50%和70%的情况下,选用乙醇、HFE-7100两种工质,分别进行了加热功率为40~140 W、无量纲热差为0~0.56的实验测试,对脉动热管的传热性能、蒸发段温度及内部压力波动特性进行实验研究。结果表明:均匀热流密度下,当加热功率较小时HFE-7100工质表现出更低的运行热阻;随着加热功率的增加,乙醇和HFE-7100工质在50%和70%充液率下运行热阻逐渐接近。非均匀热流密度下,随着无量纲热差的增加,脉动热管表现出低于和接近均匀热流密度下的运行热阻,且高充液率的脉动热管在启动和运行时,能够表现出更好的稳定性及传热性能。在非均匀热流密度下,70%充液率的脉动热管装置存在一个无量纲热差临界值0.33,大于该值后,管内不同热流密度侧气液相工质能够较快地打破平衡,改善管内循环流动状态,并降低运行热阻。乙醇工质在均匀热流密度加热时,高充液率下管内存在大量长液塞,容易出现工质流动停滞现象。非均匀热流密度加热时,由于装置加热段存在高热流密度侧,使得不同弯头的管内工质移动方向具有一致性,减少内部流体流动过程中的停滞和反向,从而可以在一定无量纲范围内提升脉动热管装置的传热性能。

关键词：脉动热管传热无量纲热差充液率气液两相流气化

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西北寒冷地区浅层地道风系统性能实验研究

太阳能学报 2023年第9期44卷 317-325页

作者：张东刘春阳赵克鑫安周建彭建明赵周洋兰州理工大学能源与动力工程学院兰州730050 甘肃省生物质能与太阳能互补供能系统重点实验室兰州730050 中国市政工程西北设计研究院有限公司兰州730000 中国建筑科学研究院有限公司兰州分院兰州730030

为探究地道风技术在中国西北严寒地区的应用潜力,该文以兰州某浅层地道风项目为研究对象,对其典型工况性能进行实测,分析不同工况下的换热性能与节能效果。结果表明,兰州地区-2.0 m浅层土壤夏季6—9月份平均温度17.7℃,冬季12—3月份平... 详细信息

为探究地道风技术在中国西北严寒地区的应用潜力,该文以兰州某浅层地道风项目为研究对象,对其典型工况性能进行实测,分析不同工况下的换热性能与节能效果。结果表明,兰州地区-2.0 m浅层土壤夏季6—9月份平均温度17.7℃,冬季12—3月份平均温度4.5℃,6、7、12、1月份具有较强的换热潜力。兰州地道风系统夏季不易出现冷凝水,出口新风温度皆处于室内舒适温度范围内,无需进行二次降温;冬季地道风系统的出口温度和湿度曲线变化更为平缓。12、1月份使用地道风预热,热泵COP可提升28.1%~30.3%,降低能耗22.0%~23.3%。模拟结果表明地道风系统换热效率受地域与季节变化影响较小。

关键词：地道风换热性能寒冷地区节能

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基于风冷散热的锂电池热管理数值模拟研究

电源技术 2021年第7期45卷 885-889页

作者：时天禄安周建刘在伦兰州理工大学能源与动力工程学院甘肃兰州730050

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响。首先建立了18650型LiFePO_(4)单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散... 详细信息

圆柱形锂离子电池布置方式和热物性参数对电池的热特性及安全性具有重要影响。首先建立了18650型LiFePO_(4)单体电池产热模型以及电池组散热模型,分析了排布方式、电池间距等电池模块几何参数以及径向导热系数等热物性参数对电池模块散热特性的影响。结果表明,电池的间距越大,其平均温度越低,温差越小,散热效果越好;单就冷却效果而言,叉排排布结构最优,综合考虑电池模块的能量密度和冷却效果,六边形排布结构最优;径向导热系数由0.2174 W/(m·K)增加到1.7174 W/(m·K)时,电池最高温度由306.15 K降低到302.90 K,减小了3.25 K,电池模块温度分布更加均匀。研究为基于风冷的锂离子电池组热管理系统结构的设计和优化提供了重要参考。

关键词：锂离子电池风冷散热优化设计

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锂离子动力电池液体冷却实验研究

中国科学院大学学报（中英文） 2018年第2期35卷 254-260页

作者：安周建贾力杨成亮党超许茗宸北京交通大学机械与电子控制工程学院热能工程研究所北京100044 微细尺度流动与相变传热北京市重点实验室北京100044

提出采用电子冷却液NOVEC 7000为工质的电池液体冷却实验系统,开展实验研究。研究结果表明,该系统具有良好的电池冷却效果。实验结果表明,产热机理不同,不同倍率放电时,电池呈现出不同的温度变化特性。发现温度对电池性能有着双重影响:... 详细信息

提出采用电子冷却液NOVEC 7000为工质的电池液体冷却实验系统,开展实验研究。研究结果表明,该系统具有良好的电池冷却效果。实验结果表明,产热机理不同,不同倍率放电时,电池呈现出不同的温度变化特性。发现温度对电池性能有着双重影响:尽管采用热管理手段能够降低电池表面温度,提高电池安全性,但是相应的电池电化学性能严重下降。质量流量的增大能够有效地降低电池表面最大温度,但在热管理系统的设计中必须考虑质量流量增大造成的附加功率(如泵功率)的消耗。在持续充放电过程中,NOVEC 7000工质的沸腾将电池的表面最大温度稳定地维持在34~36℃之间。而以乙二醇溶液为工质时,温度则保持持续增大的趋势。基于微细通道内沸腾换热的电池热管理系统,可以在保证电池热安全性的同时,有效提高系统经济性。

关键词：锂离子动力电池热管理液体冷却最大温度

教学与科研并重——高校青年教师成长的必经之路

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教育现代化 2019年第94期 108-110页

作者：安周建程效锐张人会张东兰州理工大学能源与动力工程学院

伴随着我国高等教育事业的发展,我国高校的青年教师队伍在不断壮大。在现行高校管理体制下,青年教师不仅要承担教学任务,同时还要兼顾科研工作。如何让青年教师理解并处理好科研与教学的关系,切实提高青年教师教学与科研能力,是推动高... 详细信息

伴随着我国高等教育事业的发展,我国高校的青年教师队伍在不断壮大。在现行高校管理体制下,青年教师不仅要承担教学任务,同时还要兼顾科研工作。如何让青年教师理解并处理好科研与教学的关系,切实提高青年教师教学与科研能力,是推动高校科教事业发展的关键所在。本文就此问题,从以下几个方面做了阐释。首先以青年教师的视角辩证地分析了科研与教学之间的关系,接着基于此关系探究了高校青年教师教学与科研协调机制的构建方法,最后,针对青年教师在科研和教学中厚此薄彼的实际情况,从不同的角度提出了青年教师教学水平的提升策略。

关键词：青年教师教学科研