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工程热物理学报
工程热物理学报

徐建中

月刊

0253-231X

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010-62584937

100190

北京中关村路乙12号（北京2706信箱）

工程热物理学报/Journal Journal of Engineering ThermophysicsCSCD北大核心CSTPCDEI
查看更多>>本刊为专业技术性刊物。主要刊登工程热力学与动力装置、热机气动热力学、传热传质学、燃烧学、热物理测量学、热效率装置、综合利用能源、代用燃料等方面的科技论文、研究简报、重要学术动态等。主要读者对象为工程热物理专业科技人员及相关高校师生。
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    2023年度工程热物理与能源利用学科国家自然科学基金管理工作综述

    关永刚陈龙飞张燕峰凡凤仙...
    311-318页
    查看更多>>摘要：统计和分析了2023年度国家自然科学基金委员会工程热物理与能源利用学科(E06)自然科学基金的申请、受理、评审和资助情况.介绍了2023年度学科面向加强"双碳"目标在能源和动力领域开展的战略研究与立项工作.介绍了学科2023年度亮点资助成果和2024年度工作展望.

    国家自然科学基金工程热物理与能源利用学科申请和资助学科动态工作展望

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    100 mK以下二级绝热去磁制冷机的研究

    金海姜春阳沈俊戴巍...
    319-323页
    查看更多>>摘要：超导转变边缘传感器(TES)、动能感抗传感器(KIDS)等高性能低温探测技术日渐成熟,为天文学家解决"重子缺失"、原初引力波观测等关键科学问题提供了契机.这些低温传感器需要在极低温工作(300 mK以下)才能实现其高灵敏度.作为获得极低温的重要方法之一,绝热去磁制冷机(ADR)非常适合冷却这类高性能低温探测器.本文描述了一台二级绝热去磁制冷机,介绍了低温级顺磁盐工质FAA的制备方法.在初步测试中该制冷机低温级可获得100 mK以下极低温,为后续研究工作打下基础.

    极低温顺磁盐绝热去磁

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    高压控制策略对CO2热泵热水器长期能效影响

    赵晓璇何宇佳成家豪张春路...
    324-327页
    查看更多>>摘要：CO2热泵热水器的高压控制策略在部件性能长期衰减影响下会造成额外的性能损失.本文对CO2热泵热水器进行了系统仿真计算,引入部件衰减因子来模拟长期运行影响,对不同的典型离线控制策略进行了COP和APF损失率的对比研究,以此评估各方法应对长期部件性能衰减的鲁棒性.结果表明,在名义工况下,面向换热器性能衰减,控制参数为环境温度和气冷器出口温度的策略COP平均损失率最小,而控制环境温度和出水温度的策略则更适于压缩机衰减显著的情景.控制蒸发温度和气冷器出口温度的方法应对全年性能衰减时鲁棒性较好,APF平均损失率可降至2.52％.

    CO2热泵控制策略长期能效评估APF

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    布里渊散射法流体音速测量系统的改进

    张恒飞李欣占涛涛何茂刚...
    328-333页
    查看更多>>摘要：音速是流体的一项基本热物性.布里渊散射法对于高温及超临界流体的音速测量具有优势,但与声学法相比其测量精度较低.为提高测量精度,本文从布里渊散射法音速测量的基本原理入手,分析了测量不确定度的来源,并从光路设计和探测装置两方面对现有的实验系统进行了改进,将音速的测量不确定度由1.05％降低至0.22％(k=2).测量了正十二烷的音速并与文献数据进行对比,结果显示两者的平均相对偏差为0.22％,最大偏差为0.36％,验证了改进后实验系统的准确性和可靠性.

    音速瑞利-布里渊散射测量系统光路设计

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    基于REV描述方法的深层热储孔隙型结构导热模型构建

    谭明哲王志国秦晓凯刘昌宇...
    334-342页
    查看更多>>摘要：随着"双碳"目标提出,地热能研究及利用得到了快速发展.在地热能开发过程中,合理取热、精准勘测及自然恢复等,对地热能有效利用影响较大,目前研究存在一定不足.针对孔隙岩溶型深层热储,根据开发过程微观结构动态变化特点,将其划分为开发区、波动区和原始区.基于多孔介质REV(Representative Elementary Volume)方法,对深层热储进行表征,给出了描述参数,据此构建了深层热储导热分析模型.利用所建模型,以花岗岩作为应用实例,进行了数值模拟计算,分析了孔隙含水率和孔隙含杂率等对地热储层导热影响.本文所做工作,可为精准分析储层传热特性和开采过程动态变化等提供依据.

    表征单元体地热储层模型构建导热特性热储区间划分

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    空分系统压缩余热自利用方法的比较研究

    甘浩然方松张涵玮王凯...
    343-350页
    查看更多>>摘要：利用热驱动制冷循环回收压缩余热,将制取冷量用于冷却各级空压机入口空气,从而实现压缩余热"自利用",是降低空压机组能耗,促进空分装备低耗化的有效途径之一.本文主要构建了基于有机朗肯-蒸气压缩制冷的空压流程(ORVC-ACS)和基于吸收式制冷的空压流程(ARS-ACS)的热力学模型,对比分析了环境温、湿度和冷冻水出口温度对两种压缩余热自利用系统的性能影响.结果显示,当气候条件发生波动时,采用ORVC回收压缩余热可产生更高的节能效益,节能率可达3.5％,而ARS-ACS的节能率仅为2.6％.此外,高冷冻水输送温度更有利于ORVC-ACS的节能效果,六万等级空分系统的节能量最高可达 854 kW.

    低温空分系统压缩余热回收有机朗肯-蒸气压缩吸收式制冷

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    影响垂直U型地埋管换热量的多因素回归分析

    陈尚沅李媛媛邸莎张建利...
    351-358页
    查看更多>>摘要：地埋管换热过程与换热器结构、地下热物性、运行参数等多因素相关,在设计研究的过程中往往难以整体考虑所有因素,在此采用多因素回归分析的方法预测地埋管换热器在一系列运行工况下的换热量.基于三维热渗耦合垂直U型地埋管数值模型,研究分析了导热系数、体积比热容、进水流量、进水温度、土壤孔隙率、地下水渗透速度和钻孔深度对地埋管换热的影响,进一步按正交试验设计计算得出64组工况下的地埋管延米换热量,以多种因素作为自变量输入,延米换热量作为因变量输出,得到了地埋管换热量的多元回归预测方程,通过地埋管换热量试验验证表明,多元回归预测方程具有较好的精度,对于指导地埋管换热器的理论研究及工程设计具有参考意义.

    垂直U型地埋管数值模型多因素回归分析试验验证

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    双抽供汽机组供汽流程优化与能耗特性研究

    刘苗苗刘明陈伟雄李卫东...
    359-367页
    查看更多>>摘要：采用燃煤机组供应多参数的工业热负荷是提高能源利用效率的有效手段,供汽流程优化及变工况能耗特性是节能改造与运行优化的基础.本文以某1000 MW机组为案例,开展了双参数工业抽汽供应系统优化,对比了四种供汽方式在典型工况的能耗特性,发现冷再供中压、中排供低压在不同工况下的综合能效最优.进而,研究了机组冷再供中压、中排供低压,及冷再供中压、中排供低压这三种方式下全工况运行域内能耗特性的变化规律.发现机组的能效在运行域内差异大,例如,当双抽供汽模式下中压供汽量为223 t.h-1时,运行域内机组的最大和最小热效率分别为67.90％和50.45％.

    热电联产工业蒸汽双抽机组热效率㶲效率

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    PEMFC电堆快速成型建模和优化

    刘绍俊田思思刘郭存隋邦傑...
    368-377页
    查看更多>>摘要：质子交换膜燃料电池电堆中水热管理策略与电堆结构与大小息息相关,开发过程必须引进电脑辅助设计模拟工具,本文基于COMSOL软件开发了快速成型电堆二维模型,模型中考虑膜电极的零部件、双极板及冷却水槽道中的气、水、热、电的相互影响,在模型中加入阴极进气和排气歧管,真实地模拟了整个电堆的气体流动分布.该模型中几何尺寸及单电池数量经过参数化,能依据设计要求快速建模并进行仿真,在进行更详细三维模拟仿真之前,为电堆设计提供初步设计方案.本文以一个10个单电池串联的二维燃料电池堆模型为例,求解了气体流道,多孔介质、电极耦合表面和固体流体传热的一整套质量、动量、组分和温度守恒方程.针对U型进气方式,分析了电池堆氧气速度、质量分数和电极耦合表面电流密度分布特点.基于该电堆模型,研究了电压,质子交换膜电导率,空气进气流速等参数对电堆水气分布的影响.模拟结果发现高电压工作,较大的质子交换膜电导率,较大的进气流速均会提高电堆性能.通过优化现有模型结构,实现了电池堆水气更均匀地分布,为燃料电池堆的进一步设计提供参考.

    燃料电池堆COMSOL参数研究结构优化

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    高温红外探测器用斯特林制冷机研究

    丁旭鹏王晓涛张益炳王亚男...
    378-386页
    查看更多>>摘要：斯特林制冷机是目前高温红外探测器最主要的冷却方式之一.近年来随着红外探测器件技术研究的不断进步,所需制冷温度也有望进一步提高,为提高制冷机效率,减小其质量和体积带来了可能.相比于低温区斯特林制冷机,制冷温度的提升以及斯特林制冷机排出器的存在,使得压缩机活塞处阻抗相位接近90°,导致压缩机与冷指的阻抗匹配也更加困难,目前国际上缺乏160 K以上温区微型斯特林制冷机的深入研究.为同时满足红外探测器在高温区对制冷机结构紧凑性、高效等要求,本文针对制冷温度为220 K的微型斯特林制冷机开展压缩机与冷指间阻抗匹配特性研究,将压缩机活塞直径从原来的8.5 mm提高到10.5 mm.在此基础上,对结构及运行参数进行优化.当环境温度在-20～60℃内变化时,在220 K获得2 W制冷量,压缩机耗功均小于8 W.环境温度为25℃和60℃时,相对卡诺效率分别达到了10.4％和12.4％.

    斯特林制冷机阻抗匹配红外探测高温区

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