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低品位能源多相流动与传热北京市重点实验室

发布日期:2015-09-18 来源: 作者:科技园 浏览量:276

低品位能源多相流与传热北京市重点实验室围绕新能源高效利用与转换的国家重大需求,瞄准国际学术前沿,重点开展太阳能高效利用与热功转换;新能源与建筑节能一体化的关键科学问题和核心技术;新能源多能互补优化组合理论及应用;低品位能源高效利用与工业节能的基础理论及关键技术等方面的研究。

本实验室依托单位华北电力大学于2007年建立了国内第一家可再生能源二级学院,在新能源与可再生能源相关领域已经走在了国内高校的前列。实验室曾主持国际级、省部级项目近20项,获得国家科技进步奖及国家教委科技进步奖等共5项,已授权国家发明专利10余项。共发表论文近200篇,SCI他引近400次,单篇论文SCI他引100余次,8次在国际及国内学术会议上作大会或特邀报告,多次主持及在国际学术会议上任职,具有较大的国际影响力。
实验室主要研究研究方向:
1. 太阳能光热高效利用与转换
探索太阳能热发电技术中聚光、吸热、蓄热及系统热力循环中的基本科学问题,揭示太阳能热发电与生态环境作用机制,完善太阳能热发电理论。在技术层面上建立太阳能高精度聚集方式的理论及聚光与吸热的一体化设计方法,确定规模化太阳能中、高温热发电系统可靠性影响机制,研制高效的传热和蓄热材料,提出的新原理、新方法和新材料体系予以实际验证和放大。
2. 高效能跨临界CO2循环系统热泵机组研制
重点研究和开发热泵高效能紧凑型微通道换热器换热效能机理,跨临界CO2系统中微通道换热器的优化设计,微细通道内制冷剂流动凝结与沸腾传热。CO2螺旋管冷却器优化设计方法及强化传热效率影响的数值模拟研究。单螺杆压缩机及在跨临界CO2循环系统应用的可行性研究。往复式、涡旋式等压缩机及节流元件内部的流动与性能研究;CO2节流降压元件入口处压力脉动对流动损失的影响。润滑油对超临界CO2对流换热及压降的影响规律,近临界CO2在微细结构中凝结换热规律、高压CO2在微细扁管中的蒸发换热规律、纳米颗粒添加物对CO2蒸发换热和对流换热的影响规律等开展实验研究与理论分析,分析超临界CO2中润滑油含量对压降和换热效果的影响等。获得换热及压降关联式,指导换热器设计。
3. 太阳能与地热能互补式能量利用系统
基于太阳能、地热能等多能源体系的“互补相长”原则,开发先进的多能互补的混合式、地上地下系统耦合、地源热泵综合能量利用系统的仿真软件和示范工程,提出实现多能源跨临界CO2热泵系统的高效化的多能互补和调控新措施以及控制策略。对整机运行参数进行优化匹配,探讨提高系统性能的途径;对系统开展深入的实验研究和理论分析。
4. 跨季(低谷电)蓄能关键技术及系统的研制
针对不同熔点、蓄热密度及导热系数等物理化学特性,筛选固液相变材料,进行计算研究确定潜热与显热蓄热介质的最佳体积配比、换热设备的强化手段、固体壁面保温材料及最佳厚度优化设计。研究复合相变材料发生相变的吸放热过程对系统降低运行成本及节能效果。
5. 新能源多能互补
围绕“能源综合梯级利用理论”,研究各新能源间的关联和品位转换机理;针对高或中品位热能的热转功循环机理,研究太阳能、风能、地热能等能量的互补机制;同时研究针对低品位热能的热转功循环机理,研究多热源驱动的逆循环耦合的冷量品位提升机制;并且以能的品位概念与品位分析方法,研究上述各个能量品位水平上的燃料化学能释放、热力循环、余热驱动制冷(热泵)循环之间的关联规律。同时,针对输入能源的动态变化与关键能量转换过程特性的作用机制,研究太阳辐照强度动态变化下的太阳能与燃料化学能释放过程的动态关联规律;针对蓄能/释能过程特性与冷热电动态负荷的关联规律,研究蓄能/释能机理与分布式供能系统变工况性能的作用机制,包括蓄能介质热物性,蓄能/释能过程机理,主动蓄能与全工况性能作用机制;针对分布式供能单元特性之间的关联及其与系统特性的作用机制,研究各个关键部件特性与系统变工况特性的关联规律、冷热电联供目标下的主动蓄能构成机制与全工况性能强化机理、以及多能源互补对系统变工况特性的作用等问题。
6. 低品位能源热利用与工业节能
深刻认识低品位能源“能量利用效率-投资成本-运行经济性”三者间的关系,建立新型热力学循环及联合循环,发展逆向计算机辅助设计新方法,建立低品位余热直接和间接利用系统的评价和热学优化的理论体系,建立全面考虑烟气余热利用效率、投资成本和运行经济性等多准则的节能设计评价理论,发展余热利用系统集成、控制及运行理论,探索低温余热资源数量、品位、载体成分等与最佳利用模式间的对应关系。揭示多组分多相流动结构与能量传递及转换的协同机制,创新非能动结构设计,改善和控制流动结构,强化传递过程,提高部件性能,建立冷凝式换热器、液体分离式冷凝器、单螺杆膨胀机、化学热泵等设计理论方法。