热科学与技术杂志

热科学与技术杂志2025年第5期

• 计及风电消纳的小型堆与生物质能联合热电优化调度

  陈志强

  燃煤供热机组热电耦合特性使得机组在供热量大时发电功率的下限受到严格限制，这一特性造成了我国北方冬季弃风严重。通过分析供热与供电功率特性发现小型堆与生物质能热电联产系统具有与燃煤供热机组相反的热电耦合特性，有利于风电消纳。建立了包含燃煤供热机组以及小型堆热电联产系统的日前调度模型，模型中包含了小型堆系统的成本函数及热电运行约束条件，然后将调度模型转化为线性规划问题，利用MATLAB优化工具箱进行求解。结果表明：与仅含燃煤供热机组的电热系统相比，含有小型堆和生物质能热电联产机组的系统能够在成本几乎不变的情况下，降低弃风率10 %左右。协同调度具有逆向热电耦合特性的小型堆联产机组和燃煤供热机组能够实现系统热电灵活运行。

• 预混当量比对轻烃燃气燃烧特性的影响

  熊惠

  混空轻烃燃气是以戊烷为主要成分的预混气，需要研究预混和扩散燃烧方式下燃烧特性。采用NUIG戊烷异构体燃烧反应机理，利用对冲扩散火焰模型，模拟计算研究混空戊烷预混当量比9～39、∞情况下，正戊烷部分预混燃烧和扩散燃烧下，燃烧火焰温度特性和CO排放特性，结合敏感性分析，研究燃烧方式对火焰温度的影响机理。研究结果表明：扩散燃烧（Φ=∞）火焰温度略低于部分预混火焰温度，随当量比增加火焰面向氧化剂侧移动、热释放率增加、H、O、OH自由基摩尔分数增加；CO生成量随当量比、氧化剂温度增加而减少；对火焰温度峰值处敏感性分析发现，氧化剂温度较高、扩散燃烧方式下，影响火焰温度均为H、OH自由基相关反应，氧化剂温度较低、部分预混燃烧方式下，正戊烷裂解氧化对火焰温度影响较大。

• 夏热冬冷地区活动强度对室外热适应的影响

  刘建麟,王少文,焦娇,苏云,胡蓉

  极端高温天气和城市热岛影响城市的宜居性，也给热环境管理和室外行人热适应带来新挑战。已有研究多基于人员静坐等低强度活动，针对室外中高强度活动时的热舒适特征及热管理调节的报道较少。在夏热冬冷的上海市开展现场实测及调研了热环境参数、受试者生理参数（心率、皮肤温度）及热感觉投票，并基于热指标生理等效温度（PET），给出了室外人员进行不同强度活动时的热感觉和热舒适差异。结果显示，高强度活动者的热感觉远高于中轻度活动者，甚至出现了极端热感觉。热舒适投票也远低于中轻度活动，且高强度活动的代谢率均值为5.18 met，高于现行标准中的推荐值，差异达36%。同时，高强度活动时受试者的热敏感性较低强度和中等强度受试者也更低。结论可为城市热环境设计与局地热适应评价提供参考。

• 相变储热对多能互补系统性能影响的模拟研究

  王翠苹,田浩宇,唐晓东,汤瑾,朱晓敏,杨美玲,张雨生

  基于我国的“双碳”目标背景，为满足北方低碳供暖需求，本文利用TRNSYS软件设计了含相变储热技术的多能互补系统，采用课题组前期开发的污泥水热解残渣负载三水乙酸钠的复合相变材料的储热物性参数，进行多能互补系统的性能模拟，实现能源系统的稳定供热。为获得不同工况下复合相变储热模块的经济效益及节能效果，与以水为介质的显热储热系统进行对比，并在6个典型城市气候条件下，对两种储热方式的多能互补系统进行性能参数的优化。因为复合相变材料使得热泵回水温度稳定，则6个城市内热泵本体性能系数（COP）提升20.5%、16.3%、6.2%、0、0、21.9%，相变储热辅助的系统COP较显热储热辅助的系统分别提升6.9%、-20.3%、-33.9%、48.9%、34.3%、19.3%，结果证明相变材料的应用可以有效改善热泵的运行效率，可以显著提升严寒地区的系统COP。由于所用的复合相变材料部分为污泥处理副产物，享受污泥处理补贴，并且多次循环失效后可以重新回收作为污泥处理碳源，因此大大降低了相变储热多能互补系统的全生命周期成本。

• 600MW级超（超）临界机组切除加热器抽汽的动态响应特性比较

  庞力平,梁惠勋,段立强,杜小泽

  切除加热器抽汽可以提高燃煤机组对电网的快速负荷和频率响应能力，研究同一等级不同参数燃煤机组的快速响应特性，对于实际工程应用具有重要意义。基于Dymola软件对600 MW级的三个不同设计参数的燃煤发电机组进行热力系统建模，研究三个机组在切除加热器抽汽后，发电功率的动态响应特性。结果表明，切除加热器抽汽可以快速提升机组发电功率响应电网需求，切除的加热器的抽汽参数越高，发电功率的响应时间越长；抽汽流量越大，负荷变化量越大，负荷平均变化速率越快；采用切除低加或高加方式来提高机组响应能力上，还需要从响应功率、响应时间和响应过程恢复后对回热器影响等三个方面考虑，综合选择合适和可靠的动态快速响应技术。

• 不同湍流度下流量比对全气膜涡轮导叶表面换热特性的影响

  付仲议,黄琦,李益民

  为了研究不同主流湍流度下冷气质量流量比对全气膜涡轮导叶表面换热特性的影响,使用热色液晶测量了在主流湍流度为1%和15%,流量比为5.5%、8.4%和12.5%下涡轮导叶的努赛尔数分布。结果表明：在叶片气膜孔排近下游和吸力面0.4

• 预热-蒸发一体式降膜蒸发器三维参数分布

  龚路远,鲍敬元,郭亚丽,沈胜强

  针对欠饱和海水在蒸发器内预热、蒸发的过程，建立了分布参数模型，研究了管内蒸汽提前凝完对蒸发器内热力参数空间分布的影响。结果表明：预热区域的平均管外传热系数约为蒸发区域的80%；受管内蒸汽未达到出口前全部凝结的影响，蒸发器出口处的海水沸点升高（BPE）为入口处的38.83%，二次蒸汽流速平均值沿管长方向最大减小了14.8%，管外传热温差沿管长方向减小了6%；管间二次蒸汽压力增大使管外传热温差沿管列方向减小了12.2%；沿着管长方向，管内蒸汽逐渐凝结，该过程导致管外传热系数、海水盐度及BPE、二次蒸汽流速、海水饱和温度以及管外传热温差沿管排方向的梯度在管长节点较大处具有较小的值。

• 喷注器多孔面板内甲烷发汗冷却特性

  郝学桐,施娟,葛家楠,陈振乾

  推力室内部极端热环境易引发关键部件的烧蚀损伤，发汗冷却技术是解决飞行器热防护问题的重要途径。针对推力室中喷注器多孔面板甲烷发汗冷却的传热特性复杂及实际燃烧环境耦合等问题，基于涡耗散模型描述甲烷-氧气燃烧过程，考虑多孔结构中固体骨架和流体间的局部热平衡，研究了燃烧过程中喷注器多孔面板内甲烷的发汗冷却特性，探索了冷却剂入口压力和多孔结构参数对发汗冷却性能的影响规律。结果表明：冷却剂入口压力从 6.2MPa 提升至 10.2MPa 时，冷却效率提升至 91.12%；增大孔隙率能提升冷却效率，孔隙率从 0.13 提升至 0.33 时，多孔板最高温度下降38.25%；导热系数增加导致多孔板承受的热流密度增加，冷却性能下降。研究结果为飞行器关键部位的热防护提供了理论支撑。

• 电加热型卷烟加热和抽吸过程多物理场变化规律模拟研究

  盛华权,蔡振波,高峄涵,李晓楠,范爱武

  为揭示加热型卷烟加热和抽吸过程的传热传质和组分释放规律，基于多孔介质传热传质理论，采用烟芯段热物性随温度变化的条件以及在化学反应动力学模型中考虑了更多的烟气组分，构建了针式电加热型卷烟的三维非稳态传热传质数值模型，利用Fluent软件进行数值模拟。通过与文献中已有模型的预测值以及实验结果相比较，本模型的预测精度较文献中已有模型提高了60%以上，滤嘴出口的烟气温度与烟芯段关键烟气组分的模拟值与实验值的误差在8%以内。此外，利用该模型对某款新型电加热卷烟产品进行了数值模拟研究，发现在加热和抽吸过程中烟芯段高温区域呈周期性变化，卷烟内部的关键组分浓度分布呈先增大再减小后增大的趋势，且水分释放速率大于甘油和烟碱释放速率。本文研究结果可为加热型卷烟的烟支结构和配方设计提供重要指导。

• 适应区域用能特点的能源需求预测体系研究

  陈景琪,林维莉,马铂浩,刘志远

  合理准确的区域能源需求量预测对于能源供需规划、能源政策制定等具有重要的意义，但其受多种因素影响，采用单一预测方法往往导致预测量与实际偏差较大。本文基于现有的能源需求预测方法，针对区域不同一次能源和不同行业分别开展预测和误差分析，构建了一套适用于区域用能特点的多算法相结合的能源需求预测方法体系。研究结果表明，所构建的区域能源需求预测方法体系科学可行。

• CO2混相驱稠油开采中界面张力研究进展

  李洪毅,孙鹏,吴光焕,赵红雨,韦涛,杨艳霞

  利用CO2进行气体混相驱油因具有驱油效率高、利于环境保护等优点而受到广泛关注。其中，CO2/油体系的界面张力对原油采收率有着显著影响，界面张力越小，驱油效率越高。然而，在当前的研究中，虽然有关界面张力的研究繁多，多数介绍了实验研究方法而忽略了理论研究方法，且少有各种方法之间的比较研究，导致研究过程中对方法的选取没有统一的标准。因此，首先介绍了CO2混相驱采收率提升的现状及机理，其次从理论和实验两方面梳理了界面张力的确定方法，并分析了每种方法的优缺点，最后对未来界面张力测定方法的发展方向做出了展望。可为后续混相驱稠油开采技术实际工程应用提供指导。