熵产最小法在热电制冷系统优化中的应用

应用有限时间热力学理论，基于熵产最小法，对热电制冷系统随有限温度的变化、由外部热源与内部工质之间的温差而形成的热漏及内部耗散所产生的传热不可逆性进行了最优化研究，建立了不可逆热电制冷循环模型。研究结果表明，不同的参数对热电制冷系统的影响有着显著的区别。本文推导出熵产率最小时对应的优化性能特性关系和重要设计参数的最佳值；绘出了相关优化性能曲线并说明了这些参数在总体和优化性能中的作用。计算结果对实际热电制冷系统优化条件的确定具有一定参考价值。     

无气库型脉管制冷机调相性能

基于流体网络理论,利用Matlab编制了脉管制冷机调相计算程序,分析了有气库和无气库条件下的惯性管和双向进气型脉管制冷机的调相性能.在此基础上提出了双向进气和惯性管联合工作的耦合型无气库型脉管制冷机的理论设想,并进行了调相特性研究.该成果对于发展结构紧凑、系统能耗低的新一代无气库型脉管制冷机具有参考价值.     

光纤光源温度动态特性分析及控制

根据半导体热电致冷器(TEC)工作的基本原理,分析了光纤光源模块的温度动态特性,建立了与之对应的数学模型.对光源模块进行了实际实验测试,采用多点频率的工作电流驱动TEC模块,通过光源模块内部的热敏元件采样光源管芯温度的动态数据,用最小二乘法进行数据拟合,得到了与数学模型十分接近的结果,因此可以确定数学模型中的待定参数.采用 MAX1978单片TEC控制器,根据温度动态特性数学模型设计了最优的比例积分微分(PID)补偿网络,实现了光纤光源的温度控制系统,得出了TEC温度控制系统对光源有良好的控制精度和稳定性.      

小型SAR卫星用双高特性锂离子电池技术

小型合成孔径雷达(SAR)卫星对储能电池系统提出了轻量化、大功率的要求,现有的SAR卫星用电池难以满足需求,急需开发高能量高功率的锂离子电池。采用兼具容量和功率性能的镍钴铝酸锂(LiNixCoyMnzO2, NCA)作为正极活性材料,高容量中间相炭微球(MCMB)作为负极活性材料,显著提升了电池体系的容量和比能量。通过设计极片的活性物质载量和电解液用量,保证了电池功率性能(≥10 C)的发挥;通过加大电极片面积和极柱尺寸,控制了大倍率放电时电池温升。研制了兼顾高比能和高功率的锂离子电池单体,额定容量20 Ah,1 C放电比能量达到180 Wh.kg^-1,且10 C放电容量相较1 C保持率96.24%,15 C下持续放电比功率超过2 000 W.kg^-1,可以满足下一代轻小型SAR卫星能源供电需求。     

解决某型飞机座舱夏季飞行高温问题的方法及有关的计算论证

某型飞机夏季飞行座舱温度高的问题由来已久,在外界环境温度为30℃时,座舱温度高达40℃以上,对飞行人员的身心健康产生了不同程度的影响.通过本文分析得出结论:该型飞机座舱高温问题,主要是由于现有制冷设备的设计制冷能力受到某些环境因素的制约而没能完全发挥作用造成的.通过计算提出了从机外引入冲压空气,降低空气散热器冷边系统的...     

单级G-M型脉管制冷机直流抑制实验研究

开展了单级G-M型脉管制冷机直流抑制实验研究,考察了直流流动对制冷机性能的影响,估算了不同制冷温度下制冷机循环的需气量,采用两个并联排列、指示箭头方向相反的阀门,称之为并联逆向双阀双向进气结构对直流进行抑制,成功地解决了传统单阀双向进气结构脉管制冷机存在的直流问题。在2kW(RW2)和4kW(CP4000)压缩机驱动时分别获得了18.4K和14.7K的最低制冷温度,对应在30K的制冷量为11.5W和29.5W。     

Thermoelectric Properties of Mg_2Si_(1-x)Sn_x Synthesized by Bulk Mechanical Alloying

Bulk mechanical alloying (BMA) has been successfully applied to solid-state synthesis of p-type and n-type thermoelectric mate-rials Mg2Si1–xSnx (x = 0, 0.2, 0.4, 0.6, 0.8, 1) from element-powders at the room temperature in a relatively short time. The electrical conductivity, the Seebeck coefficient and the thermal conductivity of the Mg2Si1–xSnx are quite sensitive to the x-content. With the x-content rising, the electrical conductivity increases. When x = 0.6, it reaches the lowest and Mg2Si shows an n-type of semi-conducting. However, when x = 0.2 and T >525 K, the Seebeck coefficient of the samples will change the opposite way. While x≥0.4, the samples present a p-type of semi-conducting. The figure of merit, Z of Mg2Si1–xSnx will be obtained in the range from 300 K to 700 K. When x = 0.6, Z proves to be higher than that of other samples at 300 K≤T≤650 K.     

复合材料在红外隐身技术中的应用

根据红外隐身原理,将应用于红外隐身技术的复合材料进行分类阐述,分析复合材料在红外隐身技术中的地位和应用前景,并着重介绍了本实验室在基于热电制冷器（TEC）的智能温控复合材料系统方面的研究成果。研制了针对不同具体应用条件的多种智能温控复合材料系统;建立了智能温控复合材料系统的制冷性能理论计算模型;并考察TEC热电元件臂长、TEC热端散热方式等因素对系统温控效果的影响,进一步优化了智能温控效果,使该智能温控材料能够根据设定温度的复杂变化做出快速响应。最后对智能温控复合材料在红外隐身技术中的应用进行了总结和展望。     

双向进气结构脉管制冷机稳定特性

针对双向进气结构脉管制冷机稳定性,本文开展了研究。理论分析了脉管制冷机温度不稳定产生的原因,在此基础上考察了制冷功率、填料组成和工质组分等因素对脉管制冷机稳定特性的影响,进一步揭示了不稳定现象形成的机理,对于今后开展脉管制冷机的实用化研究具有一定的参考价值。     

100 kWe月面核电站方案研究

随着太空探索活动的深入开展,在月球表面建立有人基地成为必然选择。与常规化学能或太阳能相比,月面核电源具有诸多优点,是月球基地的最佳能源选择之一。本文提出了电功率100 kWe的核反应堆电源系统方案,给出了该方案的关键系统参数。针对反应堆模块,展开方案选型、参数优化、常规物理参数分析、初步热工分析和特种临界安全分析等工作。计算结果显示:燃料包壳温度小于使用限值,掉落事故工况下有效增值因数均小于0.98。该设计方案满足各项技术指标和设计准则。