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贵州快3第十三届全国大学生节能减排竞赛交大学

时间:2020-11-14 10:38

  8月27日—30日,由教育部高等学校能源动力专业教学指导委员会指导,全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛委员会主办的2020“赛迪环保杯”第十三届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛在重庆大学落下帷幕。西安交通大学获得特等奖1项、一等奖4项、二等奖3项、三等奖7项,获奖数量位居全国高校前列,并获全国高校优秀组织奖。

  本届竞赛以“节能减排 绿色能源”为主题,吸引来自清华大学、西安交通大学、上海交通大学等405个高校的4138件作品参赛,参赛高校数量历史之最。经过专家组的网评和汇评,最终经过初赛共选出1366件作品进入会评,最终决赛共评出特等奖10项(0.24%),一等奖91项(2.19%),二等奖118项(2.85%),三等奖672项。

  能动学院钱琛怿等五位同学荣获本次大赛特等奖。该项目创新利用尺寸灵活且接线方便的压电陶瓷片代替大体积的超声波振子,应用于相变储能系统中,实现了超声波换能器的内置,相较现有的外置超声波系统超声波传入系统损耗降低26%;针对换热不均的问题,设计了超声波发生器组布置方案及自动控制系统控制逻辑,储能单元内部熔化相界面均匀度显著提升。相变材料熔化速率与无超声波优化对照组相比提升50%以上,具有绝对优势,达到了优化储能单元综合效率、储能单元内能量收放快速准确控制的目的,节能减排潜力巨大。队长钱琛怿表示,“首先,本届竞赛成功在线下举办,这得益于国家在疫情防控取得阶段性的成功,让我们有机会能够展示项目和交大人的风采。其次,感谢指导老师的耐心指导和大力帮助,今天的成绩离不开学校老师的鼓励和帮助,每次遇到难题,老师们都会耐心为我们提供帮助,多次审核我们的材料并提出建议。我们团队真的十分感动和钦佩。未来,我们将继续深入研究,推进项目优化,为节能减排事业作出交大人的贡献。”

  国赛期间,中国科学院院士、教育部高等学校能源动力专业教学指导委员会主任、西安交大教授何雅玲,创新创业学院院长、教务处处长、招办主任王秋旺来到酒店看望参赛学生代表,并叮嘱同学们做好个人防疫工作、注意人身安全,把握好这次难得的学习机会,返校后多向同学们传达自己的所学所感,进一步做好自己的学习和科研。

  西安交大从2019年12月开始准备本届竞赛,在教务处、研究生院、科研院、实践教学中心、各学院、书院的大力支持下,由校团委、能动学院具体负责组织实施。受到疫情影响,学校创新采用实物展示和线上答辩的方式,邀请校内专家教授及企业技术人员进行综合评审,通过校内赛选拔,共推荐15件作品入围全国决赛。带队老师崔俊晨在国赛一个月前因搬迁创新港手部骨折,仍然坚持带队取得了优异成绩。他表示,自己第二次带队参赛,但每次都有新收获。在学生日常管理、竞赛组织等方面学到了不少经验和好的做法。返校后及时做好总结,为“科创月”活动和“双一流”建设继续贡献青春力量。

  西安交通大学作为教育部高等学校能源动力专业教学指导委员会主任委员单位,何雅玲院士、丰镇平教授、王秋旺教授授多次担任全国竞赛专家评委并对全校参赛项目进行了统一的指导和评审。

  全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛紧密围绕国家重大需求、着重培养大学生的创新能力与协作精神,为能源与环境领域培养优秀接班人。根据组委会安排,2021年全国国赛将在山东大学举办。

  获奖等级:特等奖,学生作者:钱琛怿、蔡凌霄、司天誉、郑笑天、魏捷,指导教师:王秋旺。

  项目介绍:相变储能作为一种高效的能源存储和调度手段,在未来能源格局中具有巨大的研究潜力。现有的相变储能技术存在相变材料熔化速率慢、熔化不均匀等问题。超声波作为一种特殊的强化传热手段,可以加快相变材料熔化速率。前人所作研究均将超声波换能器布置于容器外表面,存在超声波传导损失大、能源利用率低等缺点。基于此背景,本作品通过数值模拟和实验研究,设计了一种新型的超声波优化相变储能技术系统。针对传导损失大的问题,采用功率为35W,频率为 43kHz 的压电陶瓷片代替大体积的超声波振子,使传热过程与超声波振动耦合;超声波发生器在腔体内与相变材料接触,相较外置超声波系统超声波传入系统损耗降低26%;针对换热不均的问题,设计了超声波发生器组布置方案及自动控制系统控制逻辑,储能单元内部熔化相界面均匀度显著提升。数值模拟与实验结果显示,本系统在环境温度为室温、相变材料熔点为35°C条件下,相变材料熔化速率与无超声波优化对照组相比提升50%以上,具有绝对优势,达到了优化储能单元综合效率、储能单元内能量收放快速准确控制的目的,节能减排潜力巨大。

  获奖等级:一等奖,学生作者:宋德培、黄羿珲、夏雨晨、张鹏、高雨轩,指导教师:周致富。

  项目介绍:针对传统水力发电需水量大、设备庞大等局限性,本项目以研制高电荷密度、大瞬时功率的摩擦—压电耦合发电装置,提高对小规模、不连续雨滴机械能的利用率、减少碳排放为目标,建立了基于摩擦—压电耦合起电效应的高效发电系统,发展了运用复合发电材料的新型发电结构。经实验验证,在体积为100,压力为0.2Mpa和频率为5Hz的射流冲击下,单个发电结构输出的开路电压最大可以达到100V,相比文献中的同类型纳米摩擦发电机输出电压提高了约230%,短路电流可以达到220,至少可驱动25盏以上的LED灯组,有效地收集了雨水中的能量,体现了对自然界中清洁能源和可再生能源充分利用,具有广泛的应用前景。目前关键发电结构和雨水能量整体回收系统已申请国家发明专利两项。

  获奖等级:一等奖,学生作者:唐泽田、商逸民、贺曦煜、张兴邦、彭雅婷,指导教师:陈雪江、张可。

  项目介绍:由于能源与环境问题的日渐突出,散热需求不断加大,传统风冷、水冷逐渐不能满足工业需求,探求高效、适用性广的散热技术逐渐成为科研热点。本作品采用纳米磁性流体强化换热,利用热磁对流设计的热磁泵提供循环动力,采用相变换热实现高效的热量传递,以期获得传统热管实用性与使用性能的提升。本作品设计技术包括磁驱动热管与磁蒸发器管路磁路设计、数值仿真技术与实验技术,相关技术已申请专利。本作品经济效益在于:相比传统液冷泵功下降16.3%,单管换热性能提升41%;管材替换少,可于原装置进行升级;提高整体空间利用率,提高系统稳定性;用于CPU散热,静态功耗下降约60%;工质对环境友好,有望替代传统制冷剂。

  获奖等级:一等奖,学生作者:辛昊哲、刘德文、辛世纪、詹舒童、王泽,指导教师:车得福,刘虎。

  项目介绍:本作品针对现有电石生产流程,系统耦合电石炉和石灰窑用能,将电石炉余热用于石灰窑石灰烧制过程,有效提高能源利用率、降低碳排放水平。另外,本作品设计了一个以炉口密闭环形筒为核心的高效余热回收系统,该系统将2000℃左右的熔融态电石余热分级回收。高温段(2000℃—1400℃)余热回收后通过ORC系统发电,低温段(1400℃—200℃)预热空气后,将高温空气和电石炉气一同送入石灰窑中进行石灰烧制,减少了石灰生产过程中能量消耗。此外,基于热量回收、物质循环理念,利用高温电石炉尾气预热生产原料兰炭,将部分兰炭粉末作为辅助燃料与电石炉气混合煅烧石灰,另一部分作为原料和产生的生石灰送入电石炉中生产电石,实现了对资源和能量的高效利用。2019年我国电石生产达2900万吨,经测算,与传统工艺相比,本系统可回收一氧化碳废气1268.8万吨,节约标准煤154.6万吨,折合减少二氧化碳排放403万吨,所需兰炭可减少近70%,多盈利近11亿元,降低了电石的生产成本,节能减排效果显著。

  获奖等级:一等奖,学生作者:曹景宁、张亚楠、魏帅、刘梦鸽、牛金盆,指导老师:丁书江、杨国锐。

  项目介绍:本作品主要由电池拆解装置、余热回收装置及氮气管理装置三部分构成。电池拆解装置位于密封壳内,通入氮气作为保护气制造惰性氛围,同时将拆解释放的热量快速吹扫排出,控制拆解装置温度,防止电池起火爆炸。余热回收装置中,前端的脉冲除尘器进行除尘;高温气体在换热器内与水进行热交换,转换热水在冬季进行供暖,其余时间连接溴化锂机组制冷;净化腔除去有机物和氟化物等杂质并降温气体;干燥器除去残余水分;净化干燥后的氮气进入氮气管理装置,暂时储存、补充,后在节流阀控制下,循环利用。各装置间通过气体管道连接,保证系统处于氮气环境,并设有各类传感器,精准控制参数,便于实时反馈到电路系统进行自动控制。该设计从绿色环保的角度出发,优化现有电池拆解技术,对残余能量进行充分利用,节能减排,创造经济收益。

  获奖等级:二等奖,学生作者:王宇晗、陈泽训、张梦凡、宋英政、王绪暾、罗杨,指导教师:马挺,该项目源自于西安交通大学学生航模队。

  项目介绍:智能气流探寻太阳能飞行器,是一款同时利用太阳能和风能的新型高效能无人飞行器。该飞行器能源利用率高,拥有极强续航和自持能力,对光照条件的依赖程度相比传统太阳能飞行器极大降低。目前在无人机领域的属于新兴研究方向。本团队为了提高飞行器的性能和稳定性,自主研发了一款专为混合动力太阳能飞机使用的飞行控制系统,该系统结合卫星GPS、红外传感器、空速管等外挂硬件,可以更高效的帮助飞机稳定姿态按照航线飞行,同时利用牛顿梯度下降法自主探寻航线附近上升气流,以最大限度地获取外界能源来持续飞行。同传统无人机相比,该飞行器除了可以利用太阳能外,还能自主利用上升气流辅助飞行;该飞行器通过利用风能降低了对光照的依赖,显著提高了飞行性能,相比同类产品其载重比提高了74.6%,航程提高了42.8%,航时则提高了122.2%。

  获奖等级:二等奖,学生作者:朱建军、黄少轩、王梓程、徐德全、刘师承,指导教师:周屈兰。

  项目介绍:针对现有的CO2捕集和封存(Carbon Capture and Storage,CCS)技术仅能适用少数高浓度排放源、能耗高、封存可靠性差等局限性,本团队设计了一种完全基于太阳能的大气式CO2捕集与逆燃烧耦合装置,包括CO2捕集模块、解吸与传递模块、光催化转化模块和甲醇分离模块,并对以上各模块进行了优化:耦合辐射传热与自然对流原理将CO2捕集塔线形优化为双曲线型,并通过流动模拟获得最佳的捕集填料安装位置与操作参数,CO2捕集率达到81.6%;光催化反应器采用仿生学设计思路,仿苔藓形状的催化剂负载结构相较于传统的光催化反应器,对反应溶液的有效利用率提高了约4—5倍;采用由线性菲涅尔反射镜阵列、CPC聚光器组成的聚光系统,使得光催化反应器获得的光能是直接照射条件下的12.43倍。该装置能够利用太阳能直接捕集大气中低浓度的CO2并就地转化为有机燃料,将CO2捕集与转化耦合,形成大气碳元素捕集与转化的全新循环利用方式。

  获奖等级:二等奖,学生作者:董家伟、倪一帆、赵子涵、孙忠昊、王培宇,指导教师:敬登伟。

  项目介绍:针对沙漠地区淡水资源缺乏,太阳能资源丰富的特点以及现有淡水收集系统存在的问题,自持式太阳能驱动氢能及全天候淡水联产系统既能稳定提供淡水又能有效利用太阳能,具有广阔的应用前景。该系统对MOF(金属有机框架材料)和纳米布沙漠甲虫BM(仿生材料)进行耦合,针对夜晚和白天温度不同设计两种工作模式,实现全天候不间断快速制备淡水。此外,收集的水滴可被管道引流至制氢装置中,将太阳能转化为氢能,实现了淡水与氢能联产。并且该系统创新性地将MOF与仿生材料以X:Y的比例耦合并按照一定间距集成,使24小时集水量提高到现有MOF集水装置的1.5—2.1倍;使用仿生材料取代冷凝模块,降低装置成本;创新性地提出将沙漠太阳能转化为氢能的方案;原材料制备过程及工作过程中产生的污染极小,对环境十分友好。

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