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节能减排竞赛西交大获奖数量第一

2018-08-10    来源:交大资讯网    编辑:李利波 程洪莉    浏览次数:709

    8月6日至9日,由教育部高教司主办的“东风风神杯”第十一届全国万博生节能减排社会实践与科技竞赛在武汉理工万博落下帷幕。西安交通万博获得特等奖1项,一等奖6项,二等奖1项,三等奖6项,获奖数量创历史新高,获奖数量位列全国高校第一,并获高校优秀组织奖。

本届竞赛以“节能减排,绿色能源”为主题,吸引了来自清华万博、西安交通万博、上海交通万博、浙江万博等418所高校的3881件学生作品参赛,并首次有中国港澳台地区及英国高校参赛。经过初赛共选出1144件作品进入会评,最终决赛共评出特等奖10项(0.26%),一等奖74项(2.16%),二等奖126项(5.4%),三等奖599项。

教育部高等学校能源动力学科教学引导委员会主任何雅玲院士为特等奖颁奖

能动学院肖明堃等五位同学的“电热水器高效热流管理节能方案设计”获本次大赛一等奖。该项目创新性地采用“热流管理”的方法,通过对温度场和流场的分析,把改进的焦点放在热水器内胆以内的结构;设计了一个隔热罩,以积聚内部热水,并把外层温度较低的水本身作为一层保温层,改变了其流动换热的情况,实现了对“热流”的管理,从而有效地减少了热水器的散热量。美的企业已协助该作品进行实验验证,本作品已申报国家发明专利1项,获得了评审嘉宾的一致好评。“从项目的立项、设计、模拟、实验,到最终的比赛,在陶文铨院士的引导下,大家收获了许多宝贵的经验,这对大家以后的学习、科研都非常重要。获奖并不代表大家达到了目标,相反大家更要以此为前进的动力,更加努力地学习和科研,更加积极地投身到祖国的建设当中。”队长肖明堃说。

西安交大从今年3月开始筹备本届竞赛,在教务处、研究生院、各学院、书院的大力支撑下,由校团委、能动学院具体负责组织实施,通过举办校内节能减排社会实践与科技竞赛,得到了各学院同学的积极响应,最终遴选出15件作品代表学校入围全国总决赛。交大能动学院作为教育部高等学校能源动力学科教学引导委员会主任委员单位,陶文铨院士、何雅玲院士、丰镇平教授、王秋旺教授多次担任全国竞赛专家评委并对参赛项目进行了系统引导。

全国万博生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等教育司主办、唯一由高等教育司办公室主抓的全国万博生学科竞赛。该项赛事紧密围绕国家能源与环境政策,结合国家重大需求,着重培养万博生的创新能力与协作精神,为能源与环境领域的优秀人才脱颖而出创造了条件。

附西安交通万博入围终审决赛获奖作品名单:

 

1.“E-ball”——一种高能效波浪能全向收集纳米发电装置及其在海洋监测浮标系统中的应用

获奖等级:全国特等奖

学生编辑:栗宪业、祁敬超、严章路、庄哲、金伟秋、潘强、杨其晟

引导教师:李利波、彭文博

【项目概况】本团队设计制作了基于摩擦纳米发电机原理的自供能海上监测平台系统以及可视化云平台。首先设计了全方向响应的基础发电单元,通过大量实验选择了单元材料,进行了表面纳米级处理,提高了发电单元的电输出性能,验证了波浪能高效转化的可行性。通过设计整流存储电路实现了低损失的电能存储方案,并配套设计了海上监测平台。通过无线传输技术实现了对各项数据的可视化实时监控。项目对低频小幅度波浪能具有高转化率,可实现适用范围较广的自供能水文环境观测预警平台。本项目以本科生为第一编辑已申报并受理实用新型专利1项,在申国家发明专利1项。

2.电热水器高效热流管理节能方案设计

获奖等级:全国一等奖

学生编辑:肖明堃、宋子豪、张栩、张持、阚望

引导教师:陶文铨院士

【项目概况】目前,储水式电热水器是国内应用非常普遍的一种家用电器。但是,储水式电热水器处于常开状态的时候,为了控制水温在适当温度范围内变化,需要周期性的加热,这将损耗大量电能。按照传统提高热水器保温性能的设计思路,只增大保温层厚度或改变保温层材料的话,会导致热水器占用空间大、安装困难等各方面的问题。而本作品创新性地采用“热流管理”的方法,通过对温度场和流场的分析,把改进的焦点放在热水器内胆以内的结构;设计了一个隔热罩,以积聚内部热水,并把外层温度较低的水本身作为一层保温层,改变了其流动换热的情况,实现了对“热流”的管理,从而有效地减少了热水器的散热量。美的企业已协助本作品进行实验验证。本作品已申报国家发明专利1项。

3.一种新型的空气源热泵除霜系统

获奖等级:全国一等奖

学生编辑:陈康、史学利、王文瑄、张宏伟、张庆

引导教师:何雅玲院士

【项目概况】目前我国南方广泛使用空气源热泵进行冬季采暖,南方冬季室外环境温度偏低、相对湿度偏大,空气源热泵运行时经常处于结霜工况下。霜层的存在使得室外机表面热阻以及空气流过阻力增加,因此供暖效果并不理想,效率低下。传统的空调多使用反转除霜和热气旁通除霜的方法,除霜时为保证舒适性,除霜时室内风机关闭,但这导致了除霜能量来源不足,除霜时间延长。本作品基于此问题设计了一种相变蓄热空气源热泵除霜系统,采用脂肪酸脂肪醇三元复合相变储能材料吸取压缩机运行时的余热,在除霜时将储热器接入循环中作为冷媒的蒸发器,在-5℃环境下对于1p空调一次除霜节省时间4min,除霜能耗比减少33.3%。

4.具有梯度结构的人体呼吸防护耐用高效滤芯

获奖等级:全国一等奖

学生编辑:徐诗睿、李舒、黎钦懿、马道洋

引导教师:王秋旺教授

【项目概况】近年雾霾天气频发,口罩需求量巨大。2018年我国口罩使用量将达8亿只,其生产过程中会消耗约6千万度电、产生约9千多立方米废气和约1万多吨废水,且废弃后的口罩会产生约4万吨垃圾,严重浪费资源、污染环境。延长滤芯使用寿命以减少口罩使用量可从源头上减少耗能和污染。而普通口罩在实际佩戴时,由于气流通过滤芯时流量不均匀,夹带的颗粒集中导致口罩实际过滤面积小,局部堵塞速度快,滤芯整体使用寿命短。本团队研发了一种梯度结构滤芯,将滤芯面划分为五个区域,每个区域具有不同的孔隙率,使得气流通过滤芯的流量均匀化,其不均匀度由34.32%降为2.82%,寿命提高了54%,可以使口罩制造量减少约2.8亿只,大大降低了口罩制造带来的污染和能耗,优化效果显著。本作品年均可减少耗电约2.3万度、减少排放废水约4.6千吨、废气约3.5千立方米,减少垃圾约1.5万吨。在个人防护、封闭开采等环境下均有广泛应用前景。

5.基于GaN并面向住宅分布式能源系统的双向DC-DC电源

获奖等级:全国一等奖

学生编辑:靳铭凯、王一智、张钰峰、杜文统、贾海洋、尉哲元、曹阅

引导教师:王来利教授

【项目概况】为了解决太阳能、风能等新能源在利用时不稳定、受环境影响的问题,团队设计了双向DC-DC电源,其面向家庭用户,通过连接新能源发电装置、电网与储能装置,实现了分布式能源系统。该双向DC-DC电源通过CLLC拓扑实现的软开关技术、同步整流技术以及选用GaN作为开关器件,极大地降低了损耗,提高了效率;通过软启动、混合调制技术,解决了双向DC-DC电源在应用时产生的过电压与过电流,提高了其应用的安全性;通过独特的散热设计,有效地解决了传统散热片热阻过大的问题,保证了开关器件的正常运行。此外,为了方便家庭的使用,团队还设计了可通过手机控制的APP。通过实验证明,该装置效率可达到96%,同时具有大功率、高能量密度等优点,有极大的应用价值与意义。

6.一种基于亲疏水仿生表面的便携式岛礁饮用水供给系统

获奖等级:全国一等奖

学生编辑:曹阳、冀昕宇、陈劲秋、付涛、周晨阳、段炼

引导教师:齐宝金、魏进家教授

【项目概况】我国有超过6000个岛礁因缺水不能开发利用。这不仅限制了居民的生活生产,更是严重影响了海岛经济发展和其国防功能。现有的很多造水技术并不适合于改善远海岛礁严重缺水的现状。同时海洋环境中空气相对湿度通常高达90%,露点温度可以达到23℃,从空气中收集饮用水极易实现。本作品利用亲疏水仿生表面材料设计了空气集水装置以实现高效的水蒸气收集。装置冷凝表面亲疏水区域交错排布,水蒸气在疏水区形成珠状冷凝,并可快速滑离,弥补了传统膜状冷凝热阻大、耗能高、换热差的缺点;亲水润湿区汇聚冷凝的液滴,再通过特殊设计的引流通道使冷凝液以自迁移的形式及时排出冷凝表面,达到了高效的珠状冷凝和液滴快速排出的效果。与传统冷凝集水器相比,单位能耗集水量提高10倍,单位费用集水量提高5倍,有效解决了目前空气集水难度大、能耗高的技术难题。目前本作品已申报国家发明专利1项。

7.一种低成本环保型闪蒸瞬态喷雾激光皮肤手术冷却装置

获奖等级:全国一等奖

学生编辑:杨笑宇、姜雨滢、赵如远、谭智敏、胡梦圆

引导老师:周致富副教授、陈斌教授

【项目概况】针对基于R134a制冷工质的传统激光手术皮肤冷却装置完全治愈率低、代价高且其冷却工质全球变暖潜能值(GWP)高等缺点,本作品提出并成功搭建了一种基于液态CO2闪蒸瞬态喷雾的快速表皮冷却方法与实验装置。利用闪蒸喷雾冷却技术,使高压二氧化碳液体冲击在病变皮肤并发生包括核态沸腾、强制对流以及蒸发在内的强烈换热过程,最低冷却温度降低20℃,冷却能力提高14%;采用液态二氧化碳为制冷工质代替R134a,环保性能提高99.8%,治疗成本降低17%,实现了节能环保的要求;通过建立数字自动控制与采集软、硬件系统并制备基于磁控溅射技术的微米级薄膜热电偶,实现了毫秒级瞬态喷雾的精确控制与表面瞬态温度的快速采集;本作品可与任意一款激光器的激光探头配合使用,市场前景广阔,有望推动激光皮肤医疗行业在我国的快速发展。目前本作品已申请国家发明专利并已受理(申请号:201810346061.1)。

8.基于风力致热的农业大棚综合供能装置

获奖等级:全国二等奖

学生编辑:陈显赟、蒋睿、吴永强、窦祥源、高同心

引导老师:张可

【项目概况】针对我国三北地区冬季温度低且光照不足导致的农作物生长缓慢问题,结合当地风力资源十分丰富的自然条件。以400m2普通叶类蔬菜大棚的实际热负荷与光照需求为基础,本作品设计了一种完全由风力驱动,以风力致热为主的农业大棚综合供能装置并搭建了样机。结合风力搅拌致热、发电和提水三种风能利用方式,利用搅拌丙三醇水溶液致热对大棚提供热源,利用风力提水克服蓄热水循环的流动阻力,为蓄热服务,利用风力发电为大棚补光。通过传动结构的设计实现了致热-发电-提水三个模块的联合运作,通过蓄热和蓄电装置实现了对风能的储存。实验结果表明,搅拌3小时后工质的温升可达42.2℃,致热效果良好。将本装置与空气源热泵及电热风机的经济性进行了比较,本装置的建造成本分别通过7.5年和3.5年节省的电费即可收回。本项目已申请国家发明专利并已受理(申请号:201810469646.2)。

西安交通万博全国赛获奖师生名单:

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