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西安交大在第十五届全国大学生节能减排竞赛再拔头筹

西安交通大学 2022-08-11 浏览:

8月2日-5日,由教育部高等学校能源动力类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“六百光年杯”第十五届全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛决赛在天津大学落下帷幕。西安交通大学共6支队伍入围决赛,最终获得特等奖1项、一等奖5项,获奖数量位居全国前列,并荣获优秀组织奖。中国科学院院士、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会主任、西安交通大学学术委员会主任何雅玲,西安交通大学党委常委、组织部部长、能动学院院长严俊杰出席决赛。

为助力国家“双碳”目标,本届比赛以“节能减排,绿色能源”为主题,共吸引了来自清华大学、西安交通大学、浙江大学等全国31个省市自治区共608所高校的6218件作品参赛,参赛学生数量、参赛作品数量、参赛高校数量三项数据再创新高。经专家组评审会议,初赛共选出1539件获奖作品进入会评,最终评出特等奖10项(0.16%),一等奖138项(2.22%),二等奖227项(3.65%)。

能动学院周晨捷团队荣获本次大赛特等奖。该项目设计了一种基于寄生换热器的新型抑霜—除霜一体化智能控制装置,开发新型抑霜循环,实现低成本、低能耗的物理“吹水”法,有效缩短除霜时间,达到节能减排效果。队长周晨捷表示:“感谢节能减排竞赛这个平台,使我将课堂所学知识转为实践本领,通过实践我更加热爱我的专业,更要感谢王秋旺老师耐心的指导,才使得我们的作品日趋完美。未来,我们将继续深入研究,推进项目优化,为助力国家‘双碳’目标做出交大人的贡献。”

闭幕式上,何雅玲为大赛承办单位天津机械工程学院大学颁发了突出贡献奖,并向大赛下届承办单位东南大学移交了会旗。

国赛期间,何雅玲、严俊杰,西安交大创新创业学院院长、教务处处长、招生办主任王秋旺等一行和天津校友进行亲切交流。

西安交通大学从2022年3月开始筹备本届竞赛,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。通过举办校内节能减排社会实践与科技竞赛,邀请校内专家教授及企业技术人员进行综合评审,共选拔推荐15件作品参加国赛。西安交通大学作为教育部高等学校能源动力类专业教学指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、严俊杰教授、王秋旺教授多次担任全国竞赛专家评委并对全校参赛项目进行了系统的指导。

全国大学生节能减排社会实践与科技竞赛是由教育部高等教育司、教育部高等学校能源动力类专业教学指导委员会主办的全国大学生学科竞赛。该项赛事紧密围绕国家“双碳”政策、着重培养大学生的创新能力与协作精神,为我国“碳达峰”“碳中和”事业培养优秀接班人。

西安交通大学终审获奖作品介绍

1. 迎风而上——一种基于寄生换热器的高效抑霜除霜智能控制装置

获奖等级:特等奖

参赛学生:周晨捷、孔佳乐、蔡煊宇、高紫涵、陈逸龙

指导教师:王秋旺、褚雯霄

【项目介绍】由于冬季低温高湿的气候特点,热泵和空调系统面临严重的结霜问题,极大地影响制热效果。针对现有方法效率低、耗能高且舒适性差等问题,本团队设计了一种基于寄生换热器的新型抑霜-除霜一体化智能控制装置,通过在蒸发器侧贴附寄生换热器并自主设计管路控制系统,开发新型抑霜循环,根据不同需求实现高效抑霜和无霜运行两种模式。在除霜时,创新性地利用纵向涡发生器形成的旋涡扰流,实现低成本、低能耗的物理“吹水”法,有效缩短除霜时间。同时,本团队所建立的数学模型及自主设计并搭建的实验测试系统为研究抑霜除霜机理提供了可靠保障。以南京市150万空调采暖的家庭用户为例,该装置可使城市在冬季12月至次年2月期间,高效抑霜时节电2.9千万度,减排2.3万吨,无霜运行时节电1.7千万度,减排1.4万吨,具有显著的节能减排效果。

2.“水”主沉浮——一种热电-压电层级耦合的自驱动仿生型水下供电装置

获奖等级:一等奖

参赛学生:史伟、吴双、杨东钊、卢宇航、林逸阳、连奕洁、吴彦辰

指导教师:马挺、李飞

【项目介绍】随着国际形势的日益严峻,布防数量多、体积小、工作持久的水下监测器是保证我国海洋安全的重要措施之一。然而现有水下监测器大多采用蓄电池等供能方式,存在需要定期维护更换、消耗大量人力物力等问题。为此,本项目综合利用海洋的温差能和海流能,提出了一种热电-压电层级耦合的自驱动仿生型水下供电装置,将压电发电部分作为基础层级以实现装置的自启动;将热电发电部分作为更高层级,并通过相变材料储热实现在空间上对海洋温差能的自主捕获,进而使得发电功率显著提升;提出水母仿生外形以降低在水中的行进阻力和规避水下生物的攻击,本作品已申请国家发明专利一项。通过理论分析、数值仿真、原理装置制备和性能测试,发现其发电功率明显高于公开资料的能量收集装置,初步验证了该设计的可行性。

3. 一种基于废弃物再利用的低成本高效储热单元结构设计及性能测试

获奖等级:一等奖

参赛学生:范若瑄、唐智亿、姜浩赟

指导教师:陶文铨

【项目介绍】作品将显热与潜热储热技术结合,针对目前储热领域缺乏小型化低成本储热产品的问题,设计了一种低成本高效的储热单元,富集太阳能,回收低品位间歇性工业余热。储热单元回收废弃工业油桶为装置主体,以工地建材石子作为显热储热材料,将石蜡封装进废弃易拉罐中作为潜热储热小单元。作品采用CFD数值仿真与实验结合的方法,在最佳设计方案下,储热单元的整体效率为52.93%,并且拥有较高的质量及体积能量密度,采取保温措施后,整体效率可提升至57.91%,所得实验结果与仿真结果符合较好。所设计的储热单元可应用在生产和生活的许多方面,具有显著节能减排效益和社会效益,在最佳设计方案下,两个储热单元串联产生的热水一次可供三人洗浴,洗浴成本可降低为原来的三分之一,碳排放量可降低为原来的14分之一,可有效解决农村贫困用户洗浴用热难的问题,改善农村卫生条件。产品若能应用于我国北方冬季供暖,可减少碳排放2.536亿吨,节约供热成本867.2亿元。作品已申请国家发明专利一项。

4.零碳“轮”回——废旧轮胎一体化热解生产钠离子电池负极工艺

获奖等级:一等奖

参赛学生:陈昊煊、刘羽霄、杨舒婷、闫烜、吕自坚、陈聪懿

指导教师:丁书江、杨国锐

【项目介绍】汽车产业的持续发展带来了巨量的废旧轮胎问题,本作品旨在提高废旧轮胎整胎热裂解回收价值,实现热解气和固相副产物的高值资源化,减少二次污染。本项目以废旧轮胎热解气作为气体碳源,通过CVD法将石墨烯生长于固相副产物表面,成功制备了石墨烯/热解碳材料,经过纯化后将其应用于新型电化学储能体系钠离子电池的负极材料,实现了热解气和固相副产物的高值化利用。以年处理26000吨废旧轮胎为例,本项目开发的废旧轮胎回收工艺,可节约4144万度电能消耗,减少38544.91吨二氧化碳与9100吨固相副产物排放,实现经济与环境效益双重优化。本项目创新性地耦合废旧轮胎热裂解和钠电池负极材料生产两大耗能生产环节与路线设计,含废旧轮胎中热解碳产物全部回收,实现“零碳”轮胎循环,节能减排效果显著。

5.石漠化生态修复机械的研究与设计——多功能山地播种机

获奖等级:一等奖

参赛学生:王栎茗、兰毓翰、杜恒扬、代巍涛、胡畔、刘付成、孙逸文

指导教师:金悦、桂亮

【项目介绍】本作品针对广西山地石漠化地形崎岖复杂、土层薄等特点,设计了一种牧草种植的生态修复机器,能够实现“挖坑—排种—播种—施肥—镇压”的自动化、一体化,同时将多种功能模块(图像识别技术、太阳能自追踪技术、超声波测距、红外避障与复杂的自主机械设计结构)协调搭配运转,实现石漠化地区减碳治理“量身”定制。针对石漠化地区复杂土层变化及砂石多的特点,挖坑铲具有足够强度和刚度开展下凿工作,能够对不同硬度土层挖坑,并且控制排种盘凹槽间距大小控制种子投放速度,可实现定量排种。每在石漠化地区种植1公顷草原可固碳1.5吨,释氧量可达2.8吨。对比传统人工点播,每亩种植效率可提高1.277倍,时间节省约22%,且价格远低于同类机械,操作更为简便,助力于提高牧草种植效率,加速退耕还草,释放草原碳汇潜力。目前本作品已申请国家发明专利4项。

6. 油净烟无——一种结构仿生的自清洁油雾捕集锥刺

获奖等级:一等奖

参赛学生:廖颖慧、井语若、周嘉懿、贾森芸、周睿、余婉婷、李雨泽

指导教师:陈雪江、李瑜

【项目介绍】金属切削油在高温下产生的油雾粒径通常在10μm以下,属于可吸入颗粒物,危害身体健康;也容易造成安全隐患。现有的油雾回收方式,常用惯性吸附法和静电吸附法,但都存在各自缺点。前者如油雾净化器,效率难以持续稳定,需要频繁清洗拆装。静电吸附法效率虽高,但会产生臭氧等副产物,造成二次污染。本团队仿生松针结构设计了一种基于液滴自输运原理的全结构自清洁微米级油雾捕集输运阵列。锥形刺阵列可高效捕捉吸附空气中微小液滴,具备液滴自运输、成本低、适应性强等特点。数值模拟结果表明,锥形刺阵列理论上能达到超过90%的收集效率,后续实验均验证了锥形结构的高集油效率和强刷新性。本团队采用亲疏油交界设计了三种不对称锥刺方案,加速了所收集油雾与锥刺表面的快速脱离,不对称锥刺阵列的设计方案现提交受理国家发明专利两项。


责任编辑:李峰
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