上海交大學子在第十五屆大學生節(jié)能減排大賽斬獲佳績

　　8月5日，“六百光年杯”第十五屆全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽決賽落下帷幕，上海交通大學學子再創(chuàng)佳績——獲得一等獎4項，二等獎2項，三等獎4項，上海交通大學獲得優(yōu)秀組織獎。此外，在首屆“未來水下能源動力挑戰(zhàn)賽”中，交大師生同樣表現(xiàn)出色，獲得專業(yè)組金獎1項，學生組銀獎1項。

　　本屆大賽決賽采用線上答辯的形式進行。交大參賽選手克服疫情防控壓力，精心準備、認真?zhèn)滟?，呈現(xiàn)了極高水準的作品，完成了比賽。

　　一等獎：“火樹銀花”——基于鹽晶體蒸發(fā)器的太陽能零液體排放水處理技術(shù)

　　團隊成員：于杰、高金彤、鄭思洋、張希、游錦方

　　指導(dǎo)老師：徐震原

　　項目介紹

　　目前，海水淡化系統(tǒng)在產(chǎn)出淡水的同時也會產(chǎn)出大量對環(huán)境有害、難處理的濃鹽水。針對這一問題，本作品通過利用濃鹽水蒸發(fā)產(chǎn)生的鹽結(jié)晶本身作為蒸發(fā)器，將鹽結(jié)晶從濃鹽水處理過程的關(guān)鍵難題轉(zhuǎn)變?yōu)橛欣蛩?，基于此設(shè)計了一款太陽能零液體排放水處理裝置。該裝置可實現(xiàn)完全依靠太陽能被動運行。在戶外實際測試條件下可實現(xiàn)6.47 kg?m-2?h-1的濃鹽水處理速率，濃鹽水年處理能力可達7.5噸/m2。該裝置可以通過模塊化擴展應(yīng)用與海水淡化系統(tǒng)靈活適配，實現(xiàn)濃鹽水的高效穩(wěn)定零液體排放處理，并對于鹽、水分別回收利用，實現(xiàn)濃鹽水的“變廢為寶”。

　　基于鎳鈦合金微絲接續(xù)變形的固態(tài)彈熱制冷空調(diào)機研制

　　團隊成員：潘治宇、馬康敬宇、簡漠然、劉印為

　　指導(dǎo)老師：肖飛、翟曉強、金學軍

　　項目介紹

　　當前空調(diào)制冷行業(yè)的溫室氣體排放占全球總排放量的7.8%，溫室氣體的排放造成了嚴重的氣候變暖。碳中和、碳達峰，是我國的發(fā)展戰(zhàn)略。傳統(tǒng)蒸汽壓縮制冷技術(shù)存在著制冷劑和制冷技術(shù)的雙重發(fā)展瓶頸。因此，急需尋求新的制冷技術(shù)解決該領(lǐng)域的瓶頸問題。

　　本項目主要以鎳鈦合金微絲作為核心制冷材料，將直徑200微米的Ni-Ti合金微絲通過纏繞裝置制成微絲組。并自主研發(fā)設(shè)計利用凸輪驅(qū)動微絲連續(xù)加卸載的驅(qū)動機構(gòu)進行對微絲的交替加卸載，利用合金微絲連續(xù)加卸載的過程中的彈熱效應(yīng)對空氣進行制冷。本項目自主研發(fā)的制冷機制冷量約0.9kW，單程的空氣降溫幅度可達10℃，冷風流量約350m3/h。制冷樣機的COP值約6.5。

　　本項目自主研發(fā)的制冷機有著節(jié)能高效和綠色環(huán)保兩方面優(yōu)點，全球制冷行業(yè)年耗電量占比15%，每年可節(jié)省電量38萬億千瓦時(相當于38個三峽水電站年發(fā)電量)；制冷過程僅涉及材料組元的固態(tài)相變，能夠?qū)崿F(xiàn)含氟烴類溫室氣體的0排放。

　　低碳戰(zhàn)“濕”——基于吸附除濕原理的列車空氣控制裝置

　　團隊成員：邵昭、葛镥榕、寇小雪、鄒啟宏、楊辛格、鄒豪

　　指導(dǎo)老師：王如竹、葛天舒

　　項目介紹

　　隨著“新基建”和“一帶一路”戰(zhàn)略的不斷推進，在“雙碳”背景下降低列車運行能耗的重要性日益突出，特別是占總運行能耗30%的空調(diào)能耗。針對列車環(huán)境濕負荷占比高的特點，本項目開發(fā)了一種基于吸附除濕原理的列車空氣控制裝置。該裝置依靠蒸發(fā)器表面的吸附劑處理濕負荷，回收冷凝器廢熱再生吸附劑，通過換熱器模式切換實現(xiàn)連續(xù)除濕。針對列車空調(diào)需求，本作品在水平方向上將裝置分為三個模塊，在縱向上劃分為設(shè)備層與風道層，模塊化的構(gòu)造在緊湊空間內(nèi)實現(xiàn)了功能切換。實驗樣機鐵路標準工況下COP為2.43，較對照組提升43%，制冷量達到27kW。在不同氣候條件下該空調(diào)均表現(xiàn)突出，以深圳工況為代表的高濕工況下COP可達3，有望在廣泛氣候區(qū)域內(nèi)大幅降低列車空調(diào)能耗。若在全國范圍內(nèi)推廣使用該裝置有望節(jié)電25.5億千瓦時，產(chǎn)生經(jīng)濟效益32億元。

　　“葉幕降零”——一種零能耗航天推進劑管理與減排裝置

　　團隊成員：呂昊天、姜夢怡、趙思航、李培義、李家晟、楊晨昊

　　指導(dǎo)老師：楊光、吳靜怡

　　項目介紹

　　微重力條件下，傳統(tǒng)獲取液體航天推進劑的方法是利用正推或離心作用進行氣液分離，其缺點是需要額外消耗燃料；而傳統(tǒng)控制壓力的辦法是直接排出氣液混合物，會造成大量的燃料浪費。針對這些問題，并以實現(xiàn)“航天雙碳”為目標，本項目提出了應(yīng)用于復(fù)雜氣液邊界條件的零能耗航天推進劑管理與減排裝置。本作品基于微重力條件下表面張力主導(dǎo)的兩相流動機理，設(shè)計了板式與膜通道式的組合式裝置。本裝置能夠在零能耗的條件下完成液體燃料的獲取與排放，并且對比單一的葉片式或網(wǎng)幕通道式裝置，能夠顯著提高氣液分離的效率。基于以上策略，裝置實現(xiàn)了燃料的節(jié)約與高效利用，預(yù)計可使推進劑減重超過 20kg，降低單次發(fā)射成本至少十萬美元，節(jié)能減排效果顯著。本作品將為燃料管理系統(tǒng)的節(jié)能改進提供參考，并為密集化的航天發(fā)射密集化等提供節(jié)能減排策略。

　　全國大學生節(jié)能減排社會實踐與科技競賽是教育部高等教育司主辦的全國大學生學科競賽，系全國高校影響力最大的大學生科創(chuàng)競賽之一。大賽以“節(jié)能減排、綠色能源”為主題，緊密圍繞國家能源與環(huán)境政策，緊密結(jié)合國家重大需求，在教育部的直接領(lǐng)導(dǎo)和廣大高校的積極協(xié)作下，起點高、規(guī)模大、精品多，覆蓋面廣，是一項具有導(dǎo)向性、示范性和群眾性的全國大學生競賽，得到了各省教育廳、各高校的高度重視。

　　本屆大賽共有608所高校、6200余支隊伍參與角逐。上海交通大學在校團委的指導(dǎo)下，由機械與動力工程學院牽頭，積極備賽，首次舉辦“礪新杯”節(jié)能減排校內(nèi)賽對參賽項目進行培訓(xùn)和篩選，在國賽申報和決賽備賽期間邀請專家教授開展了多輪的精心輔導(dǎo)。經(jīng)過近八個月的備賽階段，交大學子不懈努力，克服了疫情等重重困難，最終在全國決賽的舞臺上以優(yōu)秀的科創(chuàng)作品彰顯交大風采，為母校再添榮光。