在我们最近的研究中,使用最先进的气候模型模拟[1]的未来预测[1],我们发现世界人口的大部分(主要位于南亚和东亚,中东和撒哈拉以南非洲)将受到环境热压力的影响,它们将超出人类热量的限制,而超过1.5 – 2°c的限制,而越来越多地限制了较小的人类限制。 健康。在2°C超过2°C的世界中,每年暴露于不可复让的环境热应激的时间将指数增加,并且在3°C和澳大利亚在4°C等其他地区(如北美和南美)等其他地区开始出现。这项研究的新颖性在于,通过招募年轻,健康,未能判定的受试者作为宾夕法尼亚州立大学人类环境年龄阈值(PSU HEAT)研究所使用的人类热耐受性的限制[2]。使用来自这些实验的数据,我们在早期的一项研究[3]中发现,即使在应在接近峰值效率下进行温度调节的人群,在热应激可弥补的情况下,湿球温度(T WB)阈值接近30.6°C,在温暖的湿度条件下(相对湿度值40%和温度大于40°C或沿线的均匀降低),均与热量相对较低。这些限制明显少于被广泛引用的35°C T WB限制,理论上是通过Sherwood和Huber在2010年的一项研究中被散布的生物物理原理对极端热量的“上限适应性限制”,特此称为SH10 [4]。
尽管泵浦技术已经变得更小,但许多钛宝石系统需要单独的泵浦系统(或更大的集成泵浦系统,通常在 532nm 下运行),因此这些系统通常不是很紧凑。如果它们紧凑,功率往往会相应较低。钛宝石系统在 800nm 下以峰值效率运行,功率通常在这里引用。它们具有一系列可运行的波长,具体取决于制造商。标准范围是 650-1040nm,有时会扩展到 1100-1300 或仅从 680nm 或 700nm 开始。系统通过光学器件(通常是端镜和棱镜/标准具设置)的移动进行调整,以使特定波长穿过增益介质。功率输出在光谱调谐曲线上并不相同(代表性曲线如下所示)。掺镱光纤激光器(例如 Chromacity 1040)的工作原理是使用泵浦二极管(通常为 980nm)激发掺镱光纤,该光纤具有掺杂芯,可充当激光增益介质。然后将输出限制在激光器的小芯内。在许多传统应用领域,光纤激光器因其众多优势而开始取代钛宝石系统。在 Chromacity 1040 系统中,在系统内部创建了一个锁模腔,一侧是光纤,另一侧是输出耦合镜。然后使用透射光栅(工厂设置)压缩或拉伸来自此的输出,以使客户能够在 100fs 和 1.5ps 脉冲宽度之间进行选择。由于此定制选项,Chromacity 1040 具有自由空间输出(不是光纤)。
本文比较了径向和轴向流填充床的净系统效率,包括热效率和压力下降效应,用于热能储存。传统的包装床系统是圆柱形几何形状,其中流体从一端流向另一端。然而,热分层和高压下降的问题导致了最近对径向流动系统的研究。一个潜在的好处是径向流量系统中的压降降低。本文使用数值模型比较了长宽比(ar = h / d床)的径向流量和轴向流量系统的性能(ar = h / d床)从0.21到1.92,在所有情况下,存储量保持恒定。当径向流床处于较低的长宽比(短/宽)时,将改善热锋,但压降很高。在高纵横比下,径向流动的速度降低,导致压降降低,但在热锋中的扩展增加,从而降低了热效率。相反的趋势在轴向流中注明。的热效率为83-91%,径向流量为83-94%,轴向流量为85-94%。净效率在内,包括压力下降的范围为74-82%,轴向流量为80-87%。在两个系统中,峰值效率均在最高和最低的纵横比之间。虽然某些具有径向流量的长宽比从净效率的角度胜过轴向流量,但结果表明,轴向流的最高净效率高于径向流量的轴向流量。总体而言,本文强调了创新TES设计的重要性及其提高能源效率的潜力。