偏心率对石蜡相变熔化过程影响的数值分析

数值模拟研究了内管和外管之间的圆心距离(偏心率)对石蜡在水平相变蓄热单元中熔化过程的影响。利用焓-多孔模型得到内管加热温度为60、65、70℃和偏心率为0.20、0.40、0.60、0.80、0.93工况下蓄热单元内的速度场,温度分布,液相率分布和综合传热系数。模拟研究结果表明：加热温度为65℃,偏心率为0.20、0.40、0.60、0.80、0.93时总熔化时间分别减少了31.6%、57.4%、76.4%、86.7%、86.7%,偏心率大于0.80,增大偏心率对减少熔化时间没有明显效果;加热温度为60℃,偏心率从0.80增加至0.93,Fo增加了7.5%,总熔化时间增加,熔化过程中综合传热系数总体上逐渐减小,偏心率为0.60和0.80时,综合传热系数先增大后减小,熔化过程中,综合传热系数最大为329.72 J/(m²·K)。     

外压内吸薄壁弹性矩形阵列管相变蓄热装置放热研究

针对由于相变材料导热系数较低且易与受热面相剥离而造成相变蓄热装置放热功率不能满足工程实际需要的现象,设计了外压内吸薄壁弹性矩形阵列管相变蓄热装置。在外部正压和内部负压的共同作用下,采用薄壁弹性矩形阵列管可以解决相变材料与受热面相剥离的问题,同时提高了蓄热装置受热面的紧凑性。搭建相变蓄热实验台并测试蓄热装置在不同流体温度、不同流体流量和不同相变材料工作温度下的放热性能。研究结果表明:矩形管外侧流体流量越大,其传热系数和热功率越大,并且随着放热过程的持续进行,这两个参数的下降速率越小;相变蓄热装置的传热系数随着剩余热功率的下降而迅速降低,当剩余热功率占最大热功率的70%~80%时,传热系数下降速率出现转折,此后下降速率有所减小,当剩余热功率占最大热功率低于20%时,相变蓄热装置的放热过程基本结束;相变材料起始温度和相变蓄热装置进口流体温度的差值以及矩形管外侧流体流量变化时,蓄热装置的传热系数相差不大。     

一种测试蓄热型波纹板流动传热特性的实验方法

通过实验方法准确而全面的测试得到蓄热型波纹板流动和传热性能,对于开发和设计紧凑换热器具有重要意义。瞬态实验方法可以求得蓄热型波纹板时间和空间上的平均传热系数,也即当量传热系数。单吹技术是一种应用单一流体的相对简单的瞬态实验方法,考虑蓄热型波纹板通道内波形板和定位板与空气层传热接触面积不同,拓展了单吹技术数学模型,并建立了相应的计算程序。将现有单吹实验装置中冷、热风进口分离开来,避免冷风流经加热装置,有效提高现有单吹实验装置的综合效率。测得DU-K(double corrugated-kaier,DU-K)波纹板的流动传热特性与Re拟合曲线,与文献中DU(double corrugated,DU)波纹板进行比较,在Re为1 000~11 000时,其传热特性平均比DU波纹板低17.41%,流动阻力平均比DU波纹板要低55.96%.针对DU-K与DU波纹板几何结构的不同,分析了DU-K综合特性较DU得以改善的原因。     

圆柱形等距螺旋盘管式相变蓄热装置蓄热性能研究

文章设计了一种以石蜡为相变材料的圆柱形等距螺旋盘管式相变蓄热装置,并通过实验分析了该装置的传热特性,以及传热流体入口温度、入口流量对石蜡的融化特性、相变蓄热装置的蓄热量及相变蓄热系统总传热系数的影响。分析结果表明:融化后期,石蜡的融化速率会明显加快;当传热流体入口温度一定时,随着入口流量逐渐增大,蓄热装置的最终显热蓄热量略微升高;与传热流体入口流量相比,传热流体入口温度对石蜡融化速率影响较大;相变阶段,石蜡的传热性能较强,传热流体入口温度越高,石蜡的传热性能越不稳定。     

太阳能集热室体热性能参数研究及测量

依据传热基本原理，对保温室体热性能参数进行非稳态（升温、降温）理论分析，实现了温室隔热体传热系数及蓄热当量系数的非稳态测量。利用数学处理，提出了准确实用的试验测量方法并进行了试验验证。     

蓄热式空气预热器热过程的数学模拟

前人关于蓄热式空气预热器热工计算的方法中均有一些假定条件 ,使之在计算传热系数时产生很大误差。这些方法中均未能提供蓄热填料和载热气体中的温度场资料 ,本文研究的模型特点为 :沿气流方向填料可分为几段 ;载热气体的流量是任意的 ,且与时间无关 ;载热流体在蓄热室之前的温度为恒定 ;每一段填料的气体入口温度等于上一段的气体出口温度 ;从热流体到冷流体的一个传热循环包括两个“工作”周期 (即加热期和冷却期 ) ,而从一个工作周期转变到另一个工作周期之间存在有两个“空隙”期 ;每一段在每一周期中表面传热系数不变 ;通道断面上的气…     

Thermal storage in an air conditioning system with dual energy storage unit

在自行搭建的双蓄能实验平台上进行了制冷兼蓄热实验研究,对比了制冷兼蓄热模式和一般制冷模式,探讨了不同冷冻水流量和不同风机盘管风量对机组性能的影响.实验结果表明:蓄热对机组制冷端的影响很小,但是由于回收了大量的冷凝热,使得机组的综合能效比得到大幅提高,因此蓄热对空调节能具有较大作用.此外,在制冷兼蓄热模式下,冷冻水流量或风机盘管风量越大,机组的综合能效比越大,当风量为1033 m³/h,冷冻水流量为972 L/h时,机组综合能效比高达7.06.     

高温低氧燃烧技术的关键设备--蜂窝状蓄热式热交换器的优化设计

讨论了高温空气燃烧技术的优势,即预热空气的节能效果及低NOx生成特性;而高效热交换器是高温低氧空气燃烧技术的一个关键,计算了空气、烟气在其关键设备——蜂窝状蓄热式热交换器中的换热系数、阻力及总传热系数,证实了其在热能回收利用方面的优越性。     

外循环式DSF综合传热系数的影响因素研究(Ⅱ)——夏热冬冷地区冬季工况

针对夏热冬冷地区常用的外循环式双层皮玻璃幕墙(DSF),介绍了冬季与夏季不同的使用策略,建立了冬季工况的热平衡方程,给出冬季工况综合传热系数的数值解析计算方法和CFD方法。在此基础上研究了冬季工况下不同太阳辐射强度、通风腔宽度和通风腔高度时的综合传热系数,分析了各因素变化时对综合传热系数造成影响的原因并给出设计建议。     

外循环式DSF综合传热系数的影响因素研究(I)——夏热冬冷地区夏季工况

针对夏热冬冷地区常用的外循环式双层皮玻璃幕墙(DSF),建立了箱体式"呼吸"单元物理模型,给出夏季工况综合传热系数的计算方法.在此基础上研究了夏季工况不同太阳辐射强度、通风腔宽度、通风腔高度以及遮阳装置在不同位置时的综合传热系数,分析了各因素变化时对综合传热系数造成影响的原因并给出了最佳值,为今后DSF的研究和优化设计提供参考和依据.     

蜂窝陶瓷蓄热体的热应力场数值模拟

对普通正方形格孔蜂窝蓄热体和夹角圆弧过渡正方形格孔蜂窝蓄热体的热应力场进行了数值模拟计算与对比分析.结果表明,夹角圆弧过渡正方形格孔蜂窝蓄热体的低应力区域更大,应力分布也更均匀;数值模拟结果能够指导蓄热体的结构优化设计.     

不同蜂窝蓄热体的性能对比及能耗分析

蜂窝蓄热体对于改善空气燃烧过程,降低NOx起着至关重要的作用。本文通过Pointwise和Fluent软件建立了蜂窝蓄热体三维数值模型,从不同的换向时间、孔型、边长、材料的角度对比了蜂窝蓄热体的换热特性,并对实际工作中节能效率进行了理论计算。结果显示,当换向时间从15s增长到45s时,正方形蓄热体的温度效率从78.5%降低到63.1%。当边长、壁厚相同时,圆形蓄热体的温度效率最高,压降也最大;六边形蓄热体的温度效率最低,但压降最小。总结发现,孔隙率的减小可以有效的提高温度效率,但是同时会增大流动的压力损失。在实际应用中可据此选择合适的孔隙率。同时得到,在实际运行中,当a=2mm时,圆形蓄热体的节能效率最高（26.9%）,六边形节能效率最低（24.4%）。     

蜂窝体蓄热室结构优化及软件开发

以蜂窝体蓄热室的结构优化为研究目标,模型采用的多目标优化以蜂窝蓄热体的温度效率和热回收率作为目标函数.,以空气流速,换向时间和蜂窝蓄热体的高度为优化变量,模型的计算采用线性加权法,对蜂窝体蓄热室的主要结构参数进行了优化设计,以保证气体在满足换热强度条件下,尽量减小阻力损失。并开发了蜂窝体蓄热室结构优化的软件。     

蜂窝蓄热体换热特性的实验研究现状与结果分析

根据国内不同实验装置上两种格孔蜂窝蓄热体换热特性的实验研究结果,分析了相关因素与实验方法对蓄热体换热特性实验结果的影响关系,指出了实验研究对蓄热室设计与实际运行效果的重要作用。     

梭式窑烟气废热利用的模拟研究

采用商用CFD软件,通过数值模拟和正交实验分析了蜂窝陶瓷的结构参数及各工况条件对换热性能和压力损失的影响,优化了工况参数。数值模拟结果为：进入稳定工作期后,加热期温度效率为94．6％,冷却期温度效率为93．7％,压力损失为457．7Pa。在此基础上,设计了梭式窑高温空气燃烧（HTAC）系统,构建实体模型进行实验,研究余热回收系统的温度效率及烟气在蜂窝陶瓷内压力损失。研究结果表明,加热期与冷却期的温度效率分别为：92．0％,93．2％,测量热烟气和预热空气的压力损失分别为126．3,107．8Pa。     

蜂窝陶瓷蓄热体格孔壁面应力变化特性的数值研究

介绍了高温空气燃烧过程中蜂窝陶瓷蓄热体的工作原理和损毁原因,采用代数雷诺应力模型和修正的速度-压力耦合算法SIMPLEC,耦合蓄热体内流体的流动和换热过程,运用有限元分析方法,对蜂窝陶瓷蓄热体格孔壁面上的应力变化规律进行数值研究,并根据计算结果对操作参数进行了改进。结果表明,频繁的蓄热和释热过程变换,使得蓄热体格孔壁面交替地受到拉应力和挤压应力的作用。流体的流速越大,应力变化越大;换向时间越短,应力交替作用的影响越大。适当地调低烧嘴负荷,延长四通阀的换向时间,有利于提高蓄热体的使用寿命,计算结果为蓄热体结构设计和操作参数的优化提供了依据。     

Temperature Distribution and Heat Saturating Time of Regenerative Heat Transfer

In this paper, heat transfer of the ceramic honeycomb regenerator was numerically simulated based on the computational fluid dynamics numerical analysis software CFX5. The longitudinal temperature distribution of regenerator and gas were obtained. The variation of temperature with time was discussed. In addition, the effects of some parameters such as switching time, gas temperature at the inlet of regenerator, height of regenerator and specific heat of the regenerative materials on heat saturating time were discussed. It provided primarily theoretic basis for further study of regenerative heat transfer mechanism.     

蓄热体结构分析及其内部气体流动特性的数值研究

介绍了不同几何结构蓄热体的比表面积和开孔率的变化情况,在以蓄热量相等为前提的情况下,分析和比较了蓄热小球和蜂窝体两类蓄热体的结构特性。利用CFD软件模拟了蓄热室内气流的轨迹,分析了不同形状蜂窝体的压力损失及中心线速度的变化情况,计算出不同形状蜂窝体内部气体的流动特性、压力分布和换热性能,为设计和选择合适的蓄热体提供了指导。     

蓄热式燃烧器蓄热室阻力特性研究

分析了影响蓄热室阻力的主要因素,采用冷、热态试验的方法,重点研究了流体流经蓄热室时,单位球层上的无因次阻力（单位阻力系数）与孔隙度、流体速度、温度的依变关系及其在实际应用中的处理方法,具有较强的通用性。     

Thermal performance analysis on a two composite material honeycomb heat regenerators used for HiTAC burners

Honeycomb heat regenerators do not only reduce the fuel consumption in a high temperature air combustion (HiTAC) burning system but also provide the necessary high temperature of combustion air. A two-dimensional simulation model was developed to numerically determine the dynamic temperature and velocity profiles of gases and solid heat-storing materials in a composite material honeycomb regenerator. Consequently, the energy storage and the pressure drop are calculated and the thermal performance of honeycomb heat regenerator is evaluated at different switching times and loading. The model takes into account the thermal conductivity parallel and perpendicular to flow direction of solid and flowing gases. It considers the variation of all thermal properties of solid material and gases with temperature. Moreover, the radiation from combustion flue gases to the storage materials was considered in the analysis. The results are presented in a non-dimensional form in order to be a design tool as well. These analyses were applied on a regenerator made of two layers of ceramic materials, one is pure alumina and other is cordierite. This regenerator is contained in a 100 kW twin-type regenerative-burning system used for HiTAC. The effectiveness and the energy recovery rate were 88% and 72% respectively at nominal operating range of the regenerator and the pressure drop across the twin regenerator system was 1.16 kPa. The periodic steady state condition is reached after about 11 min and it takes only 2 min of operation until the temperature of combustion air remains above the self-ignition temperature that is required for HiTAC. Furthermore, these mathematical analyses show good agreement with experiments made on the same regenerator. In the experiments, the dynamic behavior of the heat regenerator operation was considered in order to compensate measurement readings for this effect.