组分迁移对非共沸工质循环传热窄点影响研究

为了研究组分迁移对非共沸混合工质循环及传热窄点影响规律，该研究通过建立高温电动热泵的理论模型，以某化工领域余热回收工况为计算条件，根据循环工质筛选的要求，筛选出4种性能较为优良的纯工质，根据工质的循环性能特性将它们两两组合成混合工质，并对这5种混合工质进行理论分析，从中筛选出两组循环性能较优的工质组合，分别是R134a+R245fa(0.4/0.6)和R152a+R245fa(0.4/0.6)。此外，该研究对筛选出的两组工质进行传热窄点与组分迁移的相关计算，得出考虑组分迁移情况下换热器内的温焓非线性分布的规律，并与未考虑组分迁移的情况作对比，为蒸发器与冷凝器的设计与运行提供理论依据。结果表明，在焓值为321.35 kJ/kg和334.76 kJ/kg处出现传热窄点，且组分迁移会影响传热窄点及最大传热温差的大小和位置。     

三热源吸收式制冷机的传热面积优化

建立了一种可以充分利用低温热源驱动而获得制冷量的三热源制冷机模型,考虑传热及工质内部的摩擦、涡流和其它不可逆性对三热源制冷机循环性能的影响,以总传热面积为优化函数,导出其最小传热面积与三热源熵变化率的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式,获得了最佳制冷率与性能系数和传热面的优化关系.分析了工质内部不可逆性对制冷机性能的影响,所得结论可以描述同时受内外不可逆性影响的三热源吸收式制冷机的优化特性,可为吸收式制冷机的优化设计和性能改进提供新的理论途径.     

三热源吸收式制冷机的传热面积优化

建立了一种可以充分利用低温热源驱动而获得制冷量的三热源制冷机模型，考虑传热及工质内部的摩擦、涡流和其它不可逆性对三热源制冷机循环性能的影响，以总传热为优化函数，导出其最小传热面积与三热源熵变化率的关系并得到了热力学第二定律的类比表达式，获得了最佳制冷率与性能系数和传热面的优化关系，分析了工质内部不可逆性对制冷机性能的影响，所得结论可以描述同时受内外不可逆性影响的三热源吸收式制冷机的优化特性，可为吸收式制冷机的优化设计和性能改进提供新的理论途径。     

液冷系统中均热板气液相变的热质传输模拟

为提高电池热管理液冷系统的均温性,研究一种铝槽式均热板和直流式液冷板相结合的复合液冷系统,并建立相应的三维传热模型。采用Volume-of-fluid(VOF)多相流模型,模拟均热板槽道内丙酮工质的气液相变过程,以及与液冷流道的耦合传热过程,并将模拟结果与实验结果进行了对比,验证了模型的正确性。研究结果显示,均热板可以提高液冷系统散热过程中的均温性,加热表面的温差可以控制在2.72 K以内。通过机理分析发现,其原因与均热板内部气液工质的热质传输过程有关。在液冷系统冷却液沿程温升的影响下,均热板腔室中的丙酮气相工质在长度方向上存在定向输运现象,相变产生的蒸汽会携带热量从高温区往低温区流动,从而抑制液冷板低温冷却水对加热表面温度分布的影响,提高了均温性能。     

考虑土壤分层的地源热泵圆柱面热源模型

为研究土壤分层特性对埋地换热器传热的影响,将不同土层的埋管换热器简化为分层圆柱面热源,同时根据叠加原理,构建考虑土壤分层的埋管换热器解析传热模型,并用Ansys有限元模型验证传热模型的合理性.分层传热模型与均质传热模型的计算结果对比表明：采用土壤分层传热模型计算得到的钻孔壁温升具有明显的分层特性,分层土壤导热系数和热扩散系数相对均质参数越大,计算得到的钻孔壁温升越小;采用分层传热模型计算得到的土壤稳态温升与均质模型计算结果存在较大差别;在考虑土壤分层时,地下埋管中循环液的出口温度与均质模型计算结果存在差异.     

转炉炉口段汽化烟道热应力研究

针对转炉汽化烟道尤其是炉口段烟道使用寿命不理想的问题,基于Ansys Workbench仿真平台,研究其热应力。采用Fluent多相流混合物模型,通过用户自定义编程实现对流动沸腾的模拟,对烟道体与冷却工质组成的流固耦合传热系统进行整场求解,考虑温度对冷却工质和烟道材料物性参数的影响,得到烟道的温度场分布;考虑温度对烟道材料物性参数和力学性能的影响,在Static Structure模块中,将温度场结果作为体载荷施加到烟道上进行热应力计算。结果表明:烟道背烟侧热应力较高,尤其是烟道底部背烟侧水冷壁管;隔板的应力不高,但超过屈服极限,导致其发生塑性变形,故隔板是烟道的薄弱部位。     

低温重力热管传热性能的理论与实验研究

为给重力热管在低温区的应用提供理论依据,以液氮作为工质对其稳态传热特性进行了实验研究.分别对冷凝段、蒸发段液膜和液池进行分析,建立了综合的数学模型.根据质量和能量守恒方程迭代计算得到了液池高度和液膜沿管长的分布.在液池模型中,通过假设空泡系数的分布,基于其他实验研究的结论提出了自然对流与核态沸腾换热面积公式.当工质液体体积与重力热管总体积的比值为13.5%和15.2%时,计算值与实验值吻合较好.理论和实验研究结果均表明,在蒸发段内液膜和液池的位置对蒸发段壁温的分布有较大的影响.     

直流锅炉过热器再热器传热计算新方法

本文从辐射和对流换热的机理及基本公式出发，建立了大型直流锅炉过热器或再热器传热计算模型，对模型每根管子进行了传热计算，从而得到整个过热器或再热器的传热特性，并考虑了结构、煤种、运行工况等对传热的影响，本模型的建立更直接，细致地确定了过热器、再热器的传热工况，为分析过热器、再热器偏差、传热恶化，寿命等问题提供了新方法。     

两相混合式换热器瞬态工况热力学模型及应用

换热器是能量系统的重要设备,两相混合式混热器作为换热器内部能量交换比较复杂的设备,研究其能量分布具有重要意义。通过对混合式换热器进行了研究,建立了两相混合式换热器的热力学模型,相对以往的稳态研究加入了瞬态项的影响。运用所建模型,对某除氧器进行模拟,得到了其瞬态工况的能量分布,为了验证瞬态模型的计算结果,采用稳态模型进行了计算,并与瞬态结果进行了对比,差别主要在工质蓄热火用上,并给出了影响蓄热火用的主要因素。     

套管式地下换热器传热特性分析

通过对套管式地下换热器传热过程的分析,在套管式地下换热器传热模型基础上,考虑管内流动和传热,提出了集管内流动与土壤导热相耦合的传热分析模型,并利用数值计算方法进行了传热特性分析.讨论了不同埋管管径组合对流体出口温度及埋管换热率的影响.     

高温介质短管耦合换热中的热流分布与辐射作用

通过数值模拟短管内常物性高温介质的辐射与对流耦合换热，研究了壁面热流及介质内的热流分布特征，考察了介质辐射作用对热流分布的影响，管内流动为层流正在发展流，介质为吸收发射性灰介质，换热与流动同时发展，采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的辐射传递方程，以获得辐射换热项，并将该项作为耦合换热能量方程的源项处理，采用控制容积法离散能量方程和N－S方程，并用SIMPLEC算法进行失代求解，结果表明，高温介质辐射不仅对壁面热流和局面努谢尔数分布有重要影响，而且使介质内径向热流分布发生较大改变。     

竖直埋管地热换热器的稳态温度场分析

对竖直埋管在半无限大介质中的稳态传热模型进行了分析讨论。采用虚拟热源法有线性迭加原理给出了其解析解，并绘制了其相应的温度分布曲线图，指出了现行教科书中由于混淆淆绝热边界条件与等温边界条件而得出的关于该问题的错误结论。针对工程实际提出了孔壁中点温度和积分平均温度这两个地热换热器孔壁代表性温度的定义，给出了两者的适用于工程应用的简明计算公式，并对两者进行了比较。基于以上分析，进一步讨论了全年冷热负荷不平衡地热换热器长期性能的影响。     

A new hybrid method——combined heat flux method with Monte-Carlo method to analyze thermal radiation

A new hybrid method, Monte-Carlo-Heat-Flux （MCHF） method, was presented to analyze the radiative heat transfer of participating medium in a three-dimensional rectangular enclosure using combined the Monte-Carlo method with the heat flux method. Its accuracy and reliability was proved by comparing the computational results with exact results from classical ＂Zone Method＂.     

加热时有传热损失的动力循环热力学分析

依据经典热力学知识,要提高动力循环的热效率应当提高工质加热温度.提高工质加热温度往往增加工质向环境的传热损失,不一定对实际的循环效率有利.对工质加热时有传热损失的各种动力循环、卡诺循环、定容加热和定压加热循环进行讨论,得出了一些有指导性的结论,可为实际应用参考.     

地源热泵垂直埋管换热器性能的数值模拟研究

以地源热泵垂直埋管换热器为研究对象,建立地源热泵垂直埋管换热器的三维数值模型,通过实验对数值模型进行验证。利用已建的数值模型分析了埋管内水流流速,水温以及钻孔内不同埋管和回填材料对地埋管换热器性能的影响。研究结果表明:地埋管换热器的单位延米换热量随着回填材料导热系数,管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大;埋管管壁的平均温度随着管内流速,进口水温,埋管的导热系数的增加而增大,但随着回填材料导热系数的增加而减小。     

多层墙体热湿耦合传递模型及验证

从非平衡热力学角度论证了多层墙体热湿耦合过程采用水蒸气分压力和温度作为驱动势的合理性。由于水蒸气分压力是含湿量和温度的函数,利用全微分思想,建立了多层墙体热湿耦合传递模型,该方法可避免Budaiwi方法在热湿耦合模型建立过程中采用的空气含湿量与相对湿度间的近似表达式,而且简化了方程系数,便于方程的求解。通过对多层墙体求解结果的对比,验证了该模型的有效性。     

槽式太阳能集热器传热模型及性能分析

槽式太阳能集热器一维和二维传热数学模型是一组非线性代数方程,为改进求解的稳定性和计算精度,将槽式太阳能集热器一维和二维传热模型的求解看作有约束优化问题,建立了集热器传热过程求解的有约束优化数学模型,应用MATLAB软件优化函数fmincon进行求解。分析了传热流体入口温度及太阳能辐射热流密度变化对集热器性能的影响。采用fmincon函数求解集热器传热过程,计算速度快,计算过程稳定。分析表明,传热流体温度变化对集热器效率的影响大于太阳能辐射热流密度对集热器效率的影响。     

辐射管内温度场的研究

本文通过传热分析,建立了辐射管内温度分布的数学模型。在此基础上,研究了燃烧量,火焰长度,燃料发热量和辐射管表面热流对管内温度分布的影响规律。     

单相机油介质在螺旋槽纹管中的流场数值模拟

根据螺旋槽纹管的特点,以机油为介质,建立了三维螺旋槽纹管的物理模型和数学模型;采用SIMPLE算法,数值模拟了单相机油介质在三维螺旋槽纹管中流动过程;紊流模型采用Realiable k-ε模型,揭示了油流在受到螺旋槽纹影响时的流动规律。通过数值模拟结果可知：螺旋槽纹管内机油换热主要通过加强壁面油流层附近流体的扰动,使管内换热得以强化;螺旋槽纹管与光滑管阻力损失系数比约为4,与实验数据很好地相吻合,可为优化以油为介质的换热器参数的设计、提高换热效率提供一定的理论依据。     

Effects of Curing Temperature on Rheological Behaviour and Compressive Strength of Cement Containing GGBFS

The viscoplasticity and compressive strength of cement with high erosion performance were studied. The influences of curing temperature and content of ground granulated blast furnace slag(GGBFS) on these performances of the medium heat cement(including high iron and low calcium phase) were also investigated. The results indicate that the medium heat cement with high iron phase can maintain better fluidity and low temperature sensitivity than that of ordinary Portland cement at high temperature. GGBFS can play an important role in improving the fluidity and stability of the slurry, and avoid the cement setting and hardening prematurely at high temperatures. The microstructure analysis shows that a large amount of CH with layer shape appear in the slurry. The amount of this gel layer in the slurry increased as the curing temperature elevated. The layer can make the cement stone structure more denser, so that the compressive strength of samples are enhanced in the later stage. When the medium heat cement contains 40% GGBFS, the system has the best flow performance and stability under high temperature environment, and can be applied to mass concrete with excessive internal temperature.