TBQ-2型总日射表的研制

本文报道了全黑型总日射表的结构和制作工艺,重点介绍了各项技术性能参数的测试及其结果。本日射表除余弦响应略大外(符合二级表要求),其余各项指标均达到世界气象组织规定的一级表要求。     

TBQ—2型总日射表热滞后效应的理论分析

总日射表自曝光至热稳定经历了从非稳态传热到稳态传热的过程。采用集总热容法建立了热端的换热微分方程，通过求解得到了达到热稳定之前，总日射表输出电压随时间变化的函数关系，估算了热稳定时间的数量级，得到了热稳定时间与总日射表的物性参数，工作条件之间的关系。与实验结果作了对比。     

TBQ－2型总日射表热滞后效应的理论分析

总日射表自曝光至热稳定经历了从非稳态传热到稳态传热的过程。采用集总热容法建立了热端的换热微分方程，通过求解得到了在达到热稳定之前，总日射表输出电压随时间变化的函数关系，估算了热稳定时间的数量级，得到了热稳定时间与总日射表的物性参数、工作条件之间的关系。与实验结果作了对比。     

PSP总日射表热偏移特征及其测量总辐射误差分析

根据2004年7月～2006年5月期间北京上甸子大气区域本底站Eppley PSP总日射表观测太阳辐射数据,分析了PSP表的热偏移特征及其影响因子,并以Eppley8-48型日射表和NIP直射表分别观测的散射和直射辐射之和作为总辐射的标准值,分析了PSP总辐射的误差特点及其影响因素.研究表明:PSP总日射表的热偏移呈现正态分布特征,平均值为-8.8±2.7W·m-2;PSP表热偏移显著受到净长波辐射、风速、相对湿度和温度的影响,其中与风速和相对湿度的相关性最为明显.与标准的太阳总辐射观测值(水平面上的散射与直射辐射之和)相比,未做热偏移订正的PSP总辐射的平均误差约为-20.0W·m-2,经过当日平均热偏移订正后,平均误差接近-11.0W·m-2.PSP表测量的总辐射绝对误差也呈准正态分布特征,但晴天与云天略有区别.PSP总辐射的相对误差与太阳天顶角的变化以及云量均有相关关系,反映了半球型辐射表的余弦效应对PSP总日射表测量精度的影响.太阳辐射的强弱变化或总辐射中散射与直射所占比率的相对变化也对PSP总日射表的测量精度有一定影响.研究表明:总日射表测量的总辐射应考虑热偏移订正,总日射表标定还应考虑云的影响.     

国产紫外总日射表性能测试(Ⅱ):室外测试及与国外同类产品比较

介绍了几种国产紫外总日射表与美国YankeeUVB-1型紫外总日射表和EppleyTUVR型紫外总日射表在室外进行半年对比试验的结果。发现:在几种国产紫外总日射表中,从性能上讲,无论是与TUVR型的相关性,还是余弦响应,均以UVB-2型总日射表为佳,另外,该总日射表还具有自动恒温装置,从而可免受环境温度的干扰;原计划在对比中以YankeeUVB-1型紫外总日射表作为UVB波段总日射表的相对标准,通过试验发现,它与任何一种紫外总日射表之间的关系均呈非线性。通过对其余弦响应实际测量发现,由于该紫外总日射表并无余弦修正装置,余弦响应不良也就不足为奇了。YankeeUVB-1型总日射表虽与EppleyTUVR型总日射表在测量波段上并不一致,但通过理论计算发现,在太阳高度较高时(>40°),二者之间还是存在着较好的线性关系。可以借此判断仪器性能之优劣。     

辐射引起密闭容器内半透过性流体的自然对流对传热的影响

用数值方法研究了密闭容器内半透过性流体在辐射光的照射下产生的自然对流对传热的影响。基于二维假设下的流体流动和热量传递的动态数学模型，并用有限差分方向交替法进行数值求解，得到了稳态下的对流换热系数。结果表明，流体的自然对流受倾斜角度和光学厚度的影响，而传热又受自然对流的影响，对流换热系数的大小与密闭容器内自然对流的强度密切相关。局部换热系数沿透过板内侧的分布与密闭容器的放置角度有关，垂直放置时为从下至上逐渐增大，水平放置时，呈波浪形分布，倾斜角度从π／2减少至0时，由从下至上逐渐增大的分布变为波浪形的分布，垂直和水平放置时的平均换热系数都随光学厚度的增大而增大。     

光电型总日射表性能的初步研究

对光电型总日射表与ＰＳＰ型总日射表进行了对比测试。在带有圆柱形余弦修正器时光电型总日射表的灵敏度尚佳。在太阳高度角小型３５°、没有温度补偿或将传感器与二次仪表做成一体时其误差较大     

倾斜封闭方腔内自然对流换热的场协同分析

采用场协同原理对倾斜封闭方腔内自然对流换热现象进行了研究。通过数值模拟获得了不同瑞利数(Ra=1~10~6)时倾斜封闭方腔内自然对流换热的协同关系,以及在一定Ra数下不同倾斜角φ对封闭方腔内自然对流换热的影响。结果表明:随着瑞利数Ra的增大,协同数Fc变小,其协同性越好。随着倾斜角φ的变化,当Ra≤10~3时,lg Fc的变化曲线近似呈现开口向上的抛物线型;当10~4≤Ra≤10~5时,lg Fc的变化曲线是单调的;当瑞利数Ra≥10~6时,lg Fc的变化曲线有2个极值和1个拐点。     

超临界CO2倾斜螺旋槽管内冷却换热特性研究

为了提高气体冷却器内换热效率,对不同倾斜角下(-90°,-45°,0°,45°,90°)螺旋槽管内超临界CO2冷却对流换热特性进行了数值模拟,分析了各槽管内的湍动能和速度分布随倾斜角的变化趋势,并研究了不同螺旋角下倾斜角对换热特性的影响。结果表明:浮升力沿流动方向分量和垂直于流动方向分量对流动特性的影响并不相同;在类气区,流体速度对流动特性起主要作用,且换热系数随倾斜角的减小而增大;在类液区,流动特性的主要影响因素是速度梯度,此时换热系数随倾斜角的变化与类气区相反;螺旋角越大即螺旋程度越小,当流体倾斜向上流动时浮升力效应越为显著;当螺旋角为 0.70 rad时,最优倾斜角度为-45°,当螺旋角为0.94 rad时,最优倾斜角为45°。     

标准传递中日射表光谱误差的模拟计算

工作直接日射表一般都有窗口，而标准直接日射表却没有窗口。校准时，由于窗口都有一定的波长范围，必然会截去部分日射，利用ＬＯＷＴＲＡＮ６对其影响进行了光谱模拟计算。结果表明，石英玻璃窗口的影响不大，相对误差一般均在±１％以内；如果采用ＷＧ２９５窗口，则其影响不容忽视。利用ＬＯＷＴＲＡＮ６并配合Ｉｑｂａｌ方法，对总日射表进行类似的研究表明，窗口对总日射表的影响不像直接日射表那样明显，相对误差一般均不超过±１％。根据光谱计算结果，认为与分光总日射表配合使用的总日射表在校准时，作一标准用的直接日射表应加上ＷＧ２９５窗口，以便与其它分光总日射表的长波端的截止波长一致，否则将会引起１－２％的系统误差。     

超声速燃烧室再生冷却结构对传热的影响分析

采用有限容积法结合对流换热关联式与蒙特卡罗法,建立了超声速燃烧室再生冷却通道的耦合换热计算模型。冷却燃料为煤油,其密度、导热系数、动力粘度随温度和压力变化,煤油比热容与金属结构的热物性随温度变化。在考虑再生冷却面板尺寸与冷却燃料量保持不变的耦合性限制条件下,计算分析了非均匀热流密度下,冷却通道内壁厚度、高度、宽度及侧肋厚度对冷却性能的影响。研究结果表明,通道结构参数的变化引起结构传热热阻和冷却剂对流换热性能以及总换热面积、通道个数的变化,在传热分析中应综合考虑。     

漏斗状储热水箱边界斜度对热量损失的影响

为了研究太阳能跨季节蓄热过程中,漏斗状储热水箱的侧壁倾角对其内部自然对流换热情况的影响,文章采用Fluent软件对漏斗状储热水箱内非稳态自然对流换热情况进行了三维数值模拟。模拟结果表明:水箱侧壁倾角对漏斗状储热水箱内部的自然对流换热过程有一定的阻碍作用,水箱侧壁倾角θ越小,阻碍能力越大,但对流换热过程与水箱侧壁倾角之间并没有呈现出线性递增关系,此外,存在使壁面平均Nu数达到峰值点的水箱侧壁倾角;比表面积对漏斗状储热水箱的散热量有一定的影响,比表面积越大,漏斗状储热水箱的散热量越大;当水箱侧壁倾角θ为45°时,漏斗状储热水箱的储热效果最佳。     

不同锭型及热负荷下均热炉内对流换热系数的模拟分析

均热炉是钢锭轧前加热过程的主要设备,其炉内的对流换热对于钢锭的加热过程有着很大的影响。文中以均热炉内对流换热过程为研究对象,通过对模拟研究得到了不同锭型在不同热负荷下加热过程中表面对流换热系数的变化情况,为钢锭加热过程工艺优化提供了基础。     

竖直三维内肋管管内变压器油自然对流换热特性

利用田口法对具有不同肋结构参数的竖直三维内肋管管内变压器油自然对流换热特性进行了实验研究,获得了肋高、肋宽、轴向间距和周向间距等肋结构参数对管内自然对流换热性能的影响规律,提出了肋结构参数最佳组合。结果表明,变压器顶层油温从40℃变化至100℃,肋高和肋宽对换热性能的影响占比基本不变,周向间距的影响占比逐渐减小,轴向间距的影响占比逐渐增大;相比光管,三维内肋管的自然对流强化换热性能随顶层油温的增大而增加,变压器油自然对流Nu最大约为光管的1.75倍。拟合了竖直三维内肋管管内变压器油自然对流换热计算关联式,其与实验数据的最大偏差为±16%。     

300MW循环流化床锅炉稀相区的传热研究

本文针对燃烧煤矸石的循环流化床锅炉的传热情况展开研究,以山西平朔电厂1台300 MW的循环流化床锅炉为实例,采用环核模型和颗粒团更新模型,对稀相区的传热系数分布进行建模计算,本文所建模型考虑炉内床温实际分布特征,根据现场温度实测数据对模型进行修正,研究了对流和辐射换热系数在不同负荷下沿炉膛高度的变化情况。锅炉在较高负荷下运行时,负荷的波动对颗粒团壁面覆盖时均份额影响较小,继而对炉内对流换热影响较小。炉内环形区温度沿床高的偏差随负荷升高略有减小,且对辐射换热影响比对流换热大。随着负荷升高,对流换热系数沿炉高下降增大,而辐射换热系数沿炉高下降减小,高负荷时炉内总换热系数沿炉高下降25%左右,低负荷时沿炉高下降28%左右,高负荷下炉内沿高度温差更小,传热更稳定。     

平板集热器闷晒工况排管内部换热模拟研究

通过数值模拟发现,在太阳能定温差循环系统中的闷晒加热阶段,平板集热器排管中存在两种传热形式,分别是对流换热和热传导。在不同排管管径和不同的使用倾角下,当排管内介质升温相同时,研究对流换热和热传导的相对强弱程度。得出随着排管管径的增大,管内对流逐渐占据主导地位;随着集热器倾角的增大对流换热先增强后减弱;当集热器排管管径较大时集热器倾角是换热系数的一个显著影响因素。     

确定对流热损小的平板集热器空气夹层最佳间距的理论和实验研究

本文讨论了对流热损小的太阳能平板集热器空气夹层间距的选取问题。给出了用瞬态卡计法得到的平板空气夹层内自然对流换热的分区准则关系式,分析了对流换热密度随空气夹层间距的变化,确定了第一和第二有利间距的范围。还介绍了在不同工况下不同的间距对对流热损影响的实验研究。确定的合理的间距为4～6cm。     

冲击-气膜冷却孔排列方式对流动和换热的影响

采用SST湍流模型对冲击孔和气膜孔附近的局部换热特性进行了数值模拟,研究了某型高压导叶不同"冲击-气膜"组合方式对流动和换热的影响。结果表明:减小气膜出流对冲击冷却的削弱作用,能够同时促进冲击冷却和横向对流流动对冲击靶面的换热作用。叶片内部采用倾斜的冲击孔结构,冲击射流能在叶片内表面产生较大面积的冷却区域。综合考虑"冲击占优"和"反向横流对流换热",能够获得最为合理的"冲击-气膜"组合冷却结构。     

分光总日射表校准因子的迭代计算法

详细讨论了分光总日射表的校准方法。论证了以一台直接日射表和一台遮蔽的总日射表为标准的校准方法优于仅用一台直接日射表为标准的校准方法，并提出了分光总日射表校准因子的迭代计算法。该方法可以解决由于遮蔽的总日射表校准因子不准确而产生的误差。最后还讨论了在校准过程中时间准确的重要性，指出至少应准确到分，否则每分的误差通过太阳高度角的正弦会给直接日射值带来０．２％的系统误差。     

金属泡沫平板结构内对流换热的数值研究

基于Brinkman-Darcy模型和两方程模型,本文对流体在金属泡沫平板通道内的强制对流换热进行了自编程数值模拟,采用体积平均法对流体在金属泡沫内的流动和换热进行宏观处理。模拟结果表明：流体主流速度随孔密度增大而减小,随孔隙率增大而增大;流体相和固体相之间的局部对流换热系数随孔隙率和孔密度增加而增加,金属泡沫对流换热性能随孔隙率增大而减小,随孔密度增大而增大。金属泡沫强化换热的效果十分明显,可以应用于需要强化换热的紧凑式换热器和散热器。