—粘土砖湿坯对流干燥过程的传热传质研究

利用Ｗｈｉｔａｋｅｒ＾［１］的体积平均理论,推得一组描述多孔介质对流干燥过程中内部热质迁移的宏观方程组,进一步归纳整理出了关于液体饱和度、温度和气相总压力的耦合方程,对该方程组应用ＡＤＩ法进行离散,并对粘土砖对流干燥过程进行了二维数值分析和实验测定,所获得的液体饱和度、温度及压力变化过程正确地揭示了干燥过程中介质内部情况。     

有效湿渗透深度模型EMPD对建筑热湿耦合模拟的适用性研究

介绍了能耗模拟软件中使用最多的3种热湿耦合模型：有效湿渗透深度模型EMPD、热湿耦合传递模型HAMT以及有效湿容模型EC,分析了3种模型的公式基础及优劣。以南京地区办公室为例,使用能耗软件EnergyPlus作为计算平台,详细分析了EMPD模型对室内温湿度和全年能耗预测的准确度,比较了其与EC和HAMT的误差并分析了原因。研究结果表明,3种模型中EMPD在计算湿方面更接近作为参照标准的HAMT模型,尤其是在模拟夏季高温高湿情况下,误差小于5%,在计算能耗方面同样比EC模型更接近HAMT,误差小于8%,并且计算用时只有HAMT模型的几十至几百分之一,因此在需要兼顾计算精度和速度的情况下,可以选用EMPD模型进行建筑模拟。针对现有EMPD公式基础提出修改建议,以进一步提高计算精度。     

有限空间空气与水热湿交换过程的计算机数值模拟

对已建立的有限空间空气与水热湿交换过程的数学模型进行了计算机数值模拟,结果表明,建立的有限空间空气与水热湿交换过程的数学模型基本合理,计算求解及计算机数值模拟正确,对有限空间空气与水热湿交换过程的设计计算及有关设备生产制造具有理论指导意义和实用价值.     

有限空间空气与水热湿交换过程的计算机数值模拟

对已建立的有限空间空气与水热湿交换过程的数学模型进行了计算机数值模拟。结果表明,建立的有限空间空气与水热湿交换过程的数学模型基本合理,计算求解及计算机数值模拟正确,对有限空间空气与水热湿交换过程的设计计算及有关设备生产制造具有理论指导意义和实用价值。     

土壤-维热湿传递实验研究与数值模拟

为了研究土壤中温度的变化对其水分迁移的影响,建立了土柱热湿传递实验装置,通过该实验装置测量出了土壤中温度与水分沿土柱长度方向的分布.实验结果表明,土壤中热量传递十分缓慢,近加热端处温度梯度大,且土壤传热过程中伴随着水分迁移;将水分传递分布沿土柱方向划分为3个区段,其中第一个区段水分传递的动力为温差.由于温差影响土水势导致加热端土壤的水分扩散,使得加热端土壤变得干燥.热阻增大,从而影响热量传递.进而影响了土壤中的温度分布.此外,将实验结果与由Philip水分通量方程的一维热湿传递模型计算结果进行了对比,二者差别较大.由此分析了两者误差存在的原冈,指出由于模型自身的不足是造成误差的主要原因.     

湿迁移对加气块空心砖复合墙体热工性能的影响

本文利用我院先进的热工静态实验台对加气块空心砖复合墙体进行热工性能和湿度实测,通过测试,证明了湿迁移过程对墙体热工性能影响较大,材料湿度与导热系数呈一致变化。     

气流干燥过程数值模拟

通过分析气流干燥的特点,建立的直管气流干燥模拟方程,采用Matlab语言调用标准四阶Runge-Kudra法,给出高精度的数值解。经验证,该模型正确可靠,具有较广泛的适用性,为模拟试验优化参数提供了分析基础。     

污泥热干燥粘结的特征和影响因素

污泥热干燥过程中在干燥设备内部表面的粘结是影响干燥设备性能的重要因素。通过热干燥模拟实验,分析了污泥含水率、加热温度、加热方式、加热界面性质等因素对污泥粘结的影响。结果表明,含水率是影响污泥粘结最主要的因素,污泥含水率较高时,粘结量较少,随着污泥干燥程度增加,含水率降低,粘结量逐渐增加,当含水率达到60%左右时粘结量达到最大,之后转而减少;加热温度不超过120℃时,温度对污泥粘结的影响不明显,加热温度高于120℃时,污泥粘结量随温度升高而显著增加;传导加热方式比对流加热方式更易导致污泥粘结;加热接触界面的表面粗糙度越大则污泥粘结量越大。     

温度与颗粒大小对污泥干燥特性的影响

4种不同质量等级的污泥颗粒在100～200 ℃下进行恒温干燥实验.结果表明,污泥干燥过程包括不稳定加热阶段、恒速干燥阶段、第一降速干燥阶段、第二降速干燥阶段4个阶段.在100～120 ℃时,污泥为弱强度干燥,临界含水质量分数受温度和颗粒大小影响不明显;在140～200℃时为高强度干燥,临界含水质量分数随温度升高或颗粒变大而增大.污泥干燥速率不仅取决于温度,还取决于污泥颗粒表面单位面积上实际用于蒸发水分的热量;减小污泥颗粒不仅可以增大比表面积,而且可以提高单位面积的干燥速率;而污泥的干燥时间与温度呈二次方关系,与污泥的表面积呈线性关系．     

墙体内热湿耦合过程的时域递归展开算法

利用时域递归展开算法对墙体内热湿耦合传递方程进行求解。以木板为例,应用该算法进行了热湿耦合传递的分析计算,在时间域和空间域上分别运用递归展开法和控制容积法进行离散,从而得到递归形式的线性方程组,运用MATLAB软件对这一过程进行求解。计算结果与有限差分算法、解析解计算结果以及实验数据吻合良好,表明该算法能够用于求解多孔介质热湿耦合传递模型。时间步长的改变对计算结果影响较小,可通过增加时间步长方法来减少工作量。     

电场强化对流换热的场线坐标法数值模拟

为研究电场对气体对流换热的影响,依据场域控制方程,建立了表征电场及电荷密度分布的数学模型,并利用场线坐标法对线—板电极系统的电场、电位及电荷密度的分布进行了数值模拟,得到了场域空间单相气体所受电场力的分布情况,模拟结果显示,有电晕放电产生的电场可引起场域空间气体的“紊流”,并导致对流换热的增强。     

套管式换热器注气强化传热数值模拟

为研究注气技术强化换热的效果,采用混合模型建立了立式套管式换热器的数学模型,对不同流动状态下的注气强化换热过程进行数值模拟,基于努塞尔数对强化换热性能进行评价,比较了不同流动状态下注气速度对换热器的速度场、温度场和压降的影响。结果表明,注入气泡能够促进流场产生垂直于壁面方向的运动,提高努塞尔数并降低压降,改善了换热器的换热性能;层流时强化换热效果最好,努塞尔数最大提升102%;过渡流和湍流状态下,气泡流速大小对努塞尔数和压降变化无明显影响。     

钢筋混凝土火灾下热湿耦合热过程研究

对钢筋混凝土在火灾高温作用下热湿迁移机理进行分析,提出了混凝土在高温作用下热湿热递模型,通过数值模拟和实测数据分析,表明模型基本能反映混凝土在火灾作用下的实际过程。     

云南核桃（Juglans sigillata Dode）对流干燥传质模拟

在菲克定律与质量守恒定律的基础上建立了模拟云南核桃干燥过程的一维非稳态传质数学模型．通过边界条件的处理,结合云南核桃热风干燥试验,对其干燥过程中内部各层水分分布进行了模拟预测．将含水率的预测值与试验值对比可知该模型与试验数据吻合得很好,试验条件下云南核桃的有效水分扩散系数变化范围为1.14×10－9～1.73×10－9 m2／s．干燥初期云南核桃表层的含水率下降速度比内层快得多,之后内层含水率下降速度比表层要快,最终各层含水率稳步下降;从表层到中心,湿度梯度随着干燥时间的增加逐渐减小．分析表明在核桃的干燥过程中,外壳是影响水分扩散的主要阻力之一．该模型有助于云南核桃干燥过程传热传质耦合的研究以及复杂模型的建立．     

管内对流换热过程的分析

以损失数作为目标函数来表征该热力学过程的不可逆程度,分析了管道内对流换热过程中的损。考察了管道工质的雷诺数对损失数的影响,并在定热流密度和定壁温两种情况下对损失系数进行了优化,结果表明：在定热流密度下,当流量为定值而管内径为变量时,损失系数有优化值。在定壁温情况下,损失系数无优化值。     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

套管换热器湍流对流换热的数值模拟

为了获得换热器中强化换热管对换热性能的综合影响,笔者运用FLUENT软件,采用二维轴对称方法和k-ε模型对套管换热器的整体进行了数值模拟.分别模拟了光管和波纹管套管换热器在湍流情况下的换热性能.数值计算结果表明:光管套管换热器的总传热系数K的数值计算结果与经验公式计算结果吻合很好;与光管相比,在相同流动条件下波纹管可提高总传热系数120%,但随着Re增大,其影响逐渐减小.     

管内插入扭带的强化传热数值模拟

为了定量研究管内插入扭带的强化传热方式,建立了以空气为传热介质的管内插入扭带强化传热的套管式换热器模型,进行了数值模拟研究,与实验结果相比较,在高Re的紊流流动状态下,得出了非常一致的结果.研究表明,扭转比越小,传热效果越好,同时摩擦阻力系数越大;流体温度越高,辐射传热的效果越明显,传热效果越好;压力对传热效果的影响包含在Re和Pr中.     

多孔介质干燥过程数值分析——内部迁移特性对干燥过程的影响

本文利用传热传质耦合方程,对带有移动边界的多孔介质干燥过程的三个干燥阶段的温湿度场进行了联合数值求解.分析了内部迁移特性对传热传质过程的作用和影响.提出了一种无量纲准则关系式,将干燥过程中的传热与传质联系起来.通过计算分析,对影响干燥过程的各种内部因素有了一个较为全面的了解,为研究不同干燥条件下的各种具体干燥过程提供了理论基础.     

方腔内水平和竖直平板自然对流换热的数值计算

本文对方腔内水平和竖直放置的平板自然对流换热进行了数值计算，并对计算结果进行了比较。对本文所计算的几何位置，水平放置时的平均Ｎｕ小于竖直放置时的平均Ｎｕ，本文还对平板竖直放置于腔内某一位置时的数值结果进行了回归，得到了Ｎｕ与Ｒａ的关联式为Ｎｕ＝０．３０１２Ｒａ０．２７１０。