液氢低温输送管道环空绝热技术研究进展

【目的】液氢因其体积密度大、氢纯度高等优势而备受关注,但其极低的沸点导致在输送过程中易蒸发而造成氢损失,低温绝热技术是实现液氢管道输送的关键手段。【方法】从热传递的3种方式（固体导热、气体导热、辐射换热）对管道环空间的漏热进行分析,固体导热主要来源于环空间绝热支撑结构,总结了不同类型支撑结构的导热性能;同时,维持环空间夹层真空度可以有效减少因气体导热引起的漏热。真空多层绝热材料对低温绝热技术的影响是研究热点,在此从真空多层绝热材料预测模型、绝热材料布置方式、定密度多层绝热、变密度多层绝热等方面分别进行了讨论。【结果】在保证应力强度的前提下改善支撑形状,最大限度缩短传热路径、减少支撑与内外管的接触点个数及接触面积能够有效减少支撑的漏热量。同时,加快研制低成本与高效率的吸气剂是维持真空度最直接的有效方法。真空多层绝热技术在低温设备中应用广泛,可有效减少固体导热、气体导热及辐射换热。定密度多层绝热和变密度多层绝热都存在使漏热最低的最佳层密度排布方式,且变密度多层绝热具有更好的绝热性能及重量优势。【结论】合理优化环空间几何结构与热传递方式、研制高效吸氢剂,对优化液氢低温输送管道环空绝热技术、有...     

木纤维/气相SiO2复合真空绝热板的制备与表征

【目的】分析木纤维用量对木纤维/气相SiO_2复合真空绝热板(vacuum insulation panel,VIP)性能的影响,为复合VIP的制备提供支持。【方法】采用中密度纤维板生产过程中所使用的木纤维与气相SiO_2进行复合,通过模压成型法制成木纤维/气相SiO_2多尺度结构复合芯材,并将其真空封装制备木纤维/气相SiO_2复合真空绝热板(VIP)。通过场发射扫描电子显微镜(SEM)、压汞仪和傅里叶红外光谱分析仪(FTIR),研究不同木纤维用量对复合VIP芯材的微观形貌、孔隙结构和辐射导热的影响,并利用热流法导热仪测试了复合VIP在不同环境温度下的导热系数。【结果】大部分的木纤维空隙、纹孔内都填充满了气相SiO_2纳米级粉末,并且搭建起由木纤维和SiO_2构建的三维空间结构网络;当木纤维质量分数为40%时,VIP的总孔体积为4.61 cm~3/g,孔隙率为60.6%,平均孔径为0.13μm;当环境温度为25℃时,VIP辐射导热系数为0.60 mW/(m·K),总导热系数为6.58 mW/(m·K),而当环境温度升至55℃时,总导热系数为7.21 mW/(m·K),相比于未添加木纤维的气相SiO_2芯材,综合性能成本降低了28.7%。【结论】利用木纤维替代部分气相SiO_2制备复合VIP能够大大降低芯材成本,并且还能保持良好的隔热性能,具有十分广泛的应用前景。     

长距离地上输油管道保温层厚度设计

科学设计管道保温层厚度,既能保障原油正常输送,也能做到成本有效控制.建立了长距离地上管道保温层设计的传热有限元模型,考虑了管道及保温层内外膜阻、外部空气对流换热及管道与保温层传热的综合作用.以管道出口温度为目标迭代求解管道保温层的最小厚度,讨论了保温层导热系数、管径和管道流量3个因素对保温层厚度的影响.结果表明,原油内摩擦产生的热量能够小幅提高原油输送温度;保温层导热系数的增加主要影响管道的热传导性能;管径的增加则加强了对流散热而降低了流体内摩擦做功产热,对隔热层设计影响较大;而输送流量增加则减少原油与管壁的传热时间,流速增加也增加了流体内摩擦做功产热,可以有效降低保温层厚度需求.在工程实践中,应综合考量保温层导热系数、管径和管道流量的设计,平衡三者与热传导和热对流之间的关系.     

轻型木结构墙体结构的传热特性测试与分析

为提高轻型木结构房屋围护结构的热工性能,基于稳态传热原理,采用Netzsch HFM436型热流法导热分析仪对轻型木结构墙体各组成单元及4种墙体结构试件的导热系数进行了测试。同时根据理论得到了多层平壁和组合壁导热系数计算值,并与墙体试件导热系数测定值进行了比较,进一步分析了轻型木结构墙体主体的保温性能。结果表明,4种墙体试件因其密度分布不均导致导热系数差异较大,组成轻型木结构墙体的各单元导热系数大小顺序为:石膏板SPF(实体木材)OSB保温棉,且4种墙体试件的传热系数大小顺序为:(4)(2)(1)=(3);4种轻型木结构墙体试件的热阻测定平均值为1.760 731 m~2·K·W~(-1),其对应的传热系数h的平均值为0.567 946 W·m~(-2)·K~(-1),可对上述墙体结构进行改进以满足严寒地区的保温要求;轻型木结构墙体试件导热系数的理论计算值与实测值基本吻合,尽管测定结果存在有较小误差,但在工程实践中,仍然可以通过各层材料的热阻对墙体的热阻进行计算。     

基于木材构造分形的木材径向导热系数研究

基于分形理论通过试样木材的显微构造照片,采用盒维数法计算了其分形维数,由木材横纹的多孔结构特征和不同树种木材之间相对固定的分形维数(平均值约为1.495),建立了1个计算木材径向导热系数的分形模型。根据木材导热与导电规律的相似性,采用热阻模拟方法推导了径向导热系数的表达式,由木材孔隙率与分形维数的关系得到径向导热系数随分形维数变化的表达式。利用此关系式对试样木材径向导热系数进行计算,并与文献中的数据进行了比较;结果表明此分形模型可以对各种木材的径向导热系数进行方便而有效的计算.     

周期性边界条件下管道传热规律数值研究

采用有限体积法对周期性地表温度边界条件下埋地管道传热规律进行了数值模拟,对比分析了有、无保温层对埋地管道传热规律的影响;分析了保温层导热系数、土壤导热系数、土壤比热容及地表温度波动参数等因素对土壤平均温度及管壁平均热流密度变化的影响.研究表明,保温层、土壤的导热系数及比热容的增加均有利于埋地管道的保温,此外,比热容对时均传热状况无影响;地表温度波振幅及频率的变化对管壁平均热流密度的振幅具有一定的影响,但不影响管壁时均热流密度.     

半导体制热实木复合地板的传热性能评价

【目的】以物理力学性能达标为前提，研究不同材料与结构组成的半导体制热多层实木复合地板的电热性能，为电热地板的优化设计提供理论依据。【方法】从电热地板的构效关系角度出发，以地板断面密度为核心，采用材种优选、正交组坯和结构对称等方式设计出4种不同的电热地板结构方案。通过分析不同结构地板断面密度对传热效果的影响，比较评价其电热性能和使用能耗。【结果】为保证传热效率，半导体电热层应置于基材和面板之间，功率密度应设置在200～300 W/m²的范围内，更为科学合理。经综合评价电热地板的传热效率、保温性能和能耗等指标，基材为混合树种的C结构，即表层为2层桦木，芯层为3层桉木的对称结构为设计方案中的最优结构。C结构电热地板在功率密度为300 W/m²时表面平衡温度达到47.3℃，电-热辐射转换效率为76.7%，平均自然降温幅度为29.3%。达到目标温度45.4℃所消耗的电量为1 877.4×10^-3 kW·h。【结论】不同材种与结构的地板断面密度差异较大，对导热系数、传热过程与电热性能有显著影响。在制备电热地板基材时，采用密度高、导热...     

气干材导热系数的温度特性

本依据气体分子运动论与传热学的基本理论，在２０￣１００℃温度范围内，讨论了气干材传热过程中，木材内部水分的蒸发与水蒸汽扩散的行为，研究了温度变化对气干材导热系数发生影响的规律。在理论分析与实验数据分析的基础上，推广和扩充以往关于气干材导热系数的讨论，提出了一个描述气干材导热系数温度特性的公式，计算结果与实验值比较符合。     

XP—M强力保温涂料的应用

针对目前化工厂因保温效果不理想而能耗增大的问题，介绍了一种新型的保温材料－－ＸＰ－Ｍ强力保温涂料，这种涂料是微孔网状结构的无机保温隔热材料，其主要原料由珍珠岩，６０号打浆石棉绒、高温胶，表面胶等组成，该产品与传统的隔热材料相比，具有导热系数低，用材厚度薄，隔热性能好，运用范围广，施工方便等特点。     

红外灯加热法测定颗粒饲料的导热系数

利用红外线作为热源对6种典型颗粒饲料的导热系数做了初步研究，得出了颗粒饲料导热系数与含水率和温度关系的数学模型。模型表明，导热系数与含水率和温度均呈线性正相关关系。     

Computer simulation of heating requirement and evaluation of the effects of permanent and movable external thermal insulations on energy conservation in greenhouses

The accurate determination of greenhouse heating requirements under varied weather and operating conditions is an important management problem. To minimize heat losses during heating and heat gain during cooling, and also to enhance solar energy utilization in greenhouses, various energy conservation measures are currently being applied in greenhouse construction and operation. In this study, a method of simulating heating requirements in greenhouses is presented, and the method was used to evaluate the effects of permanent and movable external thermal insulations on heating requirements on energy conservation in ten new and conventional greenhouse designs. A greenhouse heating requirement (heat loss) computer simulation model was developed by using basic energy conservation and heat transfer principles. The computer model was used to simulate energy consumption in the ten greenhouses and a test greenhouse designed and built at the University of Saskatchewan, Saskatoon, Sask., Canada. The effectiveness of applied thermal insulations was found to be a strong function of outdoor temperatures and day-length for a given location. The computer model can be used to estimate greenhouse heating requirements under varied operating and weather conditions in any given location.     

带双梁的框架结构节能体系及其热工性能分析

对框架结构进行了改进，提出了一种带双梁的框架结构节能体系，并对该体系及其技术原理进行了介绍．用Fluent软件建立三维稳态传热模型，对梁、柱的热工性能进行了计算分析．结果表明：该体系与普通框架结构体系相比节能59%，梁、柱部分的热流量降低了79%，有效消除了梁、柱处的热桥影响，节能保温效果显著．因该体系大幅度减少结构冷热桥的出现，保证新型墙材的大面积使用，并且无须再做外墙内、外保温，避免了这些技术的诸多弊病，是一种更适合绿色生态节能建筑要求的新的结构体系．     

某航天机构加载驱动部件热变形分析

针对某航天机构加载驱动部件提出了一种热变形分析计算方法.利用MARC软件建立了加载驱动部件的有限元模型,通过瞬态传热分析计算出该系统随时间变化的温度场及其他热参数.分别提取10,20,30 min时的加载驱动部件内部温度分布情况,生成温度场文件,并以此作为热载荷进一步求解出各时刻加载驱动部件内的热应力和变形值.分析所得结果可以用作进一步修改和优化航天机构加载驱动部件设计的依据.     

叠层笼养蛋鸡舍夏季环境特性与热湿环境模型

蛋鸡叠层笼养舍在纵向通风情况下鸡舍断面空气不能充分混合，鸡舍热湿环境受围护结构传热影响较小，建立了鸡舍非稳态环境预测模型，引入围护结构传热影响系数对模型进行改进，并提出简化模型，验证结果表明，简化模型能满足生产管理要求。     

锯缘青蟹(Scylla serrata)越冬日光温室的热环境模拟研究

提高浅海滩涂开发的科技含量是当前海洋开发中的重要课题之一.日光温室被称为"具有中国特色的设施园艺",由于其具有良好的保温、节能效果,被广泛应用于北方地区的蔬菜和花卉生产.已有多位学者对其作过光、热环境及建筑结构等的试验和理论研究,并进行了优化,将它用于水产品的越冬养殖是日光温室发展中的又一新领域.影响日光温室热环境的主要因素有:太阳辐射、风速、气温、相对湿度等.附带水池的日光温室中的水有较强的蓄热能力,其热环境有别于种植温室;另一方面日光温室具有保温性,其内的水池又有别于天然水池.根据有关试验的结果,并借鉴前人关于种植温室和天然水池的结论,本文建立了用于锯缘青蟹越冬的日光温室的热环境数学模型.经试验验证,该模型的计算值与实测值吻合较好,对水产品的越冬管理具有重要意义.     

油菜秸秆灰分混凝土保温性能试验

选取砂率、水灰比及油菜秸秆灰分掺量为变量,在保障秸秆灰分混凝土设计强度为C20的条件下,采用稳态平板导热仪测试秸秆灰分混凝土试件的导热系数。结果表明:油菜秸秆灰分混凝土的导热系数与秸秆灰分掺量呈负相关关系,掺入油菜秸秆灰分后,导热系数比不掺秸秆灰分的混凝土试件的降低6.8%~21.0%,秸秆灰分的掺量越多,保温性能越好。当水灰比为0.52、秸秆灰分掺量为5%、砂率为30%时,油菜秸杆灰分混凝土抗压强度达22.8 MPa,并具有良好的保温隔热性能。     

通风管间距对冷库地坪通风防冻系统传热性能影响的研究

为了研究通风管间距对冷库地坪通风防冻系统传热性能的影响程度,建立了三维稳态传热数学模型,对传热模型进行了合理的简化,根据系统的传热过程确定了传热模型的定解条件,利用Phoenics软件对通风系统未启动和不同通风管间距下的传热模型分别进行了数值模拟分析。结果表明,对冷库地坪采取机械通风防冻的效果良好,通风管间距对冷库地坪通风防冻系统的传热性能有较大影响。     

户用小型沼气采暖锅炉的设计计算

在高寒地区农户仅将沼气作为炊事用能,冬季采暖方式主要还以直接燃烧秸秆、薪柴等生物质为主。为了实现冬季取暖和炊事都利用沼气,设计小型户用沼气锅炉,并参照大中型锅炉的设计方法,提出适用于小型户用沼气锅炉的热力计算方法。通过理论计算和选取相应参数,利用炉膛出口温度和排烟温度先假设与后校核的方法,对沼气锅炉辐射换热面和对流换热面进行理论设计计算,并设计出沼气锅炉的整体结构。通过试验对锅炉性能进行测试,平均热效率为92.76%,完全符合锅炉的设计要求。     

轻质空心木质复合材料热和力学性能分析

将PVC空心塑料管嵌入至木质纤维板坯中,通过热压法制备轻质木质复合材料（HWC）,分析了PVC管空气体积比对HWC的力学性能和热性能的影响,并对热性能进行仿真分析。结果表明,通过嵌入PVC空心塑料管,可以制备密度0.3 g/cm³的轻质木质复合材料,HWC断面密度呈双“M”型分布,表层密度最小。随着PVC管内空气体积比的增加,HWC静曲强度、弯曲弹性模量有增大的趋势,内结合强度减小,对24 h吸水厚度膨胀率和吸水率影响较小。PVC管内空气体积比对HWC的导热系数影响较小,且均<0.07 W/(m·K),并可通过合并Series模型和Parallel模型进行预测。PVC空心塑料管的嵌入阻碍了木质复合材料的热量传递,热传递测试降温1 h后HWC表面温度平均比对照组高0.93℃。     

节能型日光温室热环境的动态模拟

本研究运用传热学和生物环境工程学的理论，建立了日光温室热环境的动态数学模型。其目的是通过模型求解，研究不同地区不同结构的日光温室热环境的变化规律，为温室结构的优化及环境调控技术的改善提供帮助。