纳米填料对储能式散热器性能影响的数值研究

针对储能式电子器件散热器性能受相变材料较低导热能力限制的问题,采用添加高导热纳米填料的方法提高相变材料的表观导热系数,并对储能式散热器的性能提升潜力进行分析. 在短时大功率加热(热流密度为10 W/cm2)的条件下,对以二十烷为相变材料的储能式散热器在添加碳纳米管填料之后的工作过程(熔化和凝固传热)进行了三维数值模拟. 结果显示,由于相变材料表观导热系数的提高,散热器的性能随碳纳米管添加量的增加而提升,其提升程度与添加量呈近似线性相关| 当加入体积分数为10%的碳纳米管时,散热表面的最大温升相对于无碳纳米管的情形降低了8 ℃,散热器的等效总热阻则降低了14%,说明该方法是提高储能式散热器性能的有效途径．     

氟塑钢复合管冲蚀磨损性能的试验研究

通过实验研究适用于电厂余热深度回收的新型氟塑钢复合管的冲蚀磨损性能,主要考察在刚玉砂和煤灰两种颗粒冲蚀下,气流速度、温度与颗粒质量浓度等对复合管中低速气流冲蚀磨损的影响.通过扫描电子显微镜对冲蚀磨损后的表面微观形貌进行观察,初步探讨冲蚀磨损机制.结果表明,在中低速度下,复合管的冲蚀磨损速率随气流速度的变化呈幂函数关系;在两种不同颗粒的冲蚀下,复合管的冲蚀磨损速率随颗粒质量浓度的变化均近似呈线性关系;复合管的冲蚀磨损速率随气流温度的升高而降低,但变化幅度不大;微观形貌分析显示,复合管表面受到颗粒反复垂直冲击时主要发生塑性变形,局部出现显微裂纹,在受到颗粒的反复斜向冲击时主要发生切削和犁耕.     

基于均匀设计法的碳纳米管纳米流体稳定性

研究碳纳米管质量分数、分散剂质量分数、pH值和超声振荡时间对碳纳米管纳米流体稳定性的交互影响和定量影响.配置12个碳纳米管纳米流体样品,测定各样品的Zeta电位值.样品的4因素取值通过均匀设计法确定,稳定性用Zeta电位表征.采用二次多项式逐步回归法处理数据,建立碳纳米管纳米流体稳定性与4个因素之间的回归模型.由模型分析可知,该4因素对碳纳米管纳米流体稳定性的影响是相互约束的.当超声振荡时间>3.411 h时,碳纳米管纳米流体的稳定性与碳纳米管质量分数正相关;当超声振荡时间<3.411 h时,碳纳米管纳米流体的稳定性与碳纳米管质量分数负相关.     

几种电厂冷凝热回收系统的节能经济性对比分析

提出了两种新型的热泵回收冷凝热供热系统——汽水双热源供热量可调集中供热系统和电热泵回收冷凝热供热系统,并与现有的热泵回收冷凝热供热系统比较,分析比较各自的节能经济性。结果表明,汽水双热源供热量可调集中供热系统和电热泵回收冷凝热供热系统的经济效益比常见的吸收式热泵回收冷凝热供热系统分别高出33％和117．9％。对于296MW供热机组,汽水双热源可调集中供热系统和电热泵回收冷凝热供热系统每年可分别减排二氧化碳10万t和11．5万t。电热泵回收冷凝热供热系统节约的冷却水量要远高于其他两个系统,这对北方缺水地区意义重大。     

石蜡基碳纳米管复合相变材料的热物性研究

以多壁碳纳米管为填料,制备了不同质量分数(1%～5%)的石蜡基纳米复合相变材料。采用差示扫描量热技术对所制备复合相变材料的相变特性进行了表征,其导热性能则通过瞬态热线法导热仪进行了测量。实验结果发现,虽然复合相变材料的相变温度几乎不变,但其相变焓则随碳纳米管的加载量的增加而近似线性下降。在质量分数为5%时,相变焓较纯石蜡下降了约15%。复合相变材料的导热系数大致随温度的升高而降低,而在30和50℃时分别由于固固和固液相变的作用,导热系数测量值出现了较大程度的突增。此外,导热系数随质量分数呈线性增长的趋势,在质量分数为5%时,最大的相对提升率接近40%,展现了良好的导热强化效果。     

基于多重环境时间相似理论的燃气轮机热通道部件剩余寿命预测方法

为了制定科学、成本合理的燃气轮机维修策略,解决当前燃气轮机运行维修管理费用高的问题,提出一种基于多重环境时间相似(METS)理论的燃气轮机剩余寿命预测方法。该方法引入同目标机组具有相似运行环境的同类型机组作为参考机组,利用经验运行数据,求解其在实际运行条件与基准运行条件下寿命评估参数(运行时间和启停次数)的相似系数。基于METS理论,通过计算目标机组在实际运行条件下的实际运行时间和启动次数,得到其在基准运行条件下的等效运行时间和启动次数,将计算结果与最大维修间隔比较,预测目标机组的剩余寿命。为准确计算目标机组在实际工作条件下的运行寿命,克服传统人工统计的不足,提出实时寿命和历史寿命的计算方法。最后,依据上述方法,开发了实现程序,并以某厂燃气轮机热通道部件的剩余寿命预测计算为例,验证了该方法的有效性和实用性。     

瞬态法测量木材热物性的理论与实验研究

为了有效测量不同含水率木材的热物性，提出了一种新的瞬态平面热源测量法。在一定的简化条件下求解一维有限厚度平板的非稳态导热微分方程，得到了平板木材试样的温度随时间和平板厚度变化的短时间公式，并由此建立了在恒定热流加热条件下木材热物性的瞬态测量实验台。利用此实验台测量了不同含水率的落叶松和红松试样的径向导热系数、热扩散系数和比定压热容等热物性参数并与文献数据进行了比较。结果表明，该瞬态测量方法具有较高的精度，比准稳态法更好地满足了一维导热条件，利用此方法能够有效而快速地对不同含水率的木材进行热物性测量。     

活塞热冲击有限元分析

在热冲击试验的基础上,采用ANSYS软件对活塞在高、低周波矩形热冲击模式下的温度响应、热应力进行了计算和分析。计算结果表明:在高、低周波热冲击下,活塞的温度响应有着不同的特性。计算结果对活塞热疲劳分析有着重要的参考价值。     

中间介质型烟气换热器无量纲材料成本模型

为了优化中间介质型烟气换热器(MGGH)的设计,以换热材料年成本为目标函数,基于换热器设计理论和工程造价理论中的材料成本计算方法,定义换热材料年成本、比性能价格、无量纲材料成本及其他相关的4个无量纲量温度,建立中间介质型烟气换热器成本模型及无量纲成本模型,给出求解该模型的解析法和迭代法. 通过迭代计算求解某电厂中间介质型烟气换热器的设计参数,给出材料选择方案和优化设计方案,优化前后中间介质型烟气换热器的成本理论上约降低5%. 计算得到几种工况下MGGH无量纲关系图,查阅该表所得值与理论计算值误差小于5%.     

基于石墨烯气凝胶的定形相变材料储热性能研究

使用石墨烯气凝胶(graphene aerogel,GA)为导热骨架,十六醇作为相变材料,制备出一种用以储热的定形相变材料。利用FITR、XRD、SEM、激光闪光法和DSC等手段对样品的微观形貌、化学结构以关键热物性进行了表征,同时也测试了样品实际吸/放热的速率。结果表明,GA的多孔结构可以有效防止相变材料的泄露。同时,高导热的石墨烯在相变材料中建立起额外的导热通路,使得样品的导热系数提高了20%。重复吸放热50次后发现,样品的融化/凝固焓并没有因为GA的加入明显下降,分别为229.2和229.5kJ/kg。吸/放热温度曲线表明,在以导热为主的传热过程中,拥有更高导热系数的定形相变材料比纯十六醇具有更快的融化/凝固速率。而在自然对流为主的传热过程中,由于GA较强的毛细作用,十六醇的流动性被削弱,定形相变材料的融化/凝固速率低于纯十六醇。