玄武岩纤维制备的热工机理和材料研究

纯玄武岩或填加配料的玄武岩混合料经过熔化、拉丝等工艺过程可制备玄武岩纤维。在国外,玄武岩已用于岩棉、超细纤维和连续纤维的工业生产,而我国在研究利用玄武岩资源和玄武岩纤维的工业生产方面尚十分落后。我国玄武岩资源十分丰富,因此研究开发和合理利用玄武岩资源具有重大的经济意义和社会意义。实验研究了来自河北万全的纯玄武岩及加入少量配料高炉炉渣和红砖的玄武岩混合料的粘度和析晶性能,得出了玄武岩的粘度和析晶性能随温度和化学组成的变化规律,分析了玄武岩的粘度和析晶温度对拉丝工艺的影响。利用自行设计制作的实验装置测量了不同粒径玄武岩料床的透气率,研究了透气率与其影响因素之间的关系,并对实验方法进行了误差分析;利用水流量热器防护板法测量了不同粒径玄武岩料床的导热系数,得出了导热系数与温度、颗粒粒径的关系。在实验室中,采用在环氧气氛下工作的箱式二硅化钼电阻炉制备出玄武岩纤维。实验选择适用于制备玄武岩纤维使用的漏板和坩锅。高温加热元件、坩锅和漏板的选择和实验,是我们在未查到任何文献情况下的一种新探索。玄武岩熔融过程和玄武岩熔体拉丝过程热工机理的研究在国内外尚处于探索或空白。论文分析了坩锅内玄武岩料床的传热机理,建立了描述玄武岩熔融过程的二维数学模型,求解在不同加热温度、加热方式下不同粒径料床的温度分布、熔化时间、料床高度变化规律和固一液相界面的移动规律。玄武岩丝根的温度、粘度和速度的变化规律对纤维的成形起着重要作用。建立描述上丝根和中丝根区传热和流动过程的数学模型,通过联立求解连续方程、动量方程和能量方程,得出在不同的最终纤维直径和漏嘴直径下,丝根的几何形状、温度分布、粘度分布和速度分布规律。在玄武岩纤维制备的理论和实验研究方面进行了新的探索,希望所取得的研究结果能为玄武岩资源的合理和有效利用起到推动作用。     

天棚辐射供冷系统换热过程的研究

天棚辐射供冷是一种舒适度很高的新型空凋技术。系统的供冷能力和天棚表面温度是系统设计和运行的关键，研究它们与影响因素之间的关系是十分重要的：通过建立天棚辐射供冷系统的物理模型和数学模型，对控制方程进行数值模拟，给出了影响系统供冷能力的诸多因素之间的关系。研究结果显示：冷水温度越低，天棚表面温度越低，系统提供的冷量越大。天棚表面与室内环境之间的辐射换热量大于对流换热量，舒适度好。管子埋深越大，天棚表面温度越大，换热能力越小，但差别不显著：埋管间距越大，天棚表面温度越大，换热能力越小，所以埋管间距不宜取得过大。埋管管径的变化对天棚表面温度及换热量的影响不大。研究结果可为实际工程的设计、运行参数的选择和系统的可行性分析提供依据和指导。     

卓越工程师人才培养背景下能源与动力工程专业课程多元化实践教学方法研究

针对当前传统教学模式在实践创新型专业人才培养中存在的问题，以能源与动力工程专业热力设备原理、换热器原理与设计两门专业课程为例，探讨卓越工程师背景下多元化实践教学方法与常规教学模式的差异，提出课程教学过程中应加强多媒体课件设计、工程案例分析、校外工程师进课堂和实验、课程设计实际工程化及工程现场实践教学环节等多元化实践教学内容，让学生从基础知识、案例应用、实验现象与结果分析、工程现场实践等多角度开展全面的深度学习，提高学生的学习兴趣和综合实践能力，培养满足社会需求的卓越工程师人才。