多孔介质内低热值气体燃烧及传热数值模拟

以一个简化的氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器为模拟对象,使用计算流体力学(CFD)方法对低热值气体燃烧进行模拟研究.考虑气体的湍流扩散和气固间的对流换热及固体间的辐射和导热换热,通过研究多孔介质内的压力分布、速度分布、温度分布及组分分布,对多孔介质内的总的热流密度及辐射热流密度进行对比分析,揭示燃烧器内不同轴向位置的燃烧及换热规律.结果表明,低热值气体在氧化铝(Al2O3)堆积小球多孔介质燃烧器内燃烧时火焰面前沿气固温差大于火焰面后气固温差.火焰面前沿固体温度高于气体温度,热量由固体传向气体,对流换热强度较大;火焰面后沿气体温度高于固体温度,热量由气体传向固体,对流换热强度较小.     

高温炉内三维温度场的热流法计算

本文在文献〔1〕二维热流法计算辐射换热的基础上,运用文献〔2〕提出的热流数学模型,在三维直角坐标系下开发了用热流法计算高温炉内辐射换热的温度场分布的计算程序,用该程序可以计算一般情况下纯辐射作用时炉内的温度分布,通过计算得到了炉内的温度分布,为全面研究高温炉热状态提供了依据和前提条件,同时得出在一般简化计算中二维模型的可靠性结论。     

高温介质短管耦合换热中的热流分布与辐射作用

通过数值模拟短管内常物性高温介质的辐射与对流耦合换热，研究了壁面热流及介质内的热流分布特征，考察了介质辐射作用对热流分布的影响，管内流动为层流正在发展流，介质为吸收发射性灰介质，换热与流动同时发展，采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的辐射传递方程，以获得辐射换热项，并将该项作为耦合换热能量方程的源项处理，采用控制容积法离散能量方程和N－S方程，并用SIMPLEC算法进行失代求解，结果表明，高温介质辐射不仅对壁面热流和局面努谢尔数分布有重要影响，而且使介质内径向热流分布发生较大改变。     

对流换热边界下2D-FGM板稳态温度场精确解

为研究热传导问题的精确解,假设材料的热导率和对流换热系数按相同型指数函数规律分布,基于二维固体导热微分方程,采用分离变量法,给出了2D功能梯度材料(functionally graded material,FGM)板在对流换热边界条件下稳态温度场的精确解,并用有限元法对其结果进行了验证.具体算例分析表明:通过改变热导率梯度变化参数、流体介质温度、对流换热系数和结构几何尺寸可以优化2D-FGM板的温度场分布.所求得的精确解可作为其他关于FGM板温度场分布近似解的参考标准.     

微电子器件尺寸对池内饱和沸腾传热临界热流…

动力学不稳定性模型被推广到有限几何形状的加热面，以解释微电子器件尺寸对池内沸腾换热临界热流形成机理的影响。随特性尺寸的减小，将出现不同的机理。对于不同几何形状的加热器件，其无因次临界热流与尺寸的关系均可以用相似的函数形式进行交联。     

微电子器件尺寸对池内饱和沸腾传热临界热流形成机理的影响

动力学不稳定性模型被推广到有限几何形状的加热面，以解释微电子器件尺寸对池内沸腾换热临界热流形成机理的影响。随特性尺寸的减小，将出现不同的机理。对于不同几何形状的加热器件，其无因次临界热流与尺寸的关系均可以用相似的函数形式进行关联。     

热风加热沥青路面冲击射流共轭传热特性

为提高热风加热沥青路面的就地再生加热效果,基于热风冲击射流对流换热和沥青路面内部导热的共轭传热过程,建立了热风加热沥青路面的冲击射流共轭传热理论模型,选取有限容积法得到了共轭传热模型的通用离散方程,采用压力-速度耦合半隐式算法(semi-implicit method for pressure linked equations, SIMPLE)获得了整个求解域内温度场分布,选取平均热流密度和平均换热系数反映沥青路面加热效果,通过正交试验研究了热风出口速度和热风出口温度对路面加热效果的影响程度。仿真和试验结果表明：理论计算与实验温度场分布趋势吻合度高,两者平均误差为8.4%;平均热流密度和平均换热系数在加热初期均从最大值急剧下降,而后下降幅度逐渐减小趋于平衡,两者的仿真计算与实验结果趋势相同,平均误差分别为6.4%和7.8%;热风出口速度和热风出口温度对平均热流密度均有显著影响,热风出口速度对平均换热系数有显著影响,热风出口温度对平均换热系数的影响相较于平均热流密度指标表现为不显著。研究结果为后续沥青路面就地热再生热风加热温度控制和加热器设计提供了理论依据。     

不对称渐缩形竖通道自然对流换热的实验关联式

对一板均热流加热竖直放置,另一板绝热倾斜放置构成的不对称渐缩形竖通道内的空气自然对流换热进行了实验研究。实验结果采用不同的特征尺寸进行整理并比较。提出以通道最小宽度为特征宽度的整理方法和相应的换热准则方程式,并给出了无因次壁面温度分布曲线。     

锅炉过热器/再热器管道热流密度的评估方法

通过建立数值模型进行编程计算,分析了锅炉过热器/再热器管道在不同的管道几何尺寸、烟气温度、蒸汽流量和温度下,各个界面热流密度的变化情况。通过回归分析得到了热流密度与管道内壁侧氧化层厚度和运行时间的关系表达式,即热流密度的评估关系式。     

辐射管内温度场的研究

本文通过传热分析,建立了辐射管内温度分布的数学模型。在此基础上,研究了燃烧量,火焰长度,燃料发热量和辐射管表面热流对管内温度分布的影响规律。     

质量流速对R134a流动沸腾起始点及壁温特性的影响

为了得到螺旋管内流体流动沸腾起始点及管子壁温分布的特性,以R134a为工质进行试验。通过观察逐渐增大热流密度时壁温的变化情况判断沸腾的起始点。研究结果表明,沸腾起始点的热流密度随工质质量流速的增大而增大,但由于质量流速、离心力、重力等对汽泡粘附和脱离行为的综合影响,在某些位置会出现与该趋势不同的情况;在单相对流换热阶段,选定点的壁温随质量流速的增大而降低,而在流动沸腾换热阶段,质量流速对壁温变化的影响较小。研究结果可望为螺旋管式换热器的可靠设计和安全运行提供参考依据。     

竖直光管及环隙流道内沸腾换热启动时的壁温变化规律

在常压下竖直光管和环隙流道内沸腾换热启动阶段的壁温变化规律进行了实验研究,结果表明,光管壁温变化可分为跃升和平稳上升两个阶段,环隙流道温变化经历跃升,各截面平均温度不变和快速上升三个阶段,而且壁温和流动均产生强烈波动,影响壁温波动规律的主要因素有：初始温度,热负荷,环隙宽度及壁面吸附的不凝性气体等。     

Inner wall running state monitoring for the main pipe of nuclear power

The heat conduction equation is solved in this paper under specific boundary conditions.The coefficients of the obtained distribution equation are simplified with the piecewise integral method.Then the associated model for the cylindrical thermal equipment is established.The relationship of the surface temperatures,the material properties and the inner wall state of the cylindrical thermal equipment is described in the associated model.This model is applied to the inner wall running state monitoring of the main pipe.A multi-channel distributed optical fiber temperature measurement system is designed to acquire the external surface temperatures of the main pipe.Then the associated model can be used to analyze the surface temperature data of the main pipe.The location and the physical dimension of the inner wall defect can be got.Therefore,the inner wall defect monitoring of the main pipe can be realized.The feasibility of this method is verified by experiment.This method also provides a theoretical basis for the real-time monitoring of the main pipe’s internal state.     

A design method and numerical study for a new type parabolic trough solar collector with uniform solar flux distribution

The non-uniform concentrated solar flux distribution on the outer surface of the absorber tube can lead to large circumferential temperature difference and high local temperature of the absorber tube wall,which is one of the primary causes of parabolic trough solar receiver(PTR)failures.In this paper,a secondary reflector used as a homogenizing reflector(HR)in a conventional parabolic trough solar collector(PTSC)was recommended to homogenize the solar flux distribution and thus increase the reliability of the PTR.The design method of this new type PTSC with a HR was also proposed.Meanwhile,the concentrated solar flux distribution was calculated by adopting the Monte Carlo ray-trace(MCRT)method.Then,the coupled heat transfer process within the PTR was simulated by treating the solar flux calculated by the MCRT method as the heat flux boundary condition for the finite volume method model.The solar flux distribution on the outer surface of the absorber tube,the temperature field of the absorber tube wall,and the collector efficiency were analyzed in detail.It was revealed that the absorber tube could almost be heated uniformly in the PTSC with a HR.As a result,the circumferential temperature difference and the maximum temperature could be reduced significantly,while the efficiency tended to decrease slightly due to the inevitably increased optical loss.Under the conditions studied in this paper,although the collector efficiency decreased by about 4%,the circumferential temperature difference was reduced from about 25 to 3 K and the maximum temperature was reduced from667 to 661 K.     

超超临界锅炉过热器管超温蠕变应力松弛规律研究

超超临界锅炉高温过热器集箱出口区域的过热器管易处于超温运行的环境,产生蠕变应力松弛导致材料失效. 基于Norton蠕变模型,以烟气温度750℃、蒸汽温度600℃、蒸汽压力26 MPa的运行工况,模拟T91过热器管壁在长时间热诱导中产生的应力松弛行为及蠕变分布. 模拟结果显示,过热管应力松弛现象首先发生在管内壁面,随着时间累计沿着径向方向扩散;10000 h后内壁面出现应力松弛且松弛加速;同时管壁面在应力松弛的过程中发生高温蠕变行为,且蠕变行为首先出现在内壁面并沿着径向扩散,内壁面蠕变程度高于外壁面;10000 h后管壁面厚度开始减薄. 研究结果表明:超超临界锅炉过热器管超温运行10000 h是蠕变应力松弛到蠕变损伤的时间拐点.     

塔式太阳能腔式吸热器热性能的实验研究

在自行建立的太阳能腔式吸热器热性能实验台上,研究热流密度、入口工质水体积流量、风速等参数对腔式吸热器热性能的影响.结果表明：太阳能模拟器的热流密度整体上呈高斯分布,吸热管的轴向壁温差可以高达50 ℃;正对太阳能模拟器的#5号吸热管出口水温升最高,可达40 ℃.吸热器的热损失随热流量的增大、入口流量的减小及风速的增大而增大,且热流量因素的影响最大;腔式吸热器具有较高的热效率,正向平衡计算热效率大于85%,且正、反向能量平衡的计算热效率偏差在3%以内.     

Numerical study on convective heat transfer of supercritical CO2 in vertically upward and downward tubes

The experimental measurement of supercritical pressure carbon dioxide(sCO_2) heat transfer in vertical downward flow was performed in a circular tube with inner diameter of 10 mm. Then, a three-dimensional numerical investigation of sCO_2 heat transfer in upward and downward flows was performed in a vertical heated circular tube. The influence of heat flux, mass flux,and operating pressure on heat transfer under different flow directions were discussed. According to the "pseudo-phase transition" viewpoint to supercritical fluids, the analogy to the subcritical inverted-annular film boiling model, the physical model to sCO_2 heat transfer was established, where fluid region at the cross-section of circular tube was divided into gas-like region covering heated wall and core liquid-like phase region. Then, the thermal resistance mechanism which comprehensively reflected the effect of multiple factors including the thickness of the gas-like film or liquid-like region, fluid properties and turbulence on heat diffusion was proposed. Surprisingly, thermal resistance variation in upward flow is well identical with that of wall temperature and heat transfer deterioration is predicted successfully. In addition, compared with thermal resistance in the core liquid-like region, gas-like film formation is determined to be the primary factor affecting heat transfer behavior. Results also show that total thermal resistance in upward flow is always larger than that in downward flow. The investigation can provide valuable guide to design and optimize sCO_2 heaters.     

延迟焦化1Cr5Mo炉管使用状况分析

为掌握延迟焦化炉管的使用状况,确保加热炉的安全运行,对使用中的延迟焦化加热炉1Cr5Mo炉管经现场取样,检测,通过壁厚测试、显微组织检验,氧化层与结焦层分析,讨论了炉管运行过程中对炉管造成损伤的影响因素.结果表明,因外壁氧化,炉管减薄已出现,内壁增碳和外壁脱碳现象出现,珠光体球化导致炉管组织损伤.珠光体球化,不符合GB9948-88中的供货热处理工艺规定的退火状态和金相组织为铁素体+珠光体要求.结合珠光体球化形态说明短时超温现象的存在,外壁表面出现高温蠕变特征,壁厚减薄虽不严重,但炉管继续使用存在安全隐患的问题.     

翼片诱导纵向涡强化层流对流传热数值模拟

利用三维数值模拟,分析了圆管内添加翼片后流体的流动结构和对流传热特性。模拟中,翼片与壁面呈45°倾斜放置,选取包含1个翼片的1／6通道进行研究。结果表明,翼片可在下游诱导产生2个旋转方向相反的纵向涡,形成对称的涡偶,涡偶外侧为背壁流,内侧为向壁流。纵向涡结构提高了流体在径向上的速度波动,在翼片下游靠近管壁处,最大速度可达到主流平均速度的80％,增强了对速度边界层的扰动。流场的改善使通道内的温度场分布更加均匀,与光滑通道相比,壁面附近的温度梯度可提高接近1个数量级。流体对壁面的冲刷作用使对流传热得到强化,相对于光滑通道,壁面局部Nu数可提高近50倍。纵向涡对通道内流体的强化传热作用随Re的增加而显著提高。     

蒸压轻质砂加气混凝土砌块（AAC）墙体砌筑技术

蒸压轻质砂加气混凝土砌块（AAC）是目前国内大力推广应用的一种新型墙体材料,它较普通墙体材料具有容重轻、节能保温、防火、隔声、抗渗、抗震性能好,以及方便砌筑和减少面层抹灰等施工特点．笔者针对此种砌块干燥收缩值大,易于造成墙体饰面面层裂缝等,提出了“预干缩、后上墙,留张缝、后嵌平”施工工艺,有效地抑制了轻质填充墙与混凝土结构构件交接接缝处裂缝质量通病的产生,并成功的应用到青岛国际帆船中心工程中,取得了良好的技术经济效果．