动力锂离子电池温度场热分析

为了更好地掌握锂离子电池放电时电池内部温度场的分布,对电池放电时产生的热量进行管理,建立了锂离子电池放电时的数学物理模型。利用热分析软件Ansys,以ICR65/400型锂离子电池为例,建立了电池的二维热模型,对电池放电时的温度场进行了仿真分析。模拟了电池内部不同热生成率及电池与外界环境不同换热方式时,电池内部温度场及最高温度的分布,并分析了电池内部热生成率及辐射换热对电池内部温度场分布的影响。结果显示,电池内部最高温度及温度场的分布与电池热生成率、电池换热方式有很大关系。在自然对流换热方式时,辐射换热散发的热量占全部热量的5.6%~17.9%。而在强制对流换热时,辐射换热散发的热量几乎可以忽略不计。     

热辐射对圆管内层流半透明流体换热的影响

通过数值模拟圆管内半透明流体层流充分发展流动时的辐射与对流耦合换热,了辐射对耦合换热中的温度分布及对流换热的影响,流体是吸收,发射与各向同性散射常物性百介质,管壁温度保持均匀,恒定。采用离散坐标法求解圆柱坐标系下的非线性积分一微分形式的辐射的传递方程,以获得介质内的辐射换热项,并将该项作为耦合换热能量控制方程的源项处理。采用控制容积法离散能量控制方程,并结合管内层流充分发展流的速度分布进行数值求解,在不同的贝克利数和光学厚度条件下,考察了介质的辐射－导热参数以及散射反照率对耦合换热中的无量纲温度分布及对流换热局部努射尔数分布的影响。研究结果表明,热辐射对圆管内层流半透明流体的传热特征有重要影响,除了促进流体内温度场的发展外,热辐射作用还使对流换热局部努谢尔数分布发生较大变化。与相应条件下无辐射伴随发生的对流换热相比,辐射与对流耦合换热中的对流换热局部努谢尔数在加热起始位置附近的一个区域内首先下降,然后逐渐回升,随着热边界层的充分发展最终达到一个更高的数值,并保持稳定,对加热管（流体被加热）和冷却管两种不同场合中的耦合换热,热辐射在后者中所起的作用更加明显。     

真空照明灯的热力学分析

由于热应力的影响,真空照明灯具可能出现外壳损坏.分析灯具的热量传播方式,建立灯具各部位的辐射、传导和对流模型.特别给出对流换热系数沿外壳的变化规律.文中利用有限元方法在Ansys平台下求取外壳的温度场分布、温度梯度分布和热流密度分布.上述分布决定热应力的分布,模型得到的结果与实际情况相符.最后给出改进灯具设计的建议     

太阳能吸热器内超临界二氧化碳对流换热特性数值研究

为分析聚光太阳能热发电中吸热器内超临界二氧化碳（S-CO₂）在高温非均匀壁面热流密度分布下的对流换热特性，采用ANSYS Fluent软件建立了管排式吸热器的三维数值模型，对其中S-CO₂对流换热特性进行数值仿真，并考虑了吸热器与外界环境的辐射和对流换热，分析了吸热管半周均匀受热、半周周向均匀轴向高斯受热和半周周向余弦轴向高斯受热3种非均匀壁面热流密度分布的影响。仿真结果表明:外界环境的辐射和对流换热对吸热器壁面温度影响较大，相较于未考虑外界环境的辐射和对流换热，考虑辐射和对流换热的壁面最高温度下降6.84%；3种壁面热流密度分布中半周周向余弦轴向高斯受热的吸热器出口温度和壁面最高温度均最高，其壁面最高温度比半周均匀受热高353.4 K；非均匀壁面热流密度分布虽然对吸热器内流体流量分配不均匀性的改善不明显，但可明显削弱流量分配不均造成的各吸热管流体温度偏差的影响。     

增压富氧燃烧锅炉对流受热面换热特性研究

增压富氧燃烧是一项极具前景的减排CO2新技术。对增压富氧燃烧条件下,对流受热面换热特性进行研究具有重要的意义。该文以一台实际300MW等级机组煤粉锅炉为计算对象,采用维里方程及Chun等的计算方法计算确定增压富氧燃烧烟气物性,采用宽带关联k模型计算富氧燃烧烟气辐射特性。进行了常规空气燃烧以及φ(O2):φ(CO2)=21:79、φ(O2):φ(CO2)=30:70两种比例的0.1、0.5、1.0、1.5、6 MPa五种压力下增压富氧燃烧各对流受热面的热力计算,分析了增压富氧燃烧条件烟气压力变化对各受热面换热特性的影响。研究结果表明:随烟气压力的升高,烟气流速下降,但烟气的Re却基本保持不变,对流换热系数有所增加。增压富氧燃烧烟气的辐射换热系数比空气燃烧烟气辐射换热系数大。实现同样的换热量,增压富氧燃烧条件下(φ(O2):φ(CO2)=21:79、φ(O2):φ(CO2)=30:70)对流受热面所需换热面积比常规空气燃烧条件下少。     

高压负荷开关稳定温升的计算

本文通过负荷开关与环境空气之间自然对流换热原理分析，得到负荷开关表面局部对流换热系数变化曲线。在负荷开关导电部件简化模型基础上建立了反映其表面温升分布的数学模型，并通过实验给予了验证。本文所采用的分析方法及所建立的数学模型可推广于其它电器产品的稳定温升计算。     

多进出口空间紊乱流混合对流的数值研究

采用Ｋ－ε两方程模型、壁面函数法等对多进出口空间紊流混合对流换热进行了数值研究。通过对不同边界条件在较宽的参数范围内进行数值模拟,总结紊流混合对流换热的若干规律。     

局部对流换热对输电线路高频激励融冰的影响

在覆冰导线高频激励融冰温度场的分析与计算中,局部对流换热对温度场及高频激励融冰模型有很大影响。对此,文中分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过Ansys有限元软件对高频激励融冰模型的电磁场和热分析与计算,揭示了局部对流换热对高频融冰模型温度场及其迎风侧和背风侧的影响,表明了局部对流换热使导线背风侧覆冰先融化脱落,迎风侧覆冰后融化脱落。覆冰导线外表面的温度随对流换热的系数增大而下降,下降速度随对流换热系数增大而减缓。该研究成果有利于进一步改进和优化高频激励融冰计算模型。     

在何种情况下空调机应安装油分离器

油分离器是将油与氟分离开来的装置。压缩机的排气中带有冷冻机油，这些冷冻机油随着制冷剂进人冷凝器、蒸发器后，会在传热表面形成油膜，影响换热效果。有了油分离器，冷冻油就能顺利地回到压缩机内，从而保障压缩机的充分润滑。     

基于热阻分析的管道层流换热机理及强化换热作用研究

传热传质过程的分析对传热传质工作设备的性能改善有重要的指导意义。通过对边界层内热阻的分析，探索管道层流内部对流热阻与导热热阻在边界层内的发展，建立了符合宏观表征的机理模型（R-P模型）。使用该模型分析了在不同雷诺数Re和普朗特数Pr条件下的热阻分布规律，探究了管内层流强化换热的内在机理，并指导扰流结构的优化设计。结果表明，入口段导热作用占主导，完全发展后对流作用占比逐渐增大。Re和Pr影响换热的机理不同：Re增大，换热一定加强；Pr增大，只是增大了对流作用的占比，且在Pr小于1.8范围内，导热热阻始终占主要作用。同时发现，在管道层流添加扰流结构反而会降低换热效果。     

乏燃料干式储存模块衰变热导出的三维仿真计算分析

本文针对重水堆核电厂乏燃料干式储存结构中的乏燃料干式储存模块衰变热导出问题,应用大型计算流体动力学软件FLUENT,采用自然对流换热模式．建立了QM-400储存模块内自然对流换热的三维流动及换热的计算模型。该分析分两步进行,首先对AECL模拟储存篮热交换试验进行了数值模拟计算,通过结果比较．证明数值模拟计算是可靠的,在此基础上对实际储存模块和储存篮进行自然对流模拟计算,计算出筒外表面温度分布,随后建立贮存筒、乏燃料篮以及燃料棒束之间空气流动自然对流换热的计算模型,以前面计算所获得的储存筒表面温度作为热工边界条件模拟了贮存筒、乏燃料篮以及燃料棒束之间空气流动换热。从而获得了乏燃料包壳的表面温度。     

循环流化床锅炉冷渣器灰渣传热过程研究

针对循环流化床锅炉滚筒冷渣器设计中灰渣的换热系数确定困难等问题,提出利用在计算流化床和浸没表面间的换热中运用乳化团数学模型对灰渣在冷渣器中的传热过程进行传热分析,并计算灰渣的换热系数,进而确定灰渣的各种换热方式所占的份额。计算表明,在灰渣换热过程中辐射换热占32%,导热与对流换热占68%。乳化团的换热量约为气泡辐射传热的7.7倍。     

对流换热对覆冰导线高频融冰温度分布的影响

根据流体力学的基本原理,应用有限元分析软件ANSYS建立覆冰导线高频融冰时的外流场模型,得到覆冰导线高频融冰时的周围空气流场、压力场分布规律及覆冰导线表面对流换热差异性。分析了高频融冰过程中的热量损失和对流换热的影响因素,通过电磁与热分析,揭示了高频激励融冰过程呈不均匀非对称融冰规律,覆冰导线迎风侧压力大、温度低,背风侧压力小、温度高,表明不均匀对流换热使覆冰导线背风侧先融化,迎风侧后融化。在环境温度和覆冰厚度一定的条件下,覆冰导线外表面温度随对流换热系数的增大而降低。     

高比能锂离子电池模组热扩散行为仿真研究

针对锂离子电池热扩散防护问题,以50 Ah三元锂离子电池为研究对象,搭建了加热条件下锂离子电池模组的热扩散模型,研究了不同隔热材料和对流换热系数对锂离子电池模组热扩散行为的影响。基于锂离子电池的热失控反应机理和热传导机理建立了单体电池热失控模型,模型误差小于6%。以单体电池热失控模型为基础,搭建了5个电池并联的电池模组热扩散模型,并设计相关试验验证了模型的准确性,仿真结果与试验结果相符。利用热扩散模型研究了隔热材料和对流换热系数对电池热扩散行为的影响。结果表明:隔热材料的导热系数越大,模组中第1个电池触发热失控的时间越长,电池模组发生热扩散的时间越短,热失控延滞期减小;对流换热系数越大,电池模组发生热扩散的时间越长,热失控延滞期增加。     

三种家用冷冻箱/电冰箱用蒸发器空气侧换热系数的比较

本文研究了三种家用冷冻箱/电冰箱用蒸发器空气侧换热系数。这三种蒸发器为:螺旋绕片管式(内嵌同轴管),连续平板翅片管式(内嵌交错排列管),离散平板翅片管式(内嵌同轴管)。通过实验及数值计算得出了其各自的换热系数表达式。采用最小二乘法拟合出每种蒸发器空气侧换热系数公式,其计算误差小于±5%。结果显示:螺旋绕片管式蒸发器空气侧换热系数在干燥空气条件下数值高于其他两种蒸发器。     

O2／CO2燃烧产物辐射换热系数计算方法及影响因素分析

O2／CO2燃烧技术与常规空气燃烧技术相比,其燃烧产物的成分和辐射传热特性存在较大差异,其辐射传热特性也发生很大变化,常规辐射换热系数计算不再适用于O2／CO2燃烧计算。为此,综合纯试验法和光谱法建立了更适合O2／CO2燃烧时的辐射计算模型,以满足O2／CO2燃烧锅炉设计的需要,并将该模型应用于实践,分析辐射换热系数影响因素及其影响大小。结果表明：对辐射换热系数影响最大的是烟气中水蒸气含量的变化,CO2含量、压力和辐射层厚度的变化对其影响不大。     

针形管结构参数的优化选择

本文建立针形管各结构参数间最优匹配的计算模型,探讨其结构参数的最优化选择,使得在针形管金属耗量一定的条件下,管外对流换热系数达到最大值.     

相变储能换热器中传热问题的研究

对一种相变储能换热器的实验装置进行了研究，建立了其换热过程的数学模型，并用数值法求解了非稳态条件下相变储能换热器中凝固与强迫对流耦合的问题，分析了各种参数对装置换热性能的影响，理论计算为装置优化设计提供了依据。     

海水淡化系统中水平管降膜蒸发器流动与传热特性数值研究

为了解和改善水平管降膜蒸发器内局部区域流体流动和传热状况,建立适用于蒸发器实体的三维分布参数模型,详细分析了管束内部加热蒸汽流量分配和外部海水流场特性,给出了蒸发器内部的工作过程以及复杂流动与换热现象。通过数值解与实际值的比较对模型进行验证,计算结果表明：管内工质质量流速与热负荷相互匹配,反映出管内工质的流动具有“自补偿特性”,管外海水表现出喷淋密度“上高下低”、盐度“上小下大”的规律;总结了供入海水流量、加热蒸汽流量与二次蒸汽产量等参数之间的依变关系,并探讨其对蒸发器热力性能和装置结垢的影响,为蒸发器经济运行以及进一步的结构优化提供了理论依据。     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。