太阳辐射强度对污泥干燥特性的影响

采用敞口型、温室型、温室-集热型3种干燥装置,研究了污泥在不同太阳辐射强度下的含水率变化,结果显示,太阳能干燥污泥的传热机理主要是太阳微波辐射及空气对流换热,干燥过程存在初始、增速、恒速、降速4个区别明显的阶段,并且空气流速对干燥过程的影响权重大于空气温度。当平均太阳辐射强度大于620W/m2时,能在180 min内将污泥的含水率降到38%以下;大于900 W/m2时,含水率能在120 min内降至38%。研究使用Logarithmic模型,建立了仅含太阳辐射强度S、干燥时间τ两种变量的干燥特性方程,简化了污泥干燥一般规律的预测计算。模型计算结果和实验值吻合较好,误差小于3.9%。     

太阳能盘管腔式高温集热特性模拟与优化

盘管腔式集热器可为太阳能布雷顿循环提供高温空气,也能直接用于工业生产,应用前景广阔。聚焦能流的腔内分布是影响盘管温度梯度和出口空气温度的主要因素,为优化盘管腔式集热器结构,合理分布聚焦能流,对不同结构(高度,腔体直径,管径和盘旋形状)的盘管式空气集热器进行了建模及模拟。模拟过程耦合了光学模型和传热模型,采用蒙特卡洛模型获得腔内能流分布,并将其作为边界条件加载到三维CFD(Computaional Fluid Dynamics,CFD)传热模型中,进而获得集热管内空气的温度场分布,为结构优化提供重要参考。     

太阳能-热泵干燥污泥装置的热平衡分析

为了改善传统干燥污泥高耗能、高污染的现象,将太阳能、水源热泵以及污泥-空气换热器结合,研制出一套新型干燥污泥的装置。把干燥室处理后但未达到排放要求的热污泥与新鲜空气换热,将加热后的空气通入干燥室内进行干燥;换热后的污泥与来自离心脱水车间的污泥混合进行二次干燥,从换热器出来的冷凝水作为热泵的水源,热泵产生的热空气排到干燥室与污泥换热。根据气象数据以及干燥条件,进行了物料与热量的平衡计算。计算结果表明:全年的大部分月份该系统能够实现日干燥量100 000 kg污泥的任务,部分月份需要补充少量的辅助热源。     

基于能量流的塔式太阳能热发电吸热器动态建模

塔式太阳能热发电空气吸热器的最大热应力与其温度变化率成正比,吸热器出口空气温度的动态特性影响塔式光热系统的功率特性。结合热电比拟理论,采用对流换热系数和Rosseland辐射传递方程描述传热过程,建立塔式太阳能热发电系统中碳化硅泡沫陶瓷吸热体的能量流模型。通过剖析空气吸热器工作过程的传热特性,得出平均能流密度、吸热体厚度、平均孔径对出口空气温度、吸热体温度的影响,为该类空气吸热器的设计提供了理论依据。     

褐煤干燥过程对流传热特性的数值模拟

以干燥器内对流传热问题为研究对象,建立了褐煤干燥过程气-固对流传热模型。通过流-固界面传热耦合,利用CFD仿真技术进行模拟,对褐煤在不同粒径、风速及温度下的干燥过程进行了数值模拟,得到不同工况下的温度场分布及对流传热系数。根据模拟结果拟合得到气-固传热关联式,结果表明该关联式与褐煤干燥过程较吻合,可为工程实践提供理论指导。     

太阳能烟囱应用于食物干燥系统的传热与流动分析

针对一种太阳能烟囱模型中的自然通风进行研究,选择k-ε方程建立模型,利用计算流体力学(CFD)软件对不同集热板倾角和烟囱高度的4个模型内空气温度和流速进行数值模拟,以更直观地研究模型内空气各个位置的状态,分析系统内的传热和流动,找出最优结构。综合温度和速度分布图,经济性和干燥效果的考虑,集热板倾角15,烟囱高度为0.41m的太阳能烟囱模型为最优结构。     

太阳能被动蒸发用动态热湿气候风洞实验台研制

在传统风洞风速模拟与控制实验技术基础上,通过增加太阳辐射模拟和空气温湿度控制,初步实现对室外自然气候中太阳辐射,风速及温、湿度环境的模拟控制.经过对可视化程序设计的风洞环境测控系统的调试,风洞内4个参数(辐射照度、风速、温度和湿度)各指令值与模拟值的平均偏差分别为-0.6%、 2.9%、 0.7%和-0.7%,此风洞实验台可以用于含湿建筑材料太阳能被动蒸发降温问题的研究.     

基于分布参数模型的塔式熔盐吸热器换热过程动态特性研究

文章以塔式太阳能热发电站中的圆柱形外露管式吸热器为研究对象,利用分布参数方法建立了对流-辐射传热吸热器的非稳态传热模型。基于此模型,分别研究了当辐射热流密度、熔盐流量、熔盐进口温度和环境风速等参数发生阶跃变化时,圆柱形外露管式吸热器的动态特性。研究结果表明:当上述参数发生阶跃变化时,熔盐出口温度的动态变化过程存在不同的时间常数;辐射热流密度、熔盐进口温度和熔盐流量是影响熔盐出口温度的主要因素,瞬时风对熔盐出口温度影响较小。     

一种模拟汽车散热器空气出口温度的新方法

搭建传热风洞试验台,建立热平衡方程计算空气理想出口温度。分析传热风洞试验数据找出影响汽车散热器空气出口温度的因素,对这些因素进行无量纲分析并建立三种不同类型的回归模型,得出汽车散热器空气出口温度计算公式。对回归模型的误差、显著性及精度进行评估。研究结果表明:一元和二元线性回归模型的误差随着风速的增加显著上升,而幂指数回归模型的误差随着风速变化较为平稳且其误差基本在5%内,幂指数回归模型回归效果最好,与试验数据匹配度最高。     

我国太阳能干燥器应用

我国各地试验的各种太阳能干燥装置有多种形式,大体上可分为：温室型、集热器型、集热器与温室结合型、整体式和抛物面聚光型等。下面分别介绍这几种类型干燥装置的结构、特性、用途和干燥效果,以及一些应用实例。１温室型太阳能干燥器温室型干燥器的结构与栽培农作物的温室相似,温室即为干燥室,待干物料置于温室内,直接吸收太阳辐射,温室内的空气被加热升温,物料脱去水分,达到干燥的目的。温室型干燥器一般都设有排风装置,排去含湿量大的空气,加快物料的干燥周期。由于这种干燥器结构简单,造价低廉,在山西、河北、北京、广东等…     

日照作用对热源建筑自然通风影响的研究

参照变电站主变压器室，建立了双侧开口热源建筑数值模型，通过改变大气透过率（sunshine fraction）的大小改变日照强度，利用FL U EN T进行求解，考察日照作用对热源建筑自然通风流动的影响。计算结果表明：日照作用影响热源建筑室内外热量传递的大小和方向，当大气透过率为0．15时，室内外两侧传递热量达到平衡。较大的日照强度导致通风量增大，室内气流速度分布更均匀，日照作用下不同高度的气流温度受到的主要影响因素不同。     

A two dimensional thermal network model for a photovoltaic solar wall

A two dimensional thermal network model is proposed to predict the temperature distribution for a section of photovoltaic solar wall installed in an outdoor room laboratory in Concordia University, Montréal, Canada. The photovoltaic solar wall is constructed with a pair of glass coated photovoltaic modules and a polystyrene filled plywood board as back panel. The active solar ventilation through a photovoltaic solar wall is achieved with an exhaust fan fixed in the outdoor room laboratory. The steady state thermal network nodal equations are developed for conjugate heat exchange and heat transport for a section of a photovoltaic solar wall. The matrix solution procedure is adopted for formulation of conductance and heat source matrices for obtaining numerical solution of one dimensional heat conduction and heat transport equations by performing two dimensional thermal network analyses. The temperature distribution is predicted by the model with measurement data obtained from the section of a photovoltaic solar wall. The effect of conduction heat flow and multi-node radiation heat exchange between composite surfaces is useful for predicting a ventilation rate through a solar ventilation system.     

涡轮薄层污泥干化的热质传递过程与关键参数研究

涡轮薄层污泥干化是涉及导热、对流传热与传质、高速旋流相耦合的复杂过程,掌握污泥的耦合干化机理与规律、确定干化设备核心参数,是该技术成功应用的关键。本文用机理分析方法构建涡轮薄层干化过程传热、传质的数学模型,基于该模型对污泥干化过程开展数值模拟,揭示涡轮薄层干化过程单一气相和气固两相流的速度、温度和含水率的分布规律,探究涡轮薄层干化的关键技术及参数。设计开发涡轮薄层污泥干化系统并开展实验研究。结果表明：干化机内部的桨叶阵列设计能够实现物料的顺利运输,桨叶末端是干化机内混合传热效果最佳位置,最优桨叶安装角度为45°,出口污泥含水率可降至20%。     

不同环境条件下土壤温度日变化的计算模拟

应用多孔介质中传热传质的数学模型，对夏天和冬天，环境风速分别为4m／s和1m／s以及环境相对湿度分别为35％和85％这3种情况下高为500mm，半径为250mm的圆柱土壤床中温度的日变化进行了比较。根据数值模拟的结果绘出土壤中不同深度处温度的日变化曲线表明：(1)土壤中各点的温度随气温和土壤表面获得的辐射能的周期性变化而呈周期性变化；(2)随着深度的增加，土壤温度受气温和太阳辐射的影内变小，温度变化的滞后效应越来越明显；(3)在夏天，一天的大部分时间土壤表层的温度高于深层的温度，冬天则恰恰相反；(4)风速对土壤表层的温度影内较大。风速越大，土壤温度降低得越多；(5)干燥气候下，由于土壤水分的蒸发制冷作用，一天中土壤各点的温度低于湿润气候下相应各点的温度，土壤表层尤为明显。     

Thin layer convective solar drying and mathematical modeling of prickly pear peel (Opuntia ficus indica)

This paper presents the thin layer convective solar drying and mathematical modeling of prickly pear peel. For these purposes, an indirect forced convection solar dryer consisting of a solar air collector, an auxiliary heater, a circulation fan and a drying cabinet is used for drying experiments. Moreover, the prickly pear peel is sufficiently dried in the ranges of 32 to 36 °C of ambient air temperature, 50 to 60 °C of drying air temperature, 23 to 34% of relative humidity, 0.0277 to 0.0833 m³/s of drying air flow rate and 200 to 950 W/m² of daily solar radiation. The experimental drying curves show only a falling drying rate period. The main factor in controlling the drying rate was found to be the drying air temperature. The drying rate equation is determined empirically from the characteristic drying curve.Also, the experimental drying curves obtained were fitted to a number of mathematical models. The Midilli–Kucuk drying model was found to satisfactorily describe the solar drying curves of prickly pear peel with a correlation coefficient (r) of 0.9998 and chi-square (χ²) of 4.6572 10⁻⁵.     

步进式加热炉内热工过程的数值模拟

建立步进式加热炉内流动、燃烧和传热的数学模型.炉内流场的模拟采用κ-ε双方程模型,辐射换热计算采用P-1辐射模型,气相燃烧采用Species Transport模型,流场计算采用Simpler算法.采用上述模型与算法得到了炉内详细合理的温度、速度和浓度分布,并对其中影响板坯加热的温度场进行了试验验证.     

Simulation of a localized heating system for broiler brooding to improve energy performance

The aim of this work is to evaluate the performance of an innovative localized solar‐assisted pen heating system for brooding using a 3D computational simulation model of the heated space. The warm air‐curtained pen ensures acceptable temperature, air velocity, relative humidity, and air quality that meet the ventilation and heat requirements for a typical pen of 100 chicks as recommended by the American Society of Heating Refrigeration and Air Conditioning Engineers and American Society of Agricultural and Biological Engineers. The supply flow characteristics and the simulated velocity and temperature field of the curtained region were determined such that they meet the ventilation requirements and comfort criteria. Results show that air supplied at 40°C is capable of delivering the desired microenvironment at bird level while the heat input to the unit is 685 W when outdoor temperature is ?5°C. The system's energy performance was then analyzed using a prototype of 16 pens. The energy consumption of the new heating scheme consumed one third of the energy required by conventional non‐localized system. Moreover, integrating the new design with a solar system utilizing parabolic concentrators provided 72% of the power load from solar energy during a winter flock operation and 100% during other seasons. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.     

Three-dimensional analysis for hospital operating room thermal comfort and contaminant removal

This paper presents a three-dimensional analysis for thermal comfort and contaminant removal in a hospital operating room. The room model includes a patient lying on an operating table, four surgical staff members standing around, and surgical lights above the patient. Cold clean air is supplied to the room through high sidewall grilles and exhausted through low sidewall grilles on the opposite wall. Steady-state heat and mass transfer in the room are simulated by employing computational fluid dynamics modeling approach. Solutions of the distribution of airflow velocity, temperature, relative humidity, and contaminant concentration are presented and discussed. The simulation results show a good agreement with experimental data from the literature. The predicted mean vote (PMV) is calculated for assessing thermal comfort of the occupants. The contaminant removal effectiveness (CRE) and the mean contaminant concentration in the breathing zone are used to assess the ventilation performance of the room. Effects of horizontal locations of supply and exhaust grilles on thermal comfort and contaminant removal are explored. Regression models for thermal comfort and contaminant removal as functions of these locations are built for design optimization. It is found that an overall better performance can be achieved by placing the supply grilles closer to the vertical centerline of the wall while the location of the exhaust grilles is somewhat insignificant.     

热泵干燥菊花特性实验研究

搭建热泵干燥实验台,研究干燥室内不同热风温度、循环风速和排湿时间对菊花干燥特性的影响,并感官评定成品品质。结果表明:热风温度越高、循环风速越大或排湿时间越长,含水率越低,热风温度对含水率的影响最为明显;热风温度越高或循环风速越大,干燥初始相对湿度越大,干燥到一定时间相对湿度反而越小,转折时间点均约为10h,干燥全过程排湿时间越长,相对湿度越小;热风温度、循环风速对干燥速率与对相对湿度的影响呈现相同的规律,转折时间点分别为15和17h;热风温度越高、循环风速越大或排湿时间越长,干燥周期越短。任何一种参数过高均会影响成品品质,需综合调控这三个参数才能得到最佳干燥品质。     

办公室置换通风的数值模拟

针对一个采用置换通风系统的典型办公室,建立了物理模型及数学模型,采用 κ-ε湍流模型结合壁面函数法对空调室内的湍流流动进行描述,采用有限客积法对控制方程进行离散,利用AirPak软件对不同工况下室内温度场、速度场进行了模拟计算,分析了送风温度、送风速度、送风口位置等因素对室内气流组织的影响。