滚塑模具内表面传热系数与模具转速间关系的研究

研究了单轴转动的圆筒形滚塑模具在加热阶段其内表面传热系数与模具转速之间的关系,首先为滚塑工艺的加热阶段建立一个简化的传热模型,然后通过MATLAB软件求解了该模型的微分方程,从而将实验测得的加热时间转换成模具的内表面传热系数.在模具静止和转速较高的工况时,模内粉料的状态是确定且不随时间改变的,因此可通过FLUENT软件...     

在加热阶段滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法

提出了获得电加热滚塑模具内表面传热系数的两种研究方法，这两种方法适用于模内粉料开始熔融前的加热阶段。第一种方法是首先在4种情形下测量该滚塑模具的外表面温度和模内温度，然后根据能量守恒原理建立一个传热模型，并通过该模型将这些实测的温度值转换为在这4种情形下模具的内表面传热系数。第二种方法是将实际的滚塑模具等效地简化为一个二维圆筒，将模内空气当成主相流体，粉料当成第二相流体，通过FLUENT软件的多相流模块中的Mixture模型进行仿真计算以得到模具内表面的传热系数。结果表明，这两种方法所得的结果在其中的3种情形下都吻合得很好。随着模内粉料的体积百分比的增加，模具的内表面传热系数先是快速增大，然后增大的速率变慢，在达到最大值61.2 W/（m²·K）后开始减小。当粉料的体积百分比不在58 %~74 %的范围内，由第二种方法仿真所得的模具内表面传热系数的相对误差不超过10 %。     

滚塑工艺加热阶段的传热模型的解析解

对从滚塑模具开始受热到其内部粉料开始熔融之间的加热阶段建立一个传热理论模型。在该模型中，忽略模具、内部空气和粉料的温度梯度，即各自只有一个随时间变化的平均温度。将模具的内部分成内部空气区域和粉料区域。内部空气和粉料在与模具发生对流换热的同时，这两者之间通过掺混也在发生对流换热。根据能量守恒原理，对模具、内部空气和粉料分别列出热能平衡方程式，然后通过简化和求解常微分方程组得到了它们平均温度的解析表达式。由此计算所得的内部空气温度与其实验结果吻合的较好，从而证明了此传热模型及其解析解的准确性。     

两相闭式热虹吸管的强化传热

在两相闭式热虹吸管的沸腾段与冷凝段中分别插入内管形成新型结构.直观考察和传热实验表明,新结构的两相闭式热虹吸管操作稳定、传热系数高.本文考察了新型结构两相闭式热虹吸管的流体流动型态,并在Soliman冷凝传热模型的基础上,提出了环隙内蒸汽与冷凝液并流的冷凝传热模型,该模型的计算值与实验值比较,平均偏差为19.4%.     

一种简单的用于滚塑工艺加热阶段的传热模型

对从滚塑模具开始受热到其内部粉料开始熔融之间的加热阶段建立一个简化的传热理论模型,通过混合物与模具内壁面接触时的非稳态导热方程来计算这二者之间的表面传热系数,然后采用MATLAB软件求解模型中的常微分方程组。将计算所得的内部空气温度与实验结果相比较,证明了传热模型的准确性;应用该传热模型分别研究了烘箱内加热温度、外部表面传热系数以及塑料制品的厚度对加热时间和加热效率的影响,发现加热效率随时间的延长而增大,较厚的塑料制品比较薄的塑料制品具有更高的加热效率。     

直接电加热滚塑工艺的传热分析

通过实验测量了直接电加热的滚塑模具在加热阶段的表面温度和模内温度以及所消耗的电能。然后根据实验数据对该滚塑工艺的加热阶段进行了传热分析,计算了有效热能和无效热能,并提出了评估该滚塑工艺的3个指标参数——热能利用率、加热每单位质量粉料所消耗的电能、加热每单位质量粉料所需的时间。结果表明,该滚塑模具的表面温度具有一定的不均匀性,不同位置处的最大温差为8 ℃。3种实验情形下的最高热能利用率为37.5 %,另外在相同的模内加热温度下,热能利用率随模内粉料质量的增大而减小。     

基于离散相模型的相变微胶囊流体传热特性数值模拟

相变材料微胶囊悬浮液是将相变微胶囊颗粒添加至单相流体中形成的一种新型传热介质，由于传热系数高、传热储能一体化等优势，具备很大的发展潜力。采用离散相两相流模型，对恒热流水平圆管中相变微胶囊流体的传热特性进行了模拟计算，通过对比实验数据验证了模型的可靠性，进而定量分析了颗粒尺寸、质量分数、相变潜热，特别是颗粒分布对传热的影响。结果表明随着微胶囊颗粒质量分数增加，颗粒粒径减小，相变潜热增大，壁面传热效果越好，且相变潜热大小对壁温控制和壁面传热的影响大于颗粒质量分数和颗粒尺寸的影响。比较了离散相模型与常用的单相流模型的计算结果，发现质量分数越高，颗粒集聚程度越高，单相流模型计算的偏差越大。     

泡沫金属内流体流动沸腾热质传递过程的模拟

为了了解泡沫金属内流体流动沸腾热质传递机理,建立了泡沫金属内流体流动沸腾的理论模型。建模中采用Mixture多相流模型,通过引入泡沫金属的渗透率、有效热导率等参数,以体现泡沫金属区别于传统多孔介质的特点;通过在动量方程中增加达西项与惯性力项以体现泡沫金属对两相流动中动量传递的影响;通过增加固体能量方程,并与流体能量方程耦合,以体现泡沫金属内传热过程的热不平衡性。将本文建立的理论模型与已有文献中的数据进行对比,结果表明模型预测值和已有的实验数据吻合较好。     

加热过程的滚塑模具内表面传热系数的计算

给出了2种计算加热过程的圆筒形滚塑模具内表面传热系数的方法。第一种方法是利用模具表面和内部温度的实测值通过模具内部空间的热平衡方程计算出其内表面传热系数。第二种方法是借用回转窑内物料与壁面间传热系数的理论公式来计算滚塑模具内表面的传热系数。在模具内部无粉料和装有0.21 kg粉料的情形下，分别用这2种方法计算了模具内表面瞬时的传热系数和平均的传热系数，并应用流体力学的边界层理论解释了内表面传热系数随时间的变化规律。然后将第一种方法计算所得的平均传热系数整理成努塞尔数与普朗特数的无量纲准则式N_u= 45.73 P_r ^-0.55，其适用条件为绕中心轴转动的轴向长度大于内径的圆筒形滚塑模具。结果表明，随着模具内装有粉料的体积百分比的增大，其内表面的平均传热系数减小，同时上述2种方法计算的平均传热系数也吻合得越来越好；如果粉料的体积百分比不低于62.4 %，那么第二种方法计算结果的相对误差不超过20 %。     

基于Moldflow与Fluent模拟流体对注塑模温的热响应研究

以螺纹转接头注塑模为例,通过应用Moldflow与Fluent创建不同工况下的注塑模型,模拟动态模温模具的加热和冷却,分析流体类别及流速对模具温度变化的影响,获取动态模温注塑热响应曲线。结果显示:冷却流体流速对模温的影响有明显的区间差异性;模具型腔表面温度变化幅度比成型件内大,加热介质为热水时更显著;介质流速快的平均模温比流速慢的高,其中传热油特别明显;同一介质加热温度越高,加热及冷却时的模温变化幅度越大;加热介质对模温变化影响存在滞后性,其中传热油更明显。     

滚塑成型工艺加热阶段的数值研究

为一个球形中空塑料制品的滚塑成型工艺的加热阶段建立了一种新的流动与传热理论模型,并采用Fluent软件对其进行数值计算。该理论模型将模具的导热、塑料层的导热和随后的熔融以及内部空气的自然对流换热耦合起来求解。数值计算所得的加热时间、模具外壁面温度和内部空气温度都与实验结果吻合较好,从而证明了本理论模型的有效性。最后采用该理论模型分别计算了在不同外部加热温度、外部对流换热系数以及塑料粉末层厚度下的加热时间,从而确定了这些参数对加热时间的影响,并得出了提高外部对流换热系数比提高外部加热温度能更有效地缩短加热时间等结论。     

滚塑工艺成型周期的数值研究

为球形中空塑料制品的滚塑工艺建立了一种新的传热理论模型,并采用Fluent软件对模具的导热、塑料层的导热和熔融、结晶相变以及内部空气的自然对流换热耦合求解。数值计算所得的模具外壁面温度和内部空气温度都与实验结果吻合较好,从而证明了理论模型的有效性。最后,采用该理论模型分别计算了在不同加热温度、加热对流换热系数以及冷却对流换热系数下的滚塑成型周期,从而确定了这些参数对成型周期的影响,并得出了增大这些参数可缩短成型周期的结论。     

Modeling of vaporization and cracking of liquid oil injected in a gas-solid riser

Vaporization and cracking of liquid oil injected in a gas-solid riser (fluid catalytic cracking riser reactor) was computationally studied in this work. Evaporation of a single drop injected in a stream of gas-solid mixture was analyzed first. A model for simulating evaporation of a drop considering heat transfer from the gas phase as well as from the solid particles was developed. The model relates the evaporation rate of droplet with rate of collisions of solid particles, specific heat capacities of solid and liquid, latent heat of vaporization, relative velocity of gas and liquid and temperatures of three phases. The understanding gained from such a model was then extended to simulate evaporation of liquid drops injected in FCC risers. The Eulerian-Lagrangian approach was used to simulate simultaneous evaporation and cracking reactions occurring in FCC riser reactors. A commercial CFD code, FLUENT (of Fluent Inc., USA) was used. Four and ten lump models were used for simulating cracking reactions. Appropriate user defined functions were developed to implement heterogeneous kinetics and heat transfer models in FLUENT. A special algorithm was developed to calculate accumulated coke on catalyst particles. A boiling point range was considered for simulating realistic oil feedstock. The model was first evaluated by comparing predicted results with published industrial data. The simulations were then carried out to understand influence of key design and operating parameters on performance of FCC riser reactors. The parameters studied included; initial oil droplet distribution, catalyst inlet temperature, catalyst to oil ratio and thermal cracking. The approach, model and results presented here would be useful for optimization of FCC operation, cost to benefit analysis of new FCC nozzles and related decision-making.     

HD低温蒸发系统中填料蒸发器传质传热的分析

通过研究系统中填料蒸发器的蒸发传质传热过程以及两相流动特性，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）中离散相与连续相耦合的方法来模拟规整填料内部通道的蒸发传质传热过程，实现了填料蒸发器中两相传质传热的过程以及液滴流动的可视化，为研究气液两相在规整填料内的流动提供了一种模拟方法。通过与实验结果的比较，最终选用RNG k-ε湍流模型来分析规整填料内部气液两相传质传热以及流动情况。数值模拟研究了规整填料板间距对填料内部气液两相传质传热以及液滴运动影响，发现随着板间距的增大，填料内部压力降逐渐降低，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率降低，液滴进出口质量差减小，气相出口温度逐渐降低，蒸发传质传热效率降低。随着气速的增大，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率增加，气相出口温度降低，气液两相传质传热效率降低。