LNG船B型液货舱温度场模拟分析

介绍了液化天然气B型液货舱的结构,建立液货舱计算模型。然后,采用CFD数值模拟方法,计算分析了6种工况下LNG船液货舱的温度场分布和速度场分布以及传热量情况,并计算出了不同工况下的日蒸发率。研究结果表明在绝热层厚度350 mm且完好的情况下,LNG液货舱达到了日蒸发率不超过0.1%·d^-1的设计目标。研究结果为LNG船围护系统绝热设计和创新提供重要的参考。     

LNG船B型液货舱绝热材料破损对蒸发率的影响模拟分析

以B型液化天然气（LNG）船为对象,通过计算流体力学（CFD）数值模拟方法,分析了不同工况下LNG液货舱的温度场分布以及传热量情况,同时计算了各工况的蒸发率。研究结果表明,在绝热层厚度400 mm、空气温度5℃时,绝热层破损1 m²和绝热层完好的情况相比,其蒸发率增加12%;绝热材料保温能力衰减和保温层破损对LNG液货舱传热量和蒸发率影响较大。     

基于ANSYS对HRHCM随形绝热结构热响应分析

采用ANSYS软件模拟分析模芯水热性快速热循环热响应过程,提出了一种带有随形绝热层和随形换热通道的组合式模芯换热结构,分析该特殊模具结构和绝热条件对加热冷却效率和模温均匀性的影响。结果表明,使用该结构,加热和冷却阶段所用时间分别缩短125.0%和136.8%;加热速率和冷却速率分别提高124.2%和135.8%;加热和冷却阶段最大温差分别降低9.0%和24.2%。     

基于CFD及FEM的聚氨酯泡沫塑料低温绝热结构优化设计

针对某低温风洞压缩机转子系统轴承箱,选取聚氨酯泡沫塑料作为绝热材料,并辅以电加热作为热防护手段。采用计算流体力学(CFD)方法对轴承箱内润滑油流动以及传热过程做分析模拟计算,并通过缩比实验结果验证计算方法可靠性。结果表明,绝热层厚度100 mm、电加热功率250 W/m~2工况,运行48 h后润滑油温度高于278 K,加热面最高温度约341 K,可以满足轴承箱使用条件,避免了绝热层厚度及加热功率经验性设计取值可能带来的加热面局部超出绝热材料安全使用温度、寿命缩短问题;同时降低所需绝热层厚度,降低轴承箱内空间狭小所带来的工艺实施难度。绝热结构选取分层泡沫预制块工艺方案,采用有限元分析方法 (FEM)对预制块强度校核,并依据传热计算结果设置边界条件以提升校核准确性。结果显示,预制块内部应力水平小于材料许用应力。该模拟计算方法对聚氨酯泡沫塑料绝热产品应用和工艺设计具有一定的参考意义。     

绝热层厚度对绝热层/衬层/推进剂界面的影响研究

测试了不同厚度绝热层的热失重率,制作了绝热层/衬层/推进剂矩形扯离试件,研究绝热层厚度对绝热层/衬层/推进剂界面的影响规律。结果表明,绝热层厚度在5 mm以内采用常规硫化工艺,就可以满足装药固化要求,推进剂界面附近不会产生气孔或裂纹;绝热层厚度超过5 mm,绝热层越厚,惰性小分子物质越难以逸出,则在推进剂固化过程中将会导致界面附近推进剂产生大量气孔或者裂纹。     

绝热层硫化工艺对绝热层/衬层/推进剂界面的影响研究

制作了模拟装药解剖样,研究绝热层硫化工艺对绝热层/衬层/推进剂界面的影响规律。结果表明,绝热层10 mm厚度时惰性小分子物质越难以逸出,在推进剂固化过程中将会导致界面附近推进剂产生大量气孔或者裂纹;采用长时间的热历程进行硫化将能有效消除绝热层/衬层/推进剂界面附近的气孔或者裂纹。     

一种LNG管道绝热系统设计及其防腐性能分析

节能环保绝热材料物理特性的区别,导致其在施工及实际运行中的表现不同。本文以这些材料物理特性为基础,通过计算并给出绝热材料的选择建议,即内层选用价格低、收缩性能好、导热系数低及材料较轻的聚异氰尿酸酯,外层选用防火性能好、抗压能力强、膨胀小、不渗水吸水且其膨胀收缩性能与不锈钢接近的泡沫玻璃。以上两种绝热材料构成绝热主结构。同时,通过分析造成水汽进入绝热层的不利因素,在设计及施工阶段进行消除,以达到绝热层下腐蚀控制(CUI控制)的目的。最后,给出绝热系统基本结构。     

固体火箭发动机绝热结构件模压成型工艺改进研究

从某发动机尾部绝热结构件模压成型缺陷质量问题入手,对现有的绝热结构件模压成型工艺从模具设计、填胶方式及绝热层出片取向三个方面进行改进,结果显示效果良好。绝热结构件外观平整,内部致密,贴入发动机内硫化后无缺陷产生。本文为绝热结构件的模压成型工艺拓展了思路。     

傅-克烷基化反应改性芳纶纤维对EPDM绝热层力学性能的影响

以傅瑞德-克拉夫茨(Friedel-Crafts)反应为基础,活化处理芳纶纤维的惰性表面,将改性纤维大量加入到EPDM制备成绝热层。采用红外、X-射线能谱仪、扫描电镜检测活化处理对芳纶纤维表面的改性效果,并测试EPDM绝热层的力学性能和动态力学性能。研究结果表明,纤维经过活化处理加入EPDM绝热层后,断裂伸长率提高了68.0%,拉伸强度下降了18.6%,同时弹性模量和黏性模量均增加。     

复合材料舱段静水内压试验和有限元分析

在玻璃纤维增强复合材料船体结构的设计中,基于模型试验和有限元分析相结合的方式开展结构性能评估与验证非常重要。以硬壳式玻璃纤维增强复合材料结构为研究对象,设计缩尺比为1∶3的模型并开展灌水静载试验,研究玻璃纤维增强复合材料结构在加载-卸载工况下的变形和水密性,获得了典型结构在不同工况下的变形特点。基于试验数据反演近似得到模型支撑结构的刚度特性,在此基础上以MSC.PATRAN/NASTRAN为平台进行有限元分析并与试验数据比较,研究表明玻璃纤维增强复合材料舱段模型在载荷作用下结构完好且具有良好的水密性,整体变形较小;基于试验数据反演模拟边界条件下的有限元计算值与试验值吻合度总体可接受,该方法可为同类型舱段模型试验有限元验证提供参考。     

甲烷/乙烷/空气预混火焰层流燃烧速度与火焰稳定性的数值研究(英文)

A numerical study on premixed methane/ethylene/air flames with various ethylene fractions and equivalence ratios was conducted at room temperature and atmospheric pressure. The effects of ethylene addition on laminar burning velocity, flame structure and flame stability under the condition of lean burning were investigated. The results show that the laminar burning velocity increases with ethylene fraction, especially at a large equivalence ratio. More ethylene addition gives rise to higher concentrations of H, O and OH radicals in the flame, which significantly promotes chemical reactions, and a linear correlation exists between the laminar burning velocity and the maximum H + OH concentration in the reaction zone. With the increase of ethylene fraction, the adiabatic flame temperature is raised, while the inner layer temperature becomes lower, contributing to the enhancement of combustion. Markstein length and Markstein number, representative of the flame stability, increase as more ethylene is added, indicating the tendency of flame stability to improve with ethylene addition.     

工艺条件对甲醇脱水制二甲醚反应的影响

以La改性氧化铝为催化剂,在模拟绝热固定床反应器中考察工艺条件对甲醇气相脱水制二甲醚反应的影响。结果表明,甲醇进料温度210℃时,甲醇脱水反应剧烈,绝热温升约130℃。催化剂床层热点温度低于380℃时,二甲醚选择性大于98%,过高温度产生大量副产物甲烷。反应压力对反应影响甚微。在甲醇进料温度240℃(热点温度370℃)、甲醇进料空速1.5 h-1和反应系统压力为50 k Pa条件下,甲醇转化率大于84%,二甲醚选择性大于98.5%,连续运转2 000 h,催化剂无明显失活迹象。     

竖直套管内带热源的多孔介质中的自然对流

为研究内热源存在时多孔介质中流动和传热的特性,采用数值方法对上下底绝热、内外壁存在温差时,竖直套管中带均匀容积热源的多孔介质内的自然对流进行了分析。考查了内、外Rayleigh数之比Rai／Ra、高宽比A及半径比k对流场、温度场以及局部和平均Nusselt数的影响。研究结果表明,Rai／Ra和A较大时,内、外壁面附近分别形成两个逆向环流,温度场出现θ>1的高温区和θ<1的低温区,高温区的范围随Rai／Ra和A的增大而扩大。内壁面局部Nusselt数沿管长先增大后下降,分界点位置随k的减小和A的增大下移;外壁面局部Nusselt数在管上部区域迅速增大。内壁面平均Nusselt数Nui与Rai／Ra的增加呈现负的线性关系。     

双周期温度边界下多孔介质方腔内自然对流传热数值模拟

采用局部非热平衡模型及方腔左右两侧壁面温度正弦波变化边界条件,数值分析了具有内热源多孔介质方腔内的稳态非达西自然对流传热。探讨了不同温度波动参数N及波动相位差τ对方腔内自然对流传热的影响。结果表明:方腔两侧壁面出现了周期性分布的温度场,随着N值的增加,方腔内流场及温度场分布逐渐趋向于壁面均一温度边界情况。壁面局部Nu沿着高度方向呈现周期性分布。相对于均一温度的边界条件而言,正弦波温度边界条件在一定程度上强化了多孔介质方腔内的整体传热过程,随着N值的增加,方腔处于温度波动边界时的散热值Q逐渐趋向于均一温度边界时的情况。     

Dynamic adsorption behaviour of cabin air filters

In recent years cabin air combination filters for cars have become increasingly popular. They are designed to eliminate both particles and gaseous pollutants from the cabin air. The removal of noxious gases takes place through adsorption by a layer of activated charcoal granules. According to German and international standards these cabin air filters are tested at a temperature of 23 °C and 50% relative humidity. But in practice they are exposed to a wider range of temperatures, humidity and input concentrations. These parameters have a strong effect on adsorption, so they also influence the adsorption capacity of cabin air filters. Experiments on a filter test stand at the Department of Chemical Engineering, University of Duisburg, with varying temperature, relative humidity and input concentrations show that adsorption capacity is significantly reduced at higher temperatures or higher relative humidity. When the temperature or the relative humidity rises or when the input concentration falls desorption of previously adsorbed pollutants occurs.     

pH值对双氧水绝热分解特性的影响

为了考察pH值对双氧水热危害的影响,利用VSP2绝热量热仪对pH值分别为1.8,4,5,6,7及8的质量分数为27.5%的双氧水进行了绝热条件下测试,得到了不同pH值双氧水的绝热分解特征,求得了双氧水的分解动力学,并计算得到双氧水在起始温度为30℃时绝热条件下到达最大反应速率所需时间。结果表明:当双氧水pH值增加时,起始放热温度降低,到达最大反应速率所需时间缩短,热失控危险性明显增加,双氧水在工业条件下存储时,当pH值增加至6时就有一定危险性,当pH值增加至7以上时热失控几乎不可避免。     

催化裂化干气制乙苯中二乙苯的液相烷基转移

在绝热固定床反应装置上比较了3994催化剂和3984催化剂上二乙苯与苯液相烷基转移反应性能。与工业化3984催化剂相比, 3994催化剂具有低温和高空速特点。在起始温度245 ℃、 压力3.5 MPa、空速7 h^-1和n(苯)∶n(二乙苯)=1条件下,进行了189 h的强化实验,3994催化剂上二乙苯转化率稳定在35 %以上, 而对于3984催化剂, 只有提高温度才能维持二乙苯转化率大于 35 %。     

铝土矿选尾矿制备碱激发胶凝材料的性能

以煅烧铝土矿选尾矿、水玻璃为主要原料制备碱激发胶凝材料,研究了其在不同养护条件下的强度发展规律及耐热性能。结果表明:虽然提高养护温度可显著提高砂浆强度,但长时间高温养护会引起强度倒缩;封闭恒温潮湿空气养护可使砂浆强度稳定发展,但开放条件下养护因失水而使强度大幅度降低;在400～500℃的高温下灼烧1h,其强度没有明显下降。     

微重力条件下FC-72在针肋表面冷凝传热的实验研究

对微重力条件下矩形窄通道内FC-72蒸气在4种不同参数的椭圆形针肋表面和平板表面上的冷凝传热进行了可视化实验研究，分析了微重力对冷凝表面冷凝液分布、气-液界面、入口蒸气温度、冷凝基底温度、热通量以及冷凝传热系数的影响。结果表明，微重力条件下，矩形窄通道内气-液界面出现不稳定，并有波动和沿侧壁爬升现象。落舱释放前后，冷凝表面液膜形态并未观察到明显变化；对于非稳态状态，冷凝基底温度出现小幅升高，并有一定的滞后，落舱释放后蒸气发生器盘管内流型的转变提高了加热效率，从而导致入口蒸气温度急剧升高；对于脉动状态，基底温度变化情况与非稳态状态相似，但入口蒸气温度并无明显变化；而对于准稳态状态，基底个别测温点温度发生阶跃，入口蒸气温度并无明显变化，热通量和冷凝传热系数发生急剧下降，降幅分别达18%和20%。     

Set-point optimization of an adiabatic trickle-bed reactor system

A combined system parameter estimation and deactivation model identification procedure is proposed to create a grey model of an adiabatic residue hydrodesulfurization (RDS) trickle-bed reactor. Using the resulting grey model, a precomputed set-point table is used to optimize the set-point of the RDS reactor unit. The objective function chosen is the predetermined reactor outlet sulfur content and the optimal set-point is the reactor inlet temperature. Five crucial case studies using a dynamic simulator of an adiabatic RDS trickle-bed reactor demonstrate the applicability of the proposed algorithm in developing optimal set-points for a commercial process.