环境测试舱表面吸附甲醛的规律

对环境测试舱进行了25 d跟踪测试,包括甲醛本底浓度测试、甲醛释放、甲醛浓度衰减、通风换气和舱内表面吸附甲醛重新释放各阶段,考察环境测试舱内甲醛吸附消耗量及重新释放规律,探索有效控制措施. 结果表明,环境测试舱中甲醛浓度C的变化符合对数函数C=Alnt+B [舱内甲醛释放时A>0, B>0,舱内甲醛衰减时A<0, B>0,t为时间(h)],其中A与舱内吸附甲醛释放后再次达到相对平衡的浓度密切相关;采用抽气式通风换气系统有利于舱内残余甲醛的消减,关闭此通风换气系统后,舱内甲醛浓度初期浓度快速递增,在相对较低的甲醛浓度(0.3203 mg/m3)时再次达到相对平衡;环境测试舱内吸附程度与基体表面吸附比q和撞到基体表面的吸附质的物质的量U有关.     

谱方法求解三维辐射与导热耦合换热问题

采用基于Chebyshev配置点的谱方法求解吸收、发射和散射介质内的三维辐射与导热耦合换热问题。对所需求解的辐射传递方程（RTE）和能量方程,空间上均采用Chebyshev配置点谱方法离散。对于RTE,在角度方向上采用离散坐标法离散。谱配置法的应用和离散显示其高效性。将谱配置法计算结果与文献中采用有限容积法的结果相比较,结果显示：即使选用比温度变化更为敏感的辐射热流和总热流作为参考标准,两种不同方法的计算结果吻合得很好。此外,计算相同问题时,采用谱配置法用到的节点数比文献中有限容积法用的节点数少得多。这表明,即使采用很少的节点数,谱配置法也能精确地求解三维辐射与导热耦合换热问题。谱配置法可以高效、高精度地求解三维辐射与导热耦合换热问题。之后,考虑导热-辐射比、光学厚度、反照率、壁面发射率等参数对温度、辐射热流及总热流的影响。     

有限体积法解多场耦合下散射性非灰介质内的辐射换热

将有限体积法与谱带模型结合 ,求解了吸收、散射性非灰介质内的耦合换热 .经与光线踪迹法、离散传递法的计算结果比较表明 :提出的数值方法具有较高的精度 ;有限体积法适合辐射导热的多场耦合计算 ;对非灰介质建议选用谱带模型 ;并应考虑折射率对传热的影响     

干热岩热能重力热管采热系统数值模拟研究与经济性分析

利用超长重力热管开采干热岩热能可以避免增强型地热系统存在的工质损失、腐蚀结垢和井下连通困难等问题;相比于单井井下换热器系统,热管管内液-气相变使得管壁与热储之间的传热温差增大,使用重力热管开采地热能有望获得更高的单井采热量。本文开发了能对重力热管内部过程与裂隙热储渗流过程进行耦合求解的数值模型,模拟了管长4500 m的重力热管地热系统运行过程,研究了裂隙热储中的流体自然对流对地热系统性能的影响,并与套管式井下换热器地热系统进行了对比研究。进一步分析比较了重力热管、套管井下换热器、增强型地热系统电站的发电成本。研究结果表明,重力热管地热系统单井发电量可达240 kW以上,发电成本约为1.124 CNY/（kW·h）,与增强型地热系统电站发电成本接近,优于井下换热器式地热系统;如果利用废弃油气井建设重力热管地热系统,发电成本仅0.644 CNY/（kW·h）。     

硅热法炼镁动力学的数学模型分析及数值模拟

硅热法是目前工业产镁的主要技术手段,但由于该过程涉及高温化学反应及复杂传热机理,鲜有报道对此技术进行详细动力学及数值计算研究。本工作采用实验的方法获得皮江法炼镁化学反应动力学数据,根据数据分析确定了分段动力学模型,并转化为精确的数学模型。然后建立了耦合数学模型、辐射模型和导热模型的三维非稳态数值计算模型,并通过数值模拟计算,获得工业产镁过程中球团反应转化率和温度随生产时间的分布规律。计算结果表明,生产时间2h后球团最低温度已达1203K,4h后物料平均还原率已达66%。该技术改进方向主要为增加外层球团数量并提高还原罐中心区域传热效率。本工作可以用于指导强化传热设备的设计,预测实际生产效果,节省大量试验投资。     

热管在永磁吊车磁体冷却应用中的数值分析

研究了热管应用于永磁吊车的磁体冷却问题。采用Patankar的数值方法,计算了磁轭中的导热-对流耦合的复合材料中的二维温度场和速度场。通过对复杂的一、二、三类边界条件和辐射传热边界条件、以及场内的恒温热源的合理近似处理,较好地解出了温度场和速度场,对热管的布置、磁轭的结构、散热的方案作了详细的分析。研究表明,用热管来冷却永磁吊车的磁体是完全可行的。     

硅橡胶/三氧化二铝复合材料导热率的预测

应用最小热阻力法则和比等效导热率法则,建立了颗粒填充聚合物基复合材料导热模型,推导出了等效导热率公式,并对硅橡胶/三氧化二铝复合材料导热率进行了估算。结果表明,复合材料导热率预测曲线与实测曲线大致相似;当三氧化二铝颗粒体积分数较小时,采用已发表理论模型计算的导热率与本模型预测值之间有较好的一致性。     

芳烃抽提工艺优化节能技术应用

针对芳烃抽提装置能耗高的问题,对本装置工艺进行节能优化,以达到降低能耗、节省投资的目的.通过对芳烃抽提装置的水蒸汽公用工程、塔顶气相冷却等工艺方案对比,确定了优化工艺,能耗每小时节省457 kW·h,投资节省235万元,共节省8.6 t/h饱和水蒸汽.     

相变蓄热电采暖结构模拟研究

相变蓄热层是相变蓄热电采暖结构的核心层,蓄热层中的储能材料以显热或相变的方式吸收,当一定的时间温度降到相变点,通过交换介质以导热、对流和辐射的方式将储存的热量释放给热用户。本实验将探究相变热过程中的理论蓄热、散热,先在GAMBIT软件中进行几何建模,网格划分,边界设定,完成模拟前处理。运用Fluent软件模拟蓄热层为纯石蜡微胶囊、蓄热层为泡沫金属铜/石蜡微胶囊复合相变材料的蓄热过程。结果表明,蓄热层中添加泡沫金属铜与石蜡微胶囊,强化了传热效果,解决了石蜡微胶囊导热率低的问题。与纯石蜡微胶囊对比,加快了相变响应时间,同时,导热效果更加明显。     

油页岩热解煤气粗苯精制的分离序列研究

为提高从油页岩热解煤气中回收的粗苯产品的经济效益,研究了对回收的粗苯进行精制的分离序列,模拟常规精馏序列和热耦合精馏序列分离粗苯的过程并计算其能耗和热力学效率.结果表明,在轻组分含量较高的粗苯精制分离序列中,完全热耦合精馏序列仍然具有较好的节能效果.其能耗比常规精馏序列中能耗最小的直接分离序列节能约35％,热力学效应也由7.4％提高到11.6％.     

叔丁醇-二甲苯混合蒸汽的精馏过程模拟与优化

通过Aspen Plus软件对叔丁醇-二甲苯混合蒸汽的精馏工艺进行了模拟运算,分析了理论塔板数、进料口位置、回流比对分离效果的影响,优选出最适宜的工艺条件：理论塔板数为13块,进料口位于第8块塔板气相部分,回流比为0.8,在此工艺条件下,塔顶温度为82℃,塔顶叔丁醇含量为99.8%,塔底温度为137℃,二甲苯含量为99.5%;当进气量为100 kg/h时,冷凝器的热负荷为-18.42 kW,再沸器热负荷为3.6 kW,比将尾气冷却收集后再精馏的传统工艺能耗降低了84.8%。     

芳烃异构化反应系统采用热高分工艺节能探讨

阐述了芳烃异构化反应系统采用热高分工艺的必要性和可行性,并就此提出采用的热高分工艺方案,以及方案实施后带来的问题及解决方案。芳烃异构化反应系统采用热高分工艺,通过流程模拟软件计算,可停运反应产物空冷器4台,节电88 kW.h/h,提高反应进料与循环氢进加热炉温度至351.6℃,节约燃料气约200 kg/h,2项合计节能折合标准燃料油211kg/h,芳烃联合装置三苯产量平均按42 t/h计算,可降低装置综合能耗7.36 kg。项目投资合计约130万元,而其年经济效益608万元。     

富水型热储层深井套管式换热器传热特性研究

基于所建立的深井套管式换热器井孔内、外非稳态传热模型,推导得到富水型热储层地下水渗流作用下深井换热器进（出）水管、固井水泥温度以及热储层过余温度的瞬态解析解。以示范工程现场监测数据与有限体积法数值计算结果为验证依据,探究热储层中渗流过程对于深井换热器传热特性的影响。计算得到,当深井换热器循环水量稳定在30 m³/h时,热储层中达西流速由0提高到5×10^-6 m/s时,平均换热量增大55 kW。然而在忽略热储层中渗流过程时,循环水量由30 m³/h提高到60 m³/h,平均换热量增大34 kW,循环水泵耗功提高20.6 kW。研究表明：随着渗流速度的增大,热储层中的传热机制发生改变,从而强化深井换热器的传热过程;同时降低了循环水流量对于深井换热器换热性能的影响程度。     

固-液/气-液多相耦合热控技术应用研究进展

相变热控技术具有设备性能可靠、质量轻、耗能低等优点,在工业和学术界受到广泛关注。利用固-液相变恒温吸热和气-液相变超高导热特性,可实现多相耦合的高效储热传热过程。本文针对固-液/气-液多相耦合热控技术提出多相耦合概念,以典型相变材料和热管耦合系统为切入点,首先介绍相变及多相耦合的工作原理,归纳了两者之间的典型耦合方式：相变材料分别置于热管蒸发段、冷凝段、绝热段,或热管整体嵌入相变材料作为导热骨架;然后着重评述了目前国内外多相耦合热控技术用于电子器件冷却和电池热管理领域的研究进展,并对其他领域（如蓄热/冷）的应用现状进行总结;最后从材料改性、器件耦合、系统协同等角度提出当前面临的问题和未来发展方向。     

锯齿板状阴极电化学除垢工艺优化及机理研究

针对电化学除垢系统处理工业循环冷却水时能耗高的问题，采用锯齿板状阴极使系统能耗低至6.82 kW·h/(kg CaCO₃)。实验和数值模拟结果表明，系统能耗降低是因为锯齿板状阴极的尖端区域水垢的沉积速率快、垢层与阴极结合力弱，使得垢层容易脱落；同时垢层覆盖锯齿状阴极尖端区域后，垢层沉积反应逐渐由尖端区域向平缓区域转移，大大延长了阴极失活时间，使得电化学除垢系统能耗降低。因此，通过尖端区域和平缓区域的协同作用，可以有效缓解阴极失活导致的高能耗问题。     

辐射管退火炉厚带钢温度场的模拟

针对连续热镀锌生产线辐射管退火炉工艺段,以能量平衡为基础,采用三元法建立了炉气、炉壁、辐射管表面和带钢表面的能量方程组,屏蔽了模型段间能量交换,以加速计算效果,满足实际动态调整需要。针对厚带钢引入内部导热方程,通过与带钢表面热流耦合,采用显格式有限差分法求解带钢内部及炉内温度场,结果与现场检测值基本一致,验证了模型的正确性。在追求最高生产效率的假设条件下,离线模拟得到优化工艺参数。结果表明,来料带钢厚度为2 mm时匹配运行速度达到传动机限速200 m/s。安全运行条件下,加热一段开启尽可能大燃料流量,约为255~260 L/min,二段通过适当减小流量使产品升温同时缩小截面温差并提高燃料利用率,2 mm带钢对应最小温差0.18℃,二段燃料流量降至174 L/min,对应最小单位能耗1049 L/t,5 mm带钢对应最大温差0.60℃,二段燃料流量为230 L/min,对应最大单位能耗1071 L/t。     

柴油加氢装置过程模拟与节能研究

针对某炼油厂处理量为3.5 Mt/a的柴油加氢装置,应用Aspen Plus流程模拟软件建立了装置的数学模型,计算得出了与现场标定数据比较吻合的模拟结果。根据计算结果,利用夹点技术对其换热网络进行节能分析与改造。首先以夹点温差为20℃,确定换热网络能量目标。该装置换热网络的夹点温度为95.4℃,最小热公用工程量为5 085.7 kW,最小冷公用工程量为20 613.9 kW,与现有换热网络热公用工程13 870.8 kW相比,存在8 785.1 kW的节能潜力。然后消除违背夹点规则的不合理换热匹配,进一步优化,并提出了改造方案。该方案新增7台换热器,可节约热公用工程8 450.5 kW,约降低了60.9%的能耗,取得了良好的节能效果。回收期为0.67年。     

苯乙烯装置换热网络的集成与分析

采用夹点技术对已采用蒸汽凝液余热部分回收的苯乙烯装置进行了能量利用分析,分析表明:现行换热网络需加热公用工程22024.8 kW,通过对换热网络的夹点分析和计算,可得该装置的最小加热公用工程为21489.89 kW,最小冷却公用工程为27064.85 kW.在充分考虑了现行换热网络已有的结构和特点后,提出了最大限度的回收能量的换热网络改造方案.     

基于热泵技术的化学吸收法二氧化碳捕集系统

为了减小二氧化碳捕集过程的能耗,研究了一种采用化学吸收法的新型供热技术。首先建立了以乙醇胺(MEA)为吸收剂的化学吸收法捕集二氧化碳的解吸能耗数学模型,通过Matlab编程计算得到工程中解吸能耗变化趋势和最小的解吸能耗。其次,将热泵技术与化学吸收法相结合,通过高温热泵提供解吸热能,同时综合利用废热。利用ASPENPLUS模拟了两级正丁烷(R600)热泵供热流程、超临界CO2(R744)循环热泵供热流程的性能,发现应用热泵技术能显著降低流程的能耗,各项性能与流程最小能耗理论极限值非常接近。超临界CO2循环热泵供热流程性能最优,流程的耗功量只有普通流程能耗的36.9%,同时所需的冷却能也只有普通流程的34.4%。通过建立热力学和经济学模型分析表明,应用超临界CO2热泵后CO2减排成本为328.2$·(tCO2)-1、电价为0.748$·(kW·h)-1;电厂减排后效率为31.1%,相比采用普通加热解吸流程增加了7.7%。     

热集成精馏系统的动态优化策略研究

提出基于机理模型,以最小能耗为目标的热集成精馏系统的动态优化策略。SQP和正交配置的离散化方法实现动态优化的计算,仿真结果表明该方法的有效性。