Entropy generation and thermodynamic optimization of fully developed laminar convection in a helical coil

The present paper analyses the entropy generation of the fully developed laminar convection in a helical coil with constant wall heat flux and presents the optimal design based on the minimum entropy generation principal. The important design parameters, including Reynolds number (Re), coil-to-tube radius ratio (δ) and nondimensional coil pitch (λ) are varied to investigate their influences on the entropy generation. The results presented in this paper cover Re range of 100–10,000, δ and λ range from 0.01 to 0.3. Compared with Re and δ, the coil pitch λ is found to have minor influence on the entropy generation. For a demonstrated case, the minimum entropy generation occurs in the range bounded by Re from 2271 to 4277 and δ from 0.17 to 0.3, within which the irreversibility of the system is lowest and the system performance would be optimum. The details show that there is an optimal Re for a helical coil with a fixed δ; meanwhile for a helical coil flow with a specified Re, the smaller δ should be selected when the Re is larger than 5000, and the larger δ should be selected when the Re is less than 5000. These results provide worthwhile information for heat exchanger designers to find the optimal helical coil design from the viewpoint of the thermodynamic second law.     

平板浸涂过程中的液膜排液影响因素

针对一端与活性剂溶液池相接的竖直平板浸涂液膜排液过程，基于润滑理论建立了液膜厚度、活性剂浓度及液膜表面速度的演化方程组，通过数值计算分析了Marangoni效应和表面黏度对液膜排液特征的影响。结果表明，Marangoni效应是影响液膜排液过程的重要因素，可导致液膜厚度增加，随Marangoni效应增强可得到更均匀的液膜。液膜表面速度随表面黏度增大而减小，较大的表面黏度将推迟表面速度逆流现象的发生，但其对膜厚均匀度几乎没有影响。     

一种汽轮机组排汽焓和最优初压在线计算方法

通过对已往的汽轮机变工况计算方法的分析,提出了以汽轮机末级抽汽或次末级抽汽(过热蒸汽状态)为计算起点的汽轮机顺序变工况核算方法。根据初始假定的末级流量和现场实际的末级前热力状态和背压,用汽轮机变工况流型判别准则,判别级的流型,然后从末级前参数开始顺序进行一次级的变工况核算,得到新的排汽焓,最后算得机组热耗率和排汽焓。以此方法为变工况计算的基础,并利用系统分析方法,建立了在线确定单元机组最优运行初压的数学模型。为火电机组的优化运行提出了一种新思路。     

基于有限体积法的G4-73型离心风机三维流场数值模拟

基于有限体积法,利用Fluent软件对G4-73型离心风机内部流场进行了全三维数值模拟。结果表明:蜗壳内的低能流体区沿轴向朝流动方向推进;叶轮内的静压和动压在叶片吸力面靠近叶轮进口处最低,叶轮流道中动压等值线呈"凸"型分布,在叶片压力面靠近叶轮出口处静压和动压达到最大值,且叶轮出口相对总压损失集中在吸力面和前盘侧。     

Optimization for limited angle tomography in medical image processing

This paper aims to reduce the problems of incomplete data in computed tomography, which happens frequently in medical image process and analysis, e.g., when the high-density region of objects can only be penetrated by X-rays at a limited angular range. As the projection data are available only in an angular range, the incomplete data problem can be attributed to the limited angle problem, which is an ill-posed inverse problem. Image reconstruction based on total variation (TV) reduces the problem and gives better performance on edge-preserving reconstruction; however, the artificial parameter can only be determined through considerable experimentation. In this paper, an effective TV objective function is proposed to reduce the inverse problem in the limited angle tomography. This novel objective function provides a robust and effective reconstruction without any artificial parameter in the iterative processes, using the TV as a multiplicative constraint. The results demonstrate that this reconstruction strategy outperforms some previous ones.     

基于热经济学的空调系统建模

为降低空调系统的运行成本,提高其运行的经济性,提出了一种新的用于空调系统热经济性分析的评价模型。该模型是在热力学的(火用)分析和经济学等理论的基础上形成的,并以能量费用和非能量费用计算的单位热经济学成本作为分析评价的依据。通过2因素3位级9个工况的正交实验,得到用该模型计算的单位热经济学成本曲线,并同热经济学矩阵模式分析方法的计算结果进行了比较,结果表明该模型是合理的,可为空调系统的经济运行状态诊断提供决策依据。     

30Cr1Mo1V钢高温低周疲劳中的软化特性

软化是高温长期运行部件的主要特征,软化意味着材料性能的降低。为了探讨软化对材料低周疲劳特性的影响,对30Cr1Mo1V转子钢进行了应变控制中断低周疲劳试验。试验温度为540℃和565℃,应变幅为0.2%～1.0%,采用拉压对称三角波。基于试验结果,建立了疲劳损伤与低周疲劳寿命之间的关系。通过对试验试样的维氏硬度进行检测,得到了带有硬度修正的低周疲劳应变-寿命修正公式,并对修正公式的有效性进行了检验。结果表明,硬度修正公式在循环寿命小于0.5倍寿命分数时有效,而在循环寿命大于0.5倍时,则存在高估剩余寿命的危险。在同一硬度下,对不同温度和应变,损伤是不同的,应变越小,损伤越大;温度越高,损伤越小。     

超导磁体系统产生的磁场作用下的微重力环境

超导磁体系统产生的磁场力可抑制晶体生长过程中的自然对流,从而提高晶体结晶质量。通过理论分析,得到了实现微重力环境所要求的磁场强度分布。针对特定结构的超导磁体系统,数值模拟得到了不同晶体结晶过程中自然对流完全抑止所需要的线圈电流密度,以及工作空间内的磁场强度和磁加速度。以圆筒内水的自然对流为例,分别得到了重力作用下的流场和温度场,以及超导磁体系统微重力区内的流场和温度场。结果表明:通过特定的超导磁体结构和不同电流密度,可实现不同晶体结晶过程的微重力环境,达到抑止自然对流的目的。     

煤种变化对四角切圆燃烧煤粉锅炉燃烧的影响

针对某电厂四角切圆燃烧煤粉锅炉在变煤种工况下出现的问题,讨论了煤种变化对四角切圆燃烧煤粉锅炉燃烧的影响,通过计算分析,得出了煤种变化与减温水量增大和排烟温度升高的定量关系以及燃烧器布置高度与炉膛出口烟气温度的关系,提出了较为合理的解决方案。     

P92钢高温低周疲劳的实验研究

由于高的热效率和简单的系统组成,超临界水堆(SCWR)被认为是第四代核反应堆的一种选择。超临界水堆的关键问题之一是核心部件尤其是燃料组件包壳的材料。这些材料在高温下的力学性能、腐蚀和应力腐蚀开裂敏感性以及抗辐射性能等对核电厂的安全运行至关重要。本文对SCWR包壳候选材料的F/M类材料P92钢进行了高温低周疲劳实验研究。实验温度为600和650℃,控制方式为总应变控制,应变范围均为±0.2%～±0.6%。实验结果表明,在两种温度下,P92钢均为循环软化材料,但未出现循环稳定现象。由于温度升高,塑性增强,P92钢在650℃下的宏观裂纹出现周次比率随应变范围的增加,下降比较平缓,且650℃下的失效寿命显著高于600℃下的失效寿命。并得到了两种温度下的稳定循环应力-塑性应变的关系以及循环失效寿命和应变的关系。