具有非均匀内热源的多孔介质中自然对流传热的数值研究

采用数值方法分析了填充多孔介质的竖直同心套管内,非均匀分布的内热源和内外壁面温差对自然对流的影响。考察了高宽比A、内热源分布系数m以及内外Rayleigh数之比Rai/Ra对流场、温度场和内外壁面Nusselt数的影响。结果表明：Rai/Ra较大时流场中部形成逆向环流,并出现θ＞1的高温区;内壁面Nusselt数呈现先增大后减小的趋势,大约在Z=0．8处出现转折。外壁面Nusselt数在Z＞0．8处变化加剧,表明外壁面对流传热主要集中在管上部区域。m增大流体中心逆向环流随之减小并最终消失。     

降膜蒸发过程的数值模拟和传热传质分析

利用CFD软件对逆流降膜蒸发过程进行了实验模拟研究,研究了速度边界层、热边界层和浓度边界层的变化对降膜蒸发传热传质特性的影响规律;通过建立一维逆流降膜蒸发的数学方程编程求解出了对流传热传质的Nu数和Sh数,利用Fluent软件模拟出的实验结果采用回归分析得出了气液流量比Raw、流道的长宽比αL、空气进口无量纲温度θai以及空气进口Re数与Nu数、Sh数之间的无量纲关系式,可为降膜蒸发换热器的设计提供参考。     

燃煤电站烟道内活性炭喷射对汞脱除的模拟研究

燃煤汞排放是主要的人为大气汞排放源,我国一次性能源以煤炭为主,在煤炭利用过程中,大量的汞被释放到大气中,对人类健康造成危害。文章提出了在燃煤电站烟道内采用喷射活性炭吸附脱除汞的工艺。从理论上探讨了活性炭脱汞机理及烟道内吸附传质动力学,并且建立了活性炭吸附Hg0的数学模型,采用ANSYS Multiphysics软件求解模型,进一步探讨了吸附剂粒径、吸附烟气温度和活性炭浓度对汞吸附脱除过程的影响。经研究表明:在合适的粒径范围内,当活性炭吸附温度增大时吸附率减小,活性炭浓度增大时吸附率增大。     

不同气液流量下喷射器内液滴特性分析

单重态氧是氧碘化学激光的能量来源,其反应生成效率直接影响COIL输出的激光功率和光束质量.单重态氧的反应生成效率取决于气液接触面积,喷射式单重态氧生成器的气液接触面积与喷射器内的液滴分布有关.本文利用商业计算流体力学软件.Fluent 6.3,对喷射式单重态氧发生器内不同气液流量情况下的液滴直径、速度分布规律进行模拟.模拟过程主动流体为水,被动流体为氯气和氦气的混合气体,通过模拟得出了不同气液流量情况下,喷射器内液滴的直径、速度分布情况.在液相流率不变的情况下,随气相流率的增大,喷射器内的液滴平均直径减小,平均速度增大,直径方差和速度方差减小,液滴直径和速度分布趋于集中,且变化趋势随气相流率的增大而减缓;当气相流率不变时,随液相流率的增大.液滴平均直径减小,平均速度增大,直径方差和速度方差都增大,液滴直径和速度分布趋于分散.     

上喷式喷射器内气液两相流的流体力学特征

喷射器作为气液混合装置,比传统接触混合器具有更高的混合强度和传质系数.计算流体力学(computational fluid dy-namics,CFD)模拟作为研究气液混合流的方法,有助于理解喷射器的流体力学和混合特征.它能提供详细的信息来量化操作条件对喷射器性能的影响.本文利用CFD模拟了上喷式喷射器内的气液两相流的流体力学特征.结果表明在较高的混合段长径比下,混合段入口处的压力较低.但是存在一个最大的压力降,此时混合段长径比约为4.0.在相同的喷嘴速度下,混合段入口处压力降最低,气体卷吸量最大.模拟中混合管与喷嘴面积比范围为1～16.无论是保持喷嘴直径不变还是混合管直径不变,混合段入口处的压力都随着D2M/D2N的增加而增加.但是对应的最大气体卷吸率发生在面积比为4.0.当喷射器的结构参数不变,混合段入口处的压力降和气体卷吸率随着喷嘴速度的增加而增大.     

对流-扩散传质对微电铸镀层均匀性的影响

利用有限元分析软件FLUENT对MEMS微电铸镀层均匀性进行了分析.对当物质传输成为金属沉积的控制步骤时,进行对流-扩散传质过程数值模拟,研究不同深宽比微结构中对流-扩散对传质的影响.模拟结果表明:当对流-扩散传质成为控制步骤时,渗透流影响镀层基本形貌,回流会引起镀层形貌的微小起伏.     

ANSYS在热释电薄膜红外探测器二维热分析中的应用

根据热释电薄膜红外探测器的结构和实际的测试条件,利用有限元软件ANSYS建立了不同结构组成的热释电薄膜红外探测器的二维模型,并对其进行了热分析,得到了探测器内的温度场分布.分析了复合热释电薄膜红外探测器的绝热层对温度场的影响,并将复合热释电薄膜红外探测器与微桥结构探测器的性能进行了比较.     

长期地膜覆盖及不同施肥处理对棕壤中全硫和有效硫的影响

对长期连续覆膜(1987年～2005年)及不同施肥处理的棕壤中土壤全硫及有效硫进行动态变化研究.结果表明:表层土壤全硫及有效硫含量差异显著,土壤全硫含量的垂直分布随土层加深而逐渐降低.四种施肥处理对全硫和有效硫含量有一定影响,全硫含量高低顺序为M2N2>M2>N2>CK;有效硫的顺序为N2>M2N2>M2>CK.裸地土壤全硫和有效硫含量随时间变化总体呈下降趋势,而覆膜土壤总体上升.     

有机肥对油菜硝酸盐含量和土壤盐分累积的影响

探讨了不同C/N的有机肥对油菜生物量、硝酸盐含量以及土壤EC的影响。结果表明:施用低量氮肥,增施M1能够增加油菜的生物量,硝酸盐含量无显著变化;增施M2、M3,能够降低油菜生物量和硝酸盐含量。当N用量为N0.067g kg-1土时(300kg hm-2),增施M1,油菜生物量和硝酸盐含量无显著变化;增施M2、M3时,显著降低生物量和硝酸盐含量。施用高氮肥,增施三种有机肥显著增加油菜生物量,硝酸盐含量无显著变化。三种不同C/N的有机肥在低量氮肥时对土壤EC的影响不显著,在高氮量时,增施M1能够增加土壤EC,增施M2、M3能够降低土壤EC。     

二元合金在管形多孔预制件内的离心渗流过程

Al-4.5 wt.%Cu合金在多孔预制件内的渗流过程,在入口处发生的重熔和渗透前端凝固的现象,致使整个已渗透区域的温度、固相体积分数和溶质浓度的分布不一致.通过推导渗透动力学模型,建立渗流过程的热、质传递方程,并利用相似变换简化模型,迭代确定参数求解数值.计算结果表明,进口合金过热加剧、增大预制件的预热温度和孔隙率使重熔区长度增加,渗透前沿溶质铜浓度相应减小.增大离心转速,重熔区长度、渗透前沿溶质浓度也减小.过高的转速使整个渗透区域的压力明显增大,从而增加了对预制件的强度要求.数值计算出已渗透区域的热、质分布情况,对离心渗流实验研究有一定的指导意义.     

余热的潜热回收换热方案

通过闪蒸和混合，充分利用余热的温焓和压焓，并能同时减少换热器个数，提高余热回收系统的经济效益。以某厂余热为例，以年度总费用为目标，比较了在换热网络中，考虑和未考虑通过逐级闪蒸和混和的两种余热回收方案，可知考虑余热物流逐级闪蒸和混合可以充分回收余热资源，提高经济效益。     

Numerical analysis of heat transfer in a manifold microchannel heat sink with high efficient copper heat spreader

A manifold microchannel heat sink integrated with a high efficient copper heat spreader is presented. A series analysis of three-dimensional fluid flow and heat transfer performance in this mirochannel heat sink and conventional structure are performed by CFX commercial software package. The temperature difference along the flow direction in the new microchannel heat sink is less than that of the conventional microchannel heat sink due to effect of the transverse channel arrays. The maximum heat flux input of the new microchannel heat sink increases 75% more than the conventional structure with the flow rate of 1 m/s. The new design has better heat transfer characteristics than conventional one for the full range of flow rates considered.     

热泵相变储热器动态特性分析及强化传热研究

热泵相变储热器传输过程具有动态性,提出基于四阶动态响应特性分析的热泵相变储热器动态特性分析及强化传热模型。构建热泵相变储热器的欠阻尼振荡输出特征分析模型,以系统功率突变为控制状态约束对象进行热泵相变储热器动态驱动响应模拟,采用二项单调衰减分量、二项欠阻尼振荡分量作为控制约束变量进行热泵相变储热器动态强化传输控制,建立热泵相变储热器的输出功率调制模型,结合热泵相变储热器动态状态量初始值及变化值进行强化传热过程控制,提高热泵相变储热器的输出性能。仿真结果表明,采用该模型进行热泵相变储热器的输出动态控制能力较好,强化传输的输出增益较高,提高了热泵相变储热器的输出响应能力。     

Urban heat island

Abstract

The phenomenon of an urban heat island was investigated by the use of Landsat/Thematic Mapper data sets collected over the metropolitan area of Washington, DC. By combining the derived spectral albedos and temperatures, surface energy composites of five surface categories were analysed. The results indicate that urban heating is attributable to a large excess in heat from the rapidly heating urban surfaces consisting of buildings, asphalt, bare-soil and short grasses. In summer, the symptoms of diurnal heating begin to appear by mid-morning and can be about 10^°C warmer than nearby woodlands.     

Optimal structure for heat and cold protection under transient heat conduction

A suitable combination of materials for sheltering a system from a sudden change of environmental temperature has been theoretically studied. The protective composite wall consists of two materials. An insulating material is placed on the outer surface, while, for the inner surface, materials that have good heat storage properties but negligible heat transfer resistance are chosen. The results show that by replacing some of the insulation material with a heat storage material, the temperature of the protected system can be maintained at a considerably lower level. Although the optimal thickness ratio X depends on the Biot number, Fourier number, and on the heat capacity ratio K _C, for a large number of thermal protection cases, the approximation X = 0.45 yields practically the minimum progress of the transient. If the Biot number is sufficiently small, it is better to replace all of the insulation material with a good heat storage material.     

采用板焓图分析塔系与热口袋的热集成

精馏塔与热口袋的集成优化可以进一步回收利用过程中的能量,当塔的热负荷大于热口袋所能提供的热负荷时,可以通过调整,增加中间换热器实现与热口袋的热集成。中间换热一般使用精馏塔与背景过程两者的总复合曲线(即温焓图)进行分析,但温焓图(T-H图)无法直接看出中间换热物流合适的抽出位置,不能使热集成达到最优化。故本文通过对某乙二醇装置的C08MEG塔进行全塔模拟,针对不同的中间换热工况,采用板焓图(Stage-H图)进行分析,最终确定了中间换热器的最优位置及负荷,使热集成的节能效益更显著。     

Numerical characterization of heat transfer in closed-loop vertical ground heat exchanger

A series of numerical analyses has been performed on the characteristics of heat transfer in a closed-loop vertical ground heat exchanger(U-loop).A 2-D finite element analysis was conducted to evaluate the temperature distribution over the cross section of the U-loop system involving high-density polyethylene(HDPE) pipe/grout/soil to compare the sectional efficiency between the conventional U-loop and a new latticed HDPE pipe system,which is equipped with a thermally insulating lattice in order to reduce th...     

考虑换热器详细设计的换热网络综合的研究进展

随着对工业生产成本控制要求的不断提高,换热网络优化的深入研究已经引起了越来越多研究人员的重视。在换热网络综合过程中考虑换热器的详细设计是换热网络综合细化深入研究的一个重要方面,可以降低换热网络的年度总费用,并且提高换热网络综合结果的实际可行性。本文通过文献中的算例结果分析,考虑换热器详细设计的换热网络综合的总费用明显低于不考虑换热器详细设计的总费用,阐述了换热网络综合中考虑换热器详细设计的必要性,强调了换热器的详细设计对换热网络综合的影响。文献中考虑换热器详细设计进行换热网络综合时主要采用了夹点分析法和数学规划法,夹点分析法综合换热网络虽然使包含换热器设计的换热网络结构变得简化易于求解,但是无法保证结果是最优解,而数学规划法综合换热网络能有效的考虑换热器详细设计对换热网络综合的影响,但是考虑换热器详细设计也大大增加了模型的复杂性,本文对此进行了对比和评述,同时认为深入研究换热网络细化设计研究并利用快速而高效的算法搜索全局最优解是未来研究方向。     

Estimation of heat stress in Tanzania by using ISO heat stress indices

The aim of this study was to evaluate the usefulness of the ISO heat stress standards in estimating the heat stress and strain in workplaces in Tanzania. Another aim was to select and to develop simplified methods for measuring physiological parameters in developing countries. The methods were tested in four hot factories and at a construction site. It seems that in tropical working environments the climatic conditions for which the ISO 7933 standard is applicable are too narrow. For instance, the mean skin temperature was incorrectly estimated by ISO 7933. An approximate analysis of the working situation can nevertheless be carried out by assuming the mean skin temperature to be 34.5 degrees C. During the study, heat stress and strain were not as high as expected; deep body temperatures were usually lower than 38 degrees C, sweat rates lower than 400 g/h and heart rates below 100 beats/min for about 72% of the measuring time. This is due to the job rotation of the workers and the long rest periods, because the number of workers is large in the factories, and the weather was not at its hottest during the survey.