多通道平行流扁管-紧凑式翅片相变蓄热器蓄/放热性能

工业余热浪费严重、利用率较低且实际应用过程中受到时间和空间的限制,需要高效蓄热技术和装置来解决此类问题。提出一种将多通道平行流扁管与紧凑式翅片相结合的新型相变蓄热器,以水为载热流体,月桂酸为相变材料。实验研究了载热流体注入方式、流量、入口温度对蓄热器蓄/放热性能的影响,并分析小温差下蓄热器的传热特性。结果显示,该蓄热器相变材料填充率为82.5%,紧凑式翅片的采用极大强化了相变材料侧换热过程,蓄/放热性能优良。当载热流体入口温度分别为45℃和41℃时,相变材料约在270 min和75 min完成相变,最小蓄/放热温差可达2℃,最小温差时的平均蓄热比功率为25.18 W/kg,平均取热比功率为20.23 W/kg。     

直通管式太阳能真空管热损失系数分析

基于对直通管式太阳能真空管的太阳辐射特性及管内吸热翅片的传热分析,建立了稳态传热条件下直通管式太阳能真空管吸热翅片面及金属管内工作流体的温度分布模型,提出了吸热面平均温度及热损失系数的新算法。在此基础上,研究了工作流体入口温度、质量流量、环境温度、太阳辐射强度、真空玻璃管外径和管内对流换热系数对太阳能真空管热损失系数的影响规律。     

翅管对流放热机理新表述

翅管对流放热机理新表述何家驹收稿日期１９９７－０４－２４收修改稿１９９７－１０－２１本文联系人何家驹２０００２３上海打浦路３１６弄１８号５０３室翅片散热管的应用量大面广，其对流传热量表观值往往达不到设计值。主要原因存在于深层次下—放热模式定位走入误区...     

平直斜翅管污垢特性研究

通过进行平直斜翅管和光管在不同碳酸钙浓度和流速下的动态结垢实验,得出碳酸钙浓度、流体流速和管型对碳酸钙结垢过程的影响。实验结果表明:碳酸钙溶液流速的增加主要造成污垢表面剥蚀的加剧,从而使得结垢速率和结垢量减小,流速减小一半,则渐进污垢热阻值增加一倍多。相对于0.5和2.0 mmol/L而言,碳酸钙浓度在1.0 mmol/L时管道表面初始结垢速率和结垢量最大,后期由于溶液中浓度相似,污垢热阻值逐渐接近。平直斜翅管相对于光管来说,虽然其换热系数比光管要大,但其阻垢性能却不如光管,结垢速率和结垢量更多,其渐进污垢热阻值约为光管的1.6倍。     

相变蓄热单元蓄/放热过程的数值模拟研究

建立同心套管相变蓄热单元的二维模型,并与文献对比验证,完成网格无关性和时间步长独立性验证后,数值模拟分析模型结构和流体入口速度对蓄热特性的影响,探究导热系数和相变材料的熔点对放热特性的影响。研究结果表明:采用波节管代替光管可优化蓄热单元的蓄热特性,且3#波节管的换热性能最优,相比于光管,蓄热时间可缩短39%;其他条件不变时,增加传热流体(heat transfer fluid,HTF)的导热系数,蓄热单元的放热效率先增后降,存在最佳值;当相变材料(phase change materials,PCM)的导热系数大于HTF时,继续增加PCM的导热系数会使放热效率下降;随着PCM熔点的增加,有效放热时间先增后减,在熔点为603 K时,放热效率达到最大值0.82。     

生物质等离子体气化研究

在热等离子体提供的高温、高能量反应环境中，进行生物质的快速热解气化研究。生物质的等离子体热解气化产物由固体残渣和气体组成，无焦油存在。气体产物中主要以化学合成气（H2和CO为主。增加水蒸气流量，H2和CO含量之和均在96％以上，且V（H2）／V（CO）比率为0．90～1．15，气体产率达到2．0L/g，碳的气相转化率很高。     

熔融盐在蓄热混凝土中传热过程的数值模拟

用数值模拟的方法对熔融盐与蓄热混凝土组合式换热模型进行了研究．该组合模型以混凝土为蓄热介质,熔融盐（Hitec）为传热介质,分析混凝土的导热系数、流体管道长度、热流体进口温度与进口流速等因素对蓄热单元储热规律及其特性的影响。计算结果表明：当混凝土的导热系数在2．0～3．0W/（m·K）左右、管长为0．5—2m、热流体进口温度为420℃、进口流速为O．15～0．25m／s时,蓄热单元可获得较高的储热效率。     

基于螺旋盘管蓄热装置放热实验研究

基于恒定螺距螺旋盘管蓄热装置并进行装置改进,设计出渐变式螺旋盘管蓄热装置,并探究盘管内换热流体（HTF）在不同迪恩数（De）、入口温度下的PCM放热性能。研究表明：入口温度一定时,De增大会缩短放热时间,且在不同入口温度下渐变式螺距放热时间较恒定螺距缩短,从而提高放热效率。     

相变热回收式通风装置的设计及蓄放热特性研究

文中提出一种相变热回收式通风装置的结构形式,建立相变蓄能换热单元的计算模型,研究蓄、放热过程的相变传热特性,以及相变温差、通风量对蓄、放热特性的作用规律。结果表明:相变温差及通风量的大小均影响装置的蓄、放热特性,相变温差和通风量越大,装置的蓄、放热速率越大,且蓄、放热时间越短;随着相变温差及通风量的不断增大,对蓄、放热特性的影响逐渐减小。基于计算模型的数学和几何参数,通风量610~910m~3/h、相变温差17~21℃工况下,装置的蓄、放热时间约60min。     

内通流体套管式潜热蓄热器充放热过程的实验分析

通过建立与工业实际相似的加肋同心套管式潜热蓄热器模拟实验台，对潜热蓄热器内通流体时的充热、放热过程进行了实验研究。实验得出了流体的出口温度、充热量和放热量随时间的变化规律。     

光管内流动冷凝换热系数预测关联式研究

选用R22、R32、R134a 3种制冷剂,对其在内径为5 mm光管内的流动冷凝换热特性进行实验。实验工况为:制冷剂质量流速500～1 100 kg/(m~2·s),冷凝温度35、40和45℃,冷冻水Re 10 000～40 000,制冷剂在测试管进出口保持2～3℃的过热、过冷度。选取Cavallini、Shah和Dobson and Chato 3个关联式的预测值与3种制冷剂在光管内换热系数实验值进行比较。结果表明:Shah关联式对换热系数的预测精度最高,其预测误差在10%以内。基于Shah关联式对管内换热机制的假设,参考Dobson and Chato关联式拟合机制,提出新关联式,±7%的预测误差,足可证实新关联式较好的预测能力。     

矩形翅片管糖醇相变储热器传热性能分析

对糖醇基矩形翅片管相变储热器传热性能进行数值模拟与实验研究,利用数值模型研究传热流体入口温度、流量以及储热器翅片间距、管间距等参数对充放热性能的影响。研究表明：从运行参数看,由于相变材料导热系数的影响,翅片强化区外流体入口温度与材料相变温度的温差对充放热速率呈正相关;在管内湍流条件下,管内流速在高于0.53 m/s时,不能显著提升储热器的充放热速率;从结构参数看,增加翅片可显著提升翅片区内充放热速率,翅片间距小于10 mm和管间距小于52.5 mm对充放热速率影响不明显。     

不同倾角条件下非均匀热流对超临界二氧化碳对流换热的影响

为了探究超临界二氧化碳（SCO2）对流换热的影响因素,在考虑了管道倾角和钢管壁厚引起热流密度不均的情况下,针对SCO2在上、下半周不同热流密度条件、管道放置倾角、质量流量以及压力值时的换热情况进行了研究。模拟计算中金属管外径16 mm、内径12 mm、长度1 500 mm;外壁面热流密度为425.6 kW/m2;管内出口压力工况参数分别为7.6,8.5和9.5 MPa;质量流量分别为101.788,76.341和50.894 kg/s;管道倾角分别为0°（水平）,30°,45°,60°和90°（垂直）。结果表明：在均匀加热条件下,由于钢管导热的影响使钢管内壁上半周的热流密度低于下半周;随着倾角的增大,二次流动能降低,上半周的热流密度逐渐接近下半周,同时,下半周的换热系数减小,上半周的换热系数增大。在非均匀加热条件下,沿着流动方向,初始阶段上半周的换热系数高于下半周的换热系数,随着流体温度增加,这种现象会发生逆转。因为当质量流量和压力增加时,上、下半周的换热系数均会增加,并且可以降低管道内壁面峰值温度。而不同加热方式下,上、下半周的温差与二次流动能有关。     

L195柴油机缸套内侧放热系数的研究

Ｌ１９５柴油机缸套内侧放热系数的研究张忠进，郝慧志（吉林工业大学）柴油机缸内放热系数是影响柴油机缸内工作过程的重要参数。本文通过对Ｌ１９５柴油机在不同工况下的缸套内表面温度和示功图的测量及缸内传热的理论的分析，得出了Ｌ１９５柴油机缸套内侧放热系数，目...     

非金属管式平板太阳能集热器研究

运用平板太阳能集热器热迁移因子F_R的表达式,研究集热器管间距W和管外径D_o对F_R的影响规律。研究发现,随着W的减小,F_R逐渐增大,当W趋近于D_o时,F_R趋近最大,此时集热管导热系数对F_R影响甚微,即可采用非金属材料替代金属材料制作集热管;随着D_o增大,F_R先增加而后逐渐下降。研制了非金属管式平板太阳能集热器,建立了其性能试验测量系统。试验结果表明,当工质流量为0.165 kg/s时,F_R为0.738,平均集热效率为54%。运用BP神经网络算法,建立了非金属管式平板太阳能集热器出口热流体温度的预测模型,并将预测结果与试验结果进行了比较。     

非金属管式平板太阳能集热器研究

运用平板太阳能集热器热迁移因子F_R的表达式,研究集热器管间距W和管外径D_o对F_R的影响规律。研究发现,随着W的减小,F_R逐渐增大,当W趋近于D_o时,F_R趋近最大,此时集热管导热系数对F_R影响甚微,即可采用非金属材料替代金属材料制作集热管;随着D_o增大,F_R先增加而后逐渐下降。研制了非金属管式平板太阳能集热器,建立了其性能试验测量系统。试验结果表明,当工质流量为0.165 kg/s时,F_R为0.738,平均集热效率为54%。运用BP神经网络算法,建立了非金属管式平板太阳能集热器出口热流体温度的预测模型,并将预测结果与试验结果进行了比较。     

水平管内R1234yf流动冷凝换热和压降的实验研究

在1根光管、2根微肋管内对R1234yf两相流动冷凝换热进行实验,实验工况设定为冷凝温度(40±0.5)、(43±0.5)和(45±0.5)℃,质量流速为400～900 kg/(m~2·s),实验段进口制冷剂干度为0.80～0.85、出口制冷剂干度为0.15～0.20,进而从关联式拟合机理上分析各关联式对管内换热系数、压降的预测效果。结果表明:管内换热系数、压降均随流速的增加、冷凝温度的降低而增大,且微肋管内换热系数、压降均大于光管内换热系数及压降,其中,1号微肋管内换热系数最高,2号微肋管内压降最大;对于光管换热系数、压降,Thome关联式和Fridel关联式预测效果最佳,其预测平均误差均在3%以内,而Wang et al关联式和Chisholm et al关联式预测误差最大,其预测平均误差在25%以上;对于微肋管内换热系数、压降,Cavallini et al关联式和Haraguchi et al关联式分别表现出较好的预测效果,其平均预测误差分别-15.43%和-15.68%。     

轧制生产中热装圆柱体料坯温度场和变形阻力的模化

热装料坯已广泛应用于轧制、双室式锻造加热和连续铸锭过程中。文中指出 ,当钢坯温度为 75 0～ 90 0℃时 ,钢质为可塑性 ,即允许在初始阶段实行快速加热 ,不会因热应力而使钢材质量受损。但是在加热后期 ,由于在出炉前高温下钢的导热系数减小 ,为避免断面温差过大 ,加热速度仍将受到限制。否则 ,在轧制过程中 ,由于钢坯表面与中心温差过大会造成钢材形状偏差 ,质量不均匀和产生裂纹 ,从而产生废品。本文的研究包括圆柱形料坯加热过程的模化和可塑性变形阻力的计算。数学模型以无限长圆柱体无内部热源对称加热的导热方程为基础。文中提出的计…     

外压内吸薄壁弹性矩形阵列管相变蓄热装置放热研究

针对由于相变材料导热系数较低且易与受热面相剥离而造成相变蓄热装置放热功率不能满足工程实际需要的现象,设计了外压内吸薄壁弹性矩形阵列管相变蓄热装置。在外部正压和内部负压的共同作用下,采用薄壁弹性矩形阵列管可以解决相变材料与受热面相剥离的问题,同时提高了蓄热装置受热面的紧凑性。搭建相变蓄热实验台并测试蓄热装置在不同流体温度、不同流体流量和不同相变材料工作温度下的放热性能。研究结果表明:矩形管外侧流体流量越大,其传热系数和热功率越大,并且随着放热过程的持续进行,这两个参数的下降速率越小;相变蓄热装置的传热系数随着剩余热功率的下降而迅速降低,当剩余热功率占最大热功率的70%~80%时,传热系数下降速率出现转折,此后下降速率有所减小,当剩余热功率占最大热功率低于20%时,相变蓄热装置的放热过程基本结束;相变材料起始温度和相变蓄热装置进口流体温度的差值以及矩形管外侧流体流量变化时,蓄热装置的传热系数相差不大。     

什么是导热系数

众所周知热量传递有３种方式，即导热、对流与辐射。导热又称热传导，它是固体中热量传递的唯一方式。导热系数则是表征材料导热性能的一个参数。它是指在稳定传热条件下，１米厚的材料，两侧表面的温差为１度（K，℃），在１小时内，通过１平方米面积传递的热量，单位为瓦／米·度（W／m·K，此处的K可用℃代替）。在计算导热量时，导热系数是一个重要参数。从导热方程式Q＝λΔT／lA（式中Q为导热量，ΔT为导热温差，l为导热距离，A为导热面积，λ为导热系数）可以看出，显然λ值越大，导热量越大，反之导热量小。导热系数与材料的组…