基于CFD的四缸柴油机冷却系统优化

利用CFD软件AVL-FIRE对某型号直列四缸水冷柴油机的冷却水腔进行了流动与传热特性的数值模拟分析,分析了缸体冷却水腔内冷却液的流速分布、传热系数分布及压力损失。并根据模拟结果对冷却系统设计不合理的地方提出优化改进方案,使得各缸气缸体处冷却水流量分配均匀性得到明显改善,提高了该柴油机的可靠性和耐久性,并为柴油机的冷却水套优化设计提供了理论依据。     

带有水夹套的防爆柴油机后处理装置流动与传热特性耦合研究

针对矿用车辆排气系统防爆性能要求高的问题,建立防爆柴油机含水夹套后处理装置流动及传热仿真模型,采用直接耦合法进行数值模拟,并通过试验验证模型准确性。在此基础上对后处理装置的气-水-固耦合传热进行分析,对冷却水流量与温度、水夹套厚度及混合器孔径等影响其流动与传热特性的因素进行深入研究。研究结果表明:水夹套外壳最高温度出现在排气出口处的法兰端面上部,此处超温风险最大;催化器载体表面温度均匀性随冷却水流量升高而降低,随冷却水温度升高而升高;适当增大水夹套厚度既可降低水夹套外壳表面最高温度,又能降低冷却水压降和水泵耗功;混合器虽能提高载体表面温度均匀性,但对水夹套外壳表面最高温度的控制却是不利的,且表面最高温度随着孔径的增大而提高。     

隔爆水冷变频器箱体内温度场分析

建立了某隔爆水冷变频器数学模型,分析不同过流截面、供水流量和温度对箱体内部温度场的影响,重点分析铜基板与空气接触面随供水流量和温度变化结露区域。在供水流量为24 L/min,矩形过流截面的结露区域比正方形过流截面的结露小且箱体内部温度与水温呈线性关系。当温度289 K时,随着供水流量增大,结露的区域增大,应提高供水温度。根据仿真结果,建立冷却水流速、水温与箱体内最高温度的关系式,得到避免出现结露现象最优点。     

熔渗和液相法烧结Mo-Cu合金的组织和性能

研究熔渗和液相烧结法制得Mo-Cu合金的显微组织、电导率、致密度、热导率.结果表明,Mo-Cu合金组织两相分布均匀,钼颗粒之间相互连接.球磨过程中引入杂质Fe,形成新相Fe2Mo3,导致导热系数降低,球磨处理后的烧结试样密度都很高.随成型压力增大,合金径向收缩率减小,相对密度、硬度和电导率几乎不变.     

引线框架用Cu-Ni-Si合金及其制备加工工艺的研究进展

分析了国内外铜基引线框架材料的发展状况,从合金成分方面归纳和总结了Ni和Si元素以及微合金化对Cu-Ni-Si合金组织性能的影响规律.从合金的制备方法、变形处理、时效温度和时效时间等方面,阐述了引线框架用Cu-Ni-Si合金加工工艺的研究进展.     

牵引电动机冷却水套CFD仿真分析

针对采用水冷定子结构的车辆牵引电动机,利用计算流体力学(CFD)仿真软件Fluent对牵引电动机冷却水套的流动和传热特性进行仿真分析,评价了不同水套结构对电动机冷却系统的影响,为冷却水套结构的优化设计提供参考。     

冷变形和时效处理对含Y、Nd的Cu-Cr合金电导率及硬度的影响

为了达到提高铜基合金的强度而导电率无明显下降的目的, 通过添加稀土元素、形变强化和时效处理等手段制备了Cu-Cr-RE合金。研究表明, Cu-Cr-Nd/Y合金随变形量的增大, 导电率也增大。在480 ℃,时效初期0～6 min, 合金的电导率迅速上升, 之后随着时效时间的增加合金的电导率没有明显变化。Cu-Cr-Nd/Y合金的硬度随Nd/Y含量的增加而增加, 时效时间6 min左右能达到较大的硬度。稀土有净化合金的作用, 能有效提高合金的硬度, Nd比Y能更好地净化基体。     

纳米单晶铜磨料磨损的分子动力学研究

使用开源分子动力学模拟软件,建立了单晶铜三体磨料磨损的分子动力学模型,模拟不同水膜厚度和载荷下单晶铜三体磨料磨损的过程,分析了在水膜厚度和载荷对单晶铜基体磨料磨损的磨损机制和磨损率。结果表明:无水膜时,磨料直接压入单晶铜基体,随着载荷的增大,基体被磨损的铜原子大幅度增加。在一定载荷下,由于水膜具有优异的承载和润滑作用,随着水膜厚度的增大,单晶铜基体磨损率减小。在一定水膜厚度下,随着载荷的增大,磨料压穿水膜与基体直接接触,且磨料与基体间的作用力随载荷增大而增大,故基体的磨损率增大。     

金刚石表面金属化的研究

采用正交实验方法,对金刚石表面金属化进行研究,重点考察了硫酸镍浓度、次磷酸钠浓度、施镀时间、pH值、施镀温度等因素对镀层质量的影响。研究表明:硫酸镍浓度是显著性影响因素,得出了最佳的镀镍工艺参数。对比研究了不同金刚石粒度对金刚石/铜复合材料热导率的影响,发现随着金刚石粒度增大,复合材料的热导率也增大。     

能源系统低流速传热设备的齿形扭带自动清洗新技术

煤化工与能源系统中有大量的低流速传热设备 ,普遍存在污垢低效问题。但是 ,塑料光滑扭带自转力矩不足 ,不能直接用来自动清洗。为此研制成功一种强化自动清洗力矩相当有效的齿形扭带。其原理是在扭带表面上不对称的斜齿 ,被导向的传热流体对扭带的不对称反作用力形成一个比较大力偶矩 ,使光滑扭带的自转清洗力矩得到成倍强化 ,传热系数也增大了 2 5 %左右 ,0 7m/s流速以下的传热设备的流体阻力也不大 ,具有很高的综合经济效益。     

熔渗温度及退火温度对W-Cu 电子封装材料导热性能的影响

研究了不同熔渗温度及退火温度对W-15Cu 电子封装材料热导率的影响, 结果表明:对W-15Cu 而言, 使用无氧铜在1 400 ℃熔渗, 热导率最高, K 值可达193.5 W/(m·K);而在800 ℃下经退火处理, 热导率可得到明显改善。     

隔热内管对中深层地热井同轴换热器换热性能的影响

中深层地热井同轴换热器作为地下换热系统的重要组成部分，其性能优劣直接决定了地热能开发效率和取热效果。通过现场试验和数值模拟，研究了隔热内管与中深层地热井同轴换热器换热性能的关系并分析了内管隔热长度和隔热方案对同轴换热器出水温度和取热功率的影响。结果表明，将导热系数为0.06W/(m·K)的真空气凝胶隔热钢管作为内管时，同轴换热器短期取热功率为1506.83kW。对于3500m深的地热井，内管隔热性能要求随井深增加而降低，0～1400m段的隔热性能对整体换热效果影响较大，增大管内流量可减小内管有效隔热长度。     

电化学法制备石墨烯薄膜及其导热性能研究

采用优化的先浓硫酸氧化插层、再稀硫酸二次氧化插层的两步电化学氧化方法,将石墨纸电极剥离成缺陷较少、水平尺寸较大的氧化石墨烯薄片; 利用平板刮涂的方式将氧化石墨烯的N-甲基吡咯烷酮分散浆料组装成氧化石墨烯薄膜,经由3000 ℃的高温石墨化热处理过程和后续辊压操作,获得了性能优异的石墨烯导热薄膜材料,导热系数达到了3090 W/(m·K)。讨论了氧化石墨烯前驱体的氧含量、中值粒径数据及薄膜厚度对石墨烯薄膜导热性能的影响,并分析了其作用机理,可为石墨烯在导热领域的商业化应用提供参考。     

生活垃圾焚烧飞灰-粉煤灰基多孔保温材料的制备

以生活垃圾焚烧飞灰和粉煤灰作为原料, 以油酸钠为稳泡剂、双氧水为发泡剂制备多孔保温材料, 研究了原料配比、添加剂用量等因素对多孔保温材料抗压和隔热性能的影响。研究结果表明, 在飞灰/粉煤灰配比1∶1、油酸钠用量0.4%、水玻璃模数2.5、水玻璃用量10%、双氧水用量2%、水添加量40%条件下, 制备的多孔保温材料抗压和隔热性能优异, 其抗压强度和导热系数分别为0.48 MPa和0.091 W/(m·K)。     

淮南矿区地热地质特征与地热资源评价

为了探索淮南矿区地热地质特征和矿井深部热害防治对策,系统收集和分析了淮南矿区钻孔井温测井资料,基于近似稳态测温数据,拟合了测温孔孔底温度校正曲线,对简易井温测井钻孔孔底温度进行了校正;采用浅钻孔测温法,对井下巷道围岩温度进行了测定;计算了各井田的地温梯度,并结合110块煤系地层煤岩样品的热导率测试结果,计算得出淮南矿区的大地热流值,编制了淮南矿区现今地温场、地温梯度和大地热流分布图,在此基础上,系统论述了该区现今地温场、地温梯度和大地热流的展布趋势以及煤系岩石的热物理性质,探讨了地温场分布的构造控制作用,并对矿区地热资源进行了评价。研究结果表明:①淮南矿区测温井底温度恢复与静井时间符合指数函数关系,并据此建立了简易井温测井钻孔孔底温度变化的校正公式;②淮南矿区地热参数表现为地温梯度为1.00～4.00℃/hm,平均值为2.8℃/hm;大地热流值变化在31.87～92.68 mW/m~2,平均值为65.50 mW/m~2;-500 m水平平均地温为29.96℃,-1 000 m水平为41.84℃,-2 000 m水平为69.62℃;岩石热导率在0.37～5.22 W/(m·K),平均值为2.93 W/(m·K);③平面上地温梯度、地温场、大地热流总体呈现为西低东高、南低北高的分布趋势;④矿区现今地温场和大地热流分布主要受控于地质构造,表现为褶皱型、逆掩断层阻热型和导水断层传热型3种构造控温模式;⑤基于地热资源评估,该区热储层地热资源量为2.32×10~(16) kJ,可采热能储量为2.64×10~(15) kJ,矿井水和矿井回风余热资源量为0.97×10~(13)～1.26×10~(13) kJ/a,是一个可再生的低温热源,潜在效益显著。研究成果为淮南矿区深部煤炭开发热害防治和地热资源综合开发利用提供了地质依据。加强煤矿区深部地热资源和矿井余热资源的评价、利用研究,应是煤矿区可持续发展的方向之一。     

大比例掺用铁尾矿制备轻质保温墙体材料

以水泥为胶凝剂、黄石市灵乡铁矿尾矿为主要原料制备轻质保温墙体材料,研究了轻骨料膨胀珍珠岩、铁尾矿及其碱性激发剂掺量和水灰比对试件抗压强度、容重、导热系数的影响。结果表明：试验用碱性激发剂对铁尾矿的活性有显著的激发作用,从而可提高铁尾矿的掺用比例、减少水泥用量;当水泥、铁尾矿、激发剂、膨胀珍珠岩的质量比为1∶2.5∶0.25∶0.63,水灰比为0.8时,试件28 d的抗压强度＞5 MPa、容重＜900 kg/m3、导热系数<0.231 W/（m·k）,满足轻质保温墙体材料的性能要求。     

水分相变下松散煤体导热系数的数值模拟研究

煤自燃过程中水分的相变与迁移对松散煤体所处的导热和蓄热环境具有重要影响,而导热系数的变化可直观表征水分相变对松散煤体导热能力的改变。考虑到水分相变对松散煤体自燃过程中热湿迁移的实际作用,建立了含水松散煤体的简化物理模型,运用有限元数值模拟的方法,求解了二维稳态条件下,水分发生相变时含水松散煤体的温度场和热流密度分布,分析了水分相变对松散煤体内部各处导热能力的改变,并计算得到了相应的导热系数。研究结果表明:水分相变的发生直接影响了含水松散煤体内部温度及热流的分布,最终表现为含水松散煤体导热能力的整体变化;基于水分相变的影响,随着液相饱和度的增大,含水松散煤体的导热系数基本呈线性增加,增加趋势随着温度的升高逐渐变缓;100℃时水分相变下导热系数与液相饱和度满足关系:λe=0.130 1+0.132 8S,通过与对比数据的误差分析,验证了模拟的可靠性。     

新型矿井热害防治措施初探

提出一种新的矿井热害防治措施,并简要分析了其经济性和可行性。先在巷道围岩上覆盖一层隔热材料,再在这层隔热材料上安装换热袋,袋内有蛇形管道,管内以空气作为空气压缩制冷装置的工作介质,管外充适量水以增强降温效果。隔热材料的覆盖一方面增加了围岩导热热阻,减少围岩散热量,另一方面避免了换热袋直接贴在围岩上影响制冷效果。换热袋的设置进一步阻碍围岩散热的同时,降低对流换热系数,减少了对流换热量,冷却井下风流,并将高温围岩的热辐射转变成低温换热袋的热辐射。另外,同其它制冷剂相比,空气不仅质量轻、无毒害,不会产生新的问题,而且完全免费,大大降低了成本。     

CMT堆焊巴氏合金堆焊层组织及力学性能

采用冷金属过渡(CMT)技术在20钢表面制备了巴氏合金堆焊层，利用金相显微镜、X射线衍射仪、扫描电镜、能谱仪、维氏硬度计和摩擦磨损试验机分别对堆焊层的金相形貌、物相组成、显微组织、元素分布、硬度和摩擦因数进行测试。结果表明，巴氏合金堆焊层的相结构并未发生变化，由硬质点SnSb相、Cu₆Sn₅相和软基体α-Sn相组成；由于热输入的降低，巴氏合金堆焊层的冷却速率提高，堆焊层晶粒明显细化，硬度约为40HV_0.1,远高于铸造巴氏合金；由于显微硬度升高，巴氏合金堆焊层的摩擦因数和比磨损率均降低，分别为0.31和1.38×10^-5 mm³/(N·m);巴氏合金堆焊层的磨损机理为磨粒磨损。CMT堆焊技术可有效提升巴氏合金的硬度和耐磨性。     

川西磷石膏保温、调湿功能属性研究

本文研究了川西两种磷石膏(白、黑各一种)的保温、调湿功能属性.其导热系数分别为0.1213 W/m·K、0.2211 W/m·K;密闭条件下饱和吸水时间随温度升高而变短,且成线性关系.磷石膏的吸水率随温度的上升而增大,此过程是一个吸热和熵增的过程.常温敞开条件下,磷石膏在白天温度高湿度低时放水,晚上温度低湿度高时吸水,具有一定的调湿功能.应用差示扫描量热分析法(DSC)对磷石膏进行了试验分析,结果表明其吸热量随温度升高而减少.