滚塑模具内表面传热系数与模具转速间关系的研究

研究了单轴转动的圆筒形滚塑模具在加热阶段其内表面传热系数与模具转速之间的关系,首先为滚塑工艺的加热阶段建立一个简化的传热模型,然后通过MATLAB软件求解了该模型的微分方程,从而将实验测得的加热时间转换成模具的内表面传热系数.在模具静止和转速较高的工况时,模内粉料的状态是确定且不随时间改变的,因此可通过FLUENT软件...     

加热过程的滚塑模具内表面传热系数的计算

给出了2种计算加热过程的圆筒形滚塑模具内表面传热系数的方法。第一种方法是利用模具表面和内部温度的实测值通过模具内部空间的热平衡方程计算出其内表面传热系数。第二种方法是借用回转窑内物料与壁面间传热系数的理论公式来计算滚塑模具内表面的传热系数。在模具内部无粉料和装有0.21 kg粉料的情形下,分别用这2种方法计算了模具内表面瞬时的传热系数和平均的传热系数,并应用流体力学的边界层理论解释了内表面传热系数随时间的变化规律。然后将第一种方法计算所得的平均传热系数整理成努塞尔数与普朗特数的无量纲准则式N_u= 45.73 P_r ^-0.55,其适用条件为绕中心轴转动的轴向长度大于内径的圆筒形滚塑模具。结果表明,随着模具内装有粉料的体积百分比的增大,其内表面的平均传热系数减小,同时上述2种方法计算的平均传热系数也吻合得越来越好;如果粉料的体积百分比不低于62.4 %,那么第二种方法计算结果的相对误差不超过20 %。     

滚塑工艺在加热阶段的两种传热模型的比较研究

为一个圆筒形滚塑模具在其内部粉料开始熔融之前的加热阶段建立了两种传热理论模型.在第一种传热模型中,将模具内的空气当作主要相的流体,将粉料当作次要相的流体.采用FLUENT软件中多相流模块的Mixture模型对模具内的流动与换热进行仿真计算.第二种传热模型是一种简化的传热模型.即忽略模具的结构形状和温度梯度,同时假设模具...     

滚塑工艺加热阶段的传热模型的解析解

对从滚塑模具开始受热到其内部粉料开始熔融之间的加热阶段建立一个传热理论模型。在该模型中,忽略模具、内部空气和粉料的温度梯度,即各自只有一个随时间变化的平均温度。将模具的内部分成内部空气区域和粉料区域。内部空气和粉料在与模具发生对流换热的同时,这两者之间通过掺混也在发生对流换热。根据能量守恒原理,对模具、内部空气和粉料分别列出热能平衡方程式,然后通过简化和求解常微分方程组得到了它们平均温度的解析表达式。由此计算所得的内部空气温度与其实验结果吻合的较好,从而证明了此传热模型及其解析解的准确性。     

一种用于设计电加热滚塑工艺的传热计算方法

首先针对一个空模具以及生产4种不同厚度的氢气瓶内胆的电加热滚塑工艺,通过实验分别测量了模具表面和模内的温度、加热时间和耗电量,并据此计算了在这5种情形下的加热效率和放大系数。然后提出了一种用于设计电加热滚塑工艺的计算方法。即在模具的材料和质量、模内粉料的物性和质量、工艺参数确定后,先计算出有效热能,接着根据放大系数初步估算出在加热阶段电热丝需发出的热能,并由此得出满负荷的加热功率和电热丝的长度。然后利用static bed模型通过FLUENT软件仿真计算出加热时间和电热丝实际需发出的热能。以一个中空立方形的塑料制品的电加热滚塑工艺为例说明了该方法的应用步骤,并研究了满负荷的加热功率和模具材料对加热效率、加热时间和电热丝实际需发出的热能的影响。结果表明,加热效率随氢气瓶内胆厚度的增加而下降,加热时间随着满负荷功率的增大而减少的速率变得越来越慢。采用钢制模具的加热时间比采用铝制模具更长,电热丝也需发出更多的热能。     

滚塑烘箱内空气和模具温度分布均匀性的仿真研究

本文为在进气道里装有调整叶片的滚塑烘箱建立了2 种传热模型。一种是烘箱内不包含滚塑模具的无模具模型,目的是从理论上研究烘箱内部空气温度分布的均匀性与叶片转角间的关系;另一种是考虑滚塑模具的大小及转动的有模具模型,目的是从理论上研究模具表面温度分布的均匀性与叶片转角间的关系。结果表明,基于这2种传热模型,通过FLUENT软件对滚塑工艺的加热过程进行了数值仿真,将上、下叶片均设置为水平方向可使得烘箱内部空气的温度分布最均匀,将上、下叶片的转角分别设置为0 °和20 °可使得2 m长模具的表面温度分布最均匀;另外通过该仿真研究,还得到了当上、下叶片均设置为水平方向时模具表面温度分布的均匀性随模具长度的变化规律。     

滚塑成型工艺加热阶段的数值研究

为一个球形中空塑料制品的滚塑成型工艺的加热阶段建立了一种新的流动与传热理论模型,并采用Fluent软件对其进行数值计算。该理论模型将模具的导热、塑料层的导热和随后的熔融以及内部空气的自然对流换热耦合起来求解。数值计算所得的加热时间、模具外壁面温度和内部空气温度都与实验结果吻合较好,从而证明了本理论模型的有效性。最后采用该理论模型分别计算了在不同外部加热温度、外部对流换热系数以及塑料粉末层厚度下的加热时间,从而确定了这些参数对加热时间的影响,并得出了提高外部对流换热系数比提高外部加热温度能更有效地缩短加热时间等结论。     

滚塑制品表面气孔的影响因素研究

利用双螺杆挤出机和磨粉机将线型低密度聚乙烯加工成滚塑用粉体,然后采用模拟滚塑加工的方式,研究了粉体粒径、加工温度和时间等3个因素对滚塑制品表面气孔数量的影响,并进行了正交实验分析。结果表明,粉体粒径越小,越容易通过提高加工温度来消除表面气孔,但粒径较小的粉体不利于滚塑成型;粉体粒径越小,加工时间对表面气孔数量的影响越大,延长加工时间可在一定程度上减少表面气孔数量,但效果不明显;加工温度对表面气孔数量的影响最为显著,提高加工温度可完全消除表面气孔,是首选的消除滚塑制品表面气孔的方法。     

鼓泡塔列管传热系数的测量与估算

在φ500 mm×5000 mm的冷模实验装置中,使用自制传热探头,对无内构件的空塔和安装31根竖直换热列管的鼓泡塔内列管传热系数进行了测量.实验表明,列管传热系数随表观气速的增加而增大,传热系数沿径向呈抛物型分布,垂直列管内构件的加入使得传热系数的径向分布变得更为陡峭.基于表面更新理论,结合鼓泡塔内气含率和液速分布的测量及计算结果,提出了计算传热系数的数学模型.该模型既可以用于空塔的局部传热系数与平均传热系数计算,也可以用于安装列管束的局部传热系数与平均传热系数计算.模型计算值与实验数据符合良好,最大相对误差为5.62％.     

一种新型受热面传热和流动特性的数值模拟及实验研究

针对余热利用过程中低温热源的含尘量高、不连续及不稳定等特点, 提出了一种新型菱形受热面结构。在传热过程中, 该受热面表现出管束叉排布置的特征, 传热过能力较强, 流动阻力较大, 壳侧对流换热表面传热系数较高。在实施吹灰过程中, 该受热面呈现出管束顺排布置的特征, 易清洗, 吹灰效率高。采用数值模拟和实验方法研究了新型受热面结构的传热和流动特性, 给出了壳侧的Nusselt数和摩擦因子随Reynolds数的变化规律。实验结果和数值分析均表明, 该受热面能够适应现有余热利用过程的基本要求, 在便于清灰和除垢的同时实现高效传热。     

间接加热式列管回转干燥机传热系数的测试方法

在对列管回转干燥机内传热过程进行深入分析的基础上,设计了简便、可靠的实验系统,并运用非稳态传热理论导出列管壁面与物料颗粒间的传热系数与被测量参数的关系式,从而建立了一套用于间接加热式列管回转干燥机的加热管壁面与物料颗粒间传热系数的测试方法。实验装置的传热系数测量结果显示,列管壁面与颗粒间的瞬时传热系数随筒体转动呈现周期性的变化规律,随着列管位置的升高,传热系数呈逐渐降低的趋势。通过对测试结果的误差分析表明,对传热系数测量精度影响最大的因素是紫铜管表面积,其余依次为壁面升温速率、加热电流、列管壁面温度和物料温度的测量。对常见的6种运行工况的传热系数测试结果进行了可靠性分析,结果表明,所产生的最大相对误差小于3.5%,壁面升温速率的测量误差是总误差的主要构成部分。     

Estimation of surface diffusion coefficient in liquid phase adsorption

An estimation procedure of surface diffusion coefficient, D_s, in liquid phase adsorption was proposed. The procedure is based on a restricted diffusion model, in which D_s is correlated with molecular diffusivity by considering a restriction energy due to an adsorptive interaction between adsorbates and adsorbents. In some adsorption systems, D_s of different adsorbates could be calculated with an error less than about 50% from only one datum of each adsorption equilibrium constant. Irrespective of temperature, the procedure, can be applied for the estimation of D_s even in a wide range of D_s of about 4 orders of magnitude.     

换热器壳程局部传热系数的测定方法

提出了一种适用于气体在换热器管束间的局部表面传热系数的实验测试方法。误差分析表明,该方法所产生的最大相对误差为5.11%;分别对空气纵向和横向冲刷正方形与正三角形2种排列方式的管束进行局部传热的实验和数值模拟研究,将实验结果、数值模拟结果与经验公式进行比较。研究表明:实验值与数值模拟、经验公式吻合较好,最大偏差小于10%;综合误差分析与实验结果比较,表明该方法简单、方便,并且可靠。     

超疏水表面微通道内水的传热特性

微通道传热效率高但流动阻力大,超疏水表面因其与水具有滑移边界而表现出低流阻的特征,在微过程中具有应用前景。利用化学刻蚀法制备出具有微纳米阶层结构的铝基超疏水表面微通道(内径为0.68mm)。在超疏/亲水微通道内进行了水的流动传热实验研究,并将结果进行对比。研究发现存在于超疏水表面微纳米结构里的气泡层减小了水的流动阻力,也降低了表面传热系数,但降低程度明显小于流动阻力的降低,传热系数高于考虑纳米气泡层计算的传热系数。因此认为在水的滑移速度作用下,凹穴中微纳米级气泡内产生了气体的涡旋流动,一定程度上增强了传热效果。     

换热器用多孔管沸腾传热物理模型比较

多孔管是一种新型高效强化沸腾传热的换热管,对其沸腾传热的物理模型的研究是深刻理解其强化传热机理和今后改进该技术的前提。通过总结国内外相关研究工作,介绍了烧结型和机加工型多孔管沸腾传热的物理模型。重点分析了多孔层特征参数(多孔层厚度、当量半径和孔隙率)对强化传热的影响。同时对各种模型的优缺点进行了分析归纳,探讨了多孔管沸腾传热物理模型研究的发展方向,对今后的发展提出了自己的建议。     

一种新型受热面飞灰颗粒的沉积特性

以一种余热锅炉中新型的受热面为研究对象,采用实验研究和数值模拟的方法研究其飞灰沉积特性。建立了菱形受热面飞灰颗粒的沉积模型,对飞灰颗粒的反弹、黏附及脱落过程进行预测,并与叉排管束和顺排管束的含灰烟气流的速度场、温度场和飞灰颗粒沉积率进行比较。结果表明,菱形受热面在换热和飞灰沉积方面优势明显。沉积主要集中于受热面左上部,颗粒由于惯性碰撞在迎风侧沉积。相同速度下,随颗粒粒径增加沉积率先增大后减小,在3 m·s^-1的烟气流速下颗粒直径为5 μm时飞灰颗粒沉积率最高,为9.49%。保持粒径不变,随速度增大沉积率逐渐降低。