一维炉衬不稳定态传热的数值计算(1)

根据能量平衡原理导出利用节点网络方程组求解一维炉衬不稳定态传热的数学模型。按照通常的间歇式工业炉的工况因素,列出3种边界条件(按预定升温制度升、降温,按固定热流升、降温,空炉随炉冷却)用FORTRAN语言编制成通用程序。为了提高计算结果的精度,程序编制时考虑了对炉衬材料的导热系数和比热的温度修正。计算结果详尽(每一计算所在时间间隔内的计算结果包括炉衬各层分界结点的温度、内表供热流量、外表散热流量、以及整个作业周期内的累积量和炉衬的蓄热量)。     

环形加热炉二级优化控制系统的应用

建立了基于PLC和过程控制机的环形加热炉二级优化控制系统,实现了管坯加热过程数学模型在线优化控制,该控制系统包括物料跟踪、温度跟踪、炉温和空燃比优化设定、待轧控制、加热质量管理等功能模块,在实际生产中运行稳定,产品质量、产量和能耗水平达到了预期效果。     

半导体封装快速养护炉辐射传热分析

半导体封装快速养护炉是半导体封装过程中的一个关键设备。半导体封装粘结工艺养护过程要术炉内温度均匀分布,现有养护炉不能满足这一要求。对养护过程炉内温度场进行理论分析．对于正确认识现有养护炉存在缺陷的原医具有重要的意义。通过对某养护炉炉内加热器表面与炉壁表面辐射换热分析发现,通过加热器与炉壁表面辐射换热的净交换功率小于加热器总功率的5%。从而证实,在进行养护炉温度场传热分析时．起主导传热作用的是传导传热方式,辐射传热方式可以被忽略。     

电阻炉升温时间的探讨

电阻炉的空炉升温时间是电阻炉的一项重要考核指标。在当前电阻炉的设计中减少电阻炉的升温时间也是一个重要的课题。但是升温时间的计算在目前仍是一个问题,没有一个较理想的公式,目前沿用的公式是:t=Q/P其中:Q是电阻炉在稳态时的蓄热;P是电阻炉的额定功率。其结果与实测相差很远,并且对如何减少电阻炉的升温时间没有指导意义。本文主要是从一维半无穷边界平壁问题着手,得到一个较简单的公式:u(0,t)=2/π~(1/2)·P/Cλγ~(1/2).t~(1/2)通过对该公式的适用范围的探讨,及对各种电阻炉升温时间的实际计算应用,指出了减少电阻炉升温时间应着手改进的方面。对电阻炉的节能有一定的理论指导意义。     

基于非定常模型的黑体炉模糊PID控制

通过黑体炉升温实验发现,工作于高温状态的黑体炉是一个典型的非定常线性系统,其特性随炉内温度变化而变化,常规PID控制达不到令人满意的控温要求,导致黑体炉炉温难以稳定。提出了模糊自适应PID算法,通过模糊推理实时调整PID控制参数,从而实现对黑体炉炉温的稳定控制。仿真结果表明,该方法无振荡,超调量小,控制稳定,具有良好的适应性。     

UHP电弧炉炉壁衬合理厚度的探讨

通过分析UHP电弧炉内热流强度产生的热冲击应力对炉衬使用寿命所产生的影响,提出了通过计算炉壁衬极限升温速度,结合热阻校验的方法,计算UHP电弧炉炉壁衬合理厚度。经过实际工程应用证明该方法所计算炉壁衬厚度比较合理。     

工业电阻炉温度模糊控制系统设计与实现

电阻炉是热电工艺过程中应用最广泛的电加热设备,其工作原理是利用电流将电能转化为热能来加热工件或物料。因现代快速发展的控制技术,传统的具有单向性升温、惯性和滞后特点的电阻炉炉温控制已满足不了用户的需求。针对上述特点,选取适当的模糊控制算法设计模糊控制器,将其引入到温度控制系统中,从而实现运用模糊控制技术来完成对电阻炉温度稳定控制的目的。最后通过MATLAB软件对设计的模糊模型进行仿真实验,表明了该模糊控制系统能高效、安全的控制电阻炉温度,性能稳定。     

列管式固体氯化钠蓄冷换热器动态分布参数分析

为研究列管式固体氯化钠蓄冷换热器在超临界压缩空气储能系统中的工作性能,将整个蓄冷换热器等效为所有单根换热管的并联,对单根换热管以及管外氯化钠划分微元,对每个微元列出控制方程,根据实际运行时蓄冷换热器在蓄冷、保冷、释冷过程不同的输入参数进行离散求解,最终得到了在蓄冷、保冷及释冷过程中蓄冷换热器不同时刻空气温度分布、氯化钠温度分布、出口质量流量、散热量、局部换热系数、局部换热量等参数。结果发现,空气出口质量流量发生波动,蓄冷时小于进口流量,释冷时大于进口流量;空气在管内进行跨临界流动换热时,在空气温度达到准临界温度时换热系数最大,且由于在准临界温度附近空气比热容先增大后减小,空气温度上升速率先减小后增大;氯化钠初始温度分布的不同导致保冷结束后换热器各位置氯化钠温度变化不同。本文研究揭示了超临界空气在列管式固体氯化钠蓄冷换热器内的流动传热规律,为间接式蓄冷换热器在超临界空气储能中的应用提供了理论基础。     

利用快速升温大尺寸热重分析对松木热解特性的研究

设计搭建了能实现快速升温功能的大尺寸热重分析(macro thermo-gravimetric analyzer,macro-TGA)实验台,对大尺寸松木样品的热解特性进行了研究.该实验台可以对大尺寸样品(1～40 mm)热解过程的质量、温度信号进行在线测量,有快速升温和匀速升温两种工作模式,其中快速升温模式瞬时升温速率可达2 500℃/min,匀速升温模式升温速率可设定为1～40℃/min.实验结果表明,快速升温模式下热解目标温度为700℃时,5 mm样品热解反应达到80%转化率用时小于2 min,远小于20℃/min匀速升温工况时的9 min.对于尺寸小于10 mm的样品,其热解过程由反应动力学控制,对于尺寸大于20 mm的样品,热解由样品内部的传热控制.采用单组分一步全阶段一阶反应模型对5 mm样品的热解动力学参数进行了求解,结果表明,随着目标温度的上升,样品热解活化能下降,反应活性上升.     

气流床气化炉内气体浓度的分布规律

常压条件下,在两喷嘴对置热模试验平台上,对含碳化合物(柴油)的气化过程进行了试验研究.在不同的氧油比条件下,用水冷不锈钢取样探头在炉内3个轴向位置和合成气出口位置取样,气体经预处理系统后,用质谱仪分析主要气体(O2、CO2、CO、H2和CH4)的体积分数.研究了不同试验条件下的气化炉升温过程,以及稳定工况下气化炉内不同径向位置气体分布规律.结果表明,喷嘴平面附近,升温速率以1 000℃为界限,明显地分为两个线性区,CH4体积分数可作为指示气化炉温度的指标.最佳氧油比为0.90～1.20 m3/kg左右.     

低温热水辐射地板稳定升温计算模型

针对地板稳定升温过程,根据热平衡原理建立地板升温计算模型,给出地板升温表达式,利用该式可方便快捷地预测地板升温时间及地板终值温度。为验证方程有效性,通过改变供水温度、管间距、初始温度条件,将地板升温测试数据与方程计算结果进行比较,显示两者最大误差为5.8%,因此可将该模型用于实际;同时实测与计算结果一致显示地板升温过程为指数变化规律。     

不完全冻结式冰盘管融冰过程中环水温度的变化特性

通过不完全冻结式冰盘管融冰过程的实验研究，分析了水平排列管束外环水温度的变化特性，得出了融冰后期环水升温的过程存在一个升温平台的结论，进而研究了不同初始蓄冰量等因素对环水温度变化特性的影响。     

单颗粒玉米秸成型燃料管式炉燃烧特性实验

为了设计和优化玉米秸成型颗粒燃烧机,在卧式管式炉中实验研究了燃烧条件(炉温、颗粒长度、空气流量)对单个玉米秸成型颗粒燃烧过程的影响。结果表明:炉温700℃时,固体的熔融和烧结会阻碍燃烧过程;成型颗粒内部温度和炉温有一定的差别,各温度(500～900℃)下燃烧灰的水溶性较低,均13%;成型颗粒长度(20～50 mm)、空气流量(150～550 L/h)对燃烧过程的影响很小;与木质颗粒相比,玉米秸成型颗粒热解强度低,燃烧时间更长。实验结果将为秸秆颗粒燃烧机的设计和优化提供参考。     

PCM蓄冷球蓄冷过程的动态研究

针对蓄冷空调用蓄冷球,建立三维蓄冷球的物理模型和数学模型,利用ANSYS-FLUENT对蓄冷球内相变材料(PCM)的凝固过程进行了数值模拟。分析了蓄冷球半径、载冷剂温度和蓄冷球球壳材料对蓄冷时间及蓄冷特性的影响。结果表明:当蓄冷球半径和载冷剂温度相同时,蓄冷球材质的导热系数越大,完成蓄冷的时间越短。当蓄冷球的半径为35 mm,载冷剂温度分别为2℃、3℃、4℃、5℃时,与载冷剂温度为5℃相比,前者的蓄冷时间分别减少了58.72%、48.09%、29.70%。本研究对蓄冷空调用蓄冷球的蓄冷过程优化有重要的指导意义。     

箱式电炉透烧时间的研究

为了建立新的加热时间,作者对箱式电炉中钢的透烧时间进行了测量。测量了不同钢材(碳钢、合金钢)、不同直径试样,在不同加热情况下,观察了炉温、工件表面、工件心部的温度变化,并绘制了不同情况下的升温曲线。 实验结果表明: a.对于批量生产和随炉升温的情况下,烧透时间: t_1 t_2≈O.4d b.这个时间比目前使用多年的加热时间短 c.在目前测试水平和条件下,碳钢和合金钢的透烧时间是相同的,不 存在合金钢导热系数低,透烧时间长的问题。     

基于相变蓄热和热电转换的低品位热能热/电联合回收实验研究

针对低品位热能回收,提出一种采用相变蓄热及热电转换技术以实现热能/电能联合回收利用的新方法,回收的热能用于加热连续供给的冷媒水并同时发电。搭建实验系统对其热/电回收性能进行实验研究,结果表明:综合相变材料(PCM)温度及温差变化曲线可较好地反映出系统的相变蓄热规律,冷媒水温升及热电转换量明显且存在由PCM相变效应引起的平稳变化段,占PCM主要相变阶段的16.7%。增加冷媒水流量及热电转换单元(TEM)数量会降低冷媒水温升、提高热电转换量。冷媒水流量、热源输入功率和TEM数量为影响热/电回收性能及蓄、放热时间比的主要因素。间歇性蓄、放热循环实验中冷媒水温升和热电回收功率分别稳定在6~13℃和0.020~0.085W,显示该文提出的热回收方法对间歇性热能回收具有较好的稳定性。     

基于碟式太阳能发电的β型斯特林发动机热性能数值计算

文章基于热腔与冷腔的余隙容积以及发动机的死容积,利用施密特模型,分析了GPU-3型斯特林发动机热性能的影响因素。分析结果表明:发动机的相位角α、温度比τ、死容积比χ和行程容积比k对自身的热性能影响较大;随着α逐渐增大,发动机的输出功率N呈现出先增大后减小的变化趋势,当α=80°时,发动机的循环功Wi和N均达到最大值,分别为167.24 J,6.97 k W;随着τ逐渐增大,N的下降速率逐渐增大,因此,τ越小越好,理想状态下的τ为0.245;随着k,χ逐渐增大,发动机的无因次功Z呈现出先增大再减小而后又增大的变化趋势,当0.6k1.6,1χ1.6时,Z变化不大,说明此时的Wi较为稳定。     

ZR_(JL)—100—13真空电阻炉通过省级鉴定

由江西电炉总厂研制的ZR_(JL)—100—13真空电阻炉于1987年12月通过省级鉴定。 该电炉为周期作业式,由炉体、真空系统、电气控制系统等组成。炉体结构为立式冷炉壁,全金属隔热屏和钼制加热元件。温度控制系统用磁性调压器作执行元件,配用英国欧陆公司的欧陆812型带微处理器的数字式程序控温仪表,对炉温进行编程及PID控制,可精确控制设定的工艺曲线。另配XWC—400型带PID调节器的电子电位差计记录电炉的炉温和作备用控温仪表,还配有TEM型电子调节     

主被动再生DPF系统中DOC涂层匹配性能研究

基于发动机试验台架,试验研究了不同氧化催化器(DOC)涂层、不同排气温度时,DOC对气态总碳氢(THC)、CO的转化效率和起燃温度的影响。确定了两种DOC涂层对气态污染物的转化性能:1#、2#DOC的THC起燃温度分别为175℃和162℃,CO起燃温度分别为149℃和151℃。排气温度高于220℃时THC转化效率均高于85%,排气温度高于190℃时CO的转化效率均高于95%,1#DOC性能略优于2#DOC。此外,在不同发动机工况、不同喷油速率下,评估不同涂层含量DOC进行DPF主动再生时的温升能力,结果表明:DOC的贵金属(PGM)涂层含量、涂层厚度均影响其转化碳氢化合物(HC)的能力;2#DOC的PGM含量更高,DOC氧化HC的速度更快,对喷射的HC更为敏感,因此2#DOC后温度上升速度更快,温度波动更大;1#、2#DOC的PGM含量均满足使DOC后温度达到目标再生温度的需求,两者最终的稳定温度逐渐趋于一致;此外,喷油速率影响DOC的升温能力,喷油速率小于40g/min时2#DOC升温速率高于1#DOC,喷油速率高于40g/min时1#DOC升温速率高于2#DOC。喷油速率为47.7g/min时,1#DOC的最大升温速率为8.540℃/s,2#DOC为7.401℃/s,两者差异达15%。     

新型离子渗氮炉

针对国内离子渗氮炉使用中常见的问题，从减少炉壁散热损失、增加底座承重能力、提高电极连接可靠性等方面提出了改进设计方案。新的设计中取消了大部分的炉壁冷却水夹层，增加了真空隔热层，升温时减少热量损失，降温时充入压缩空气强制对流冷却，配合快速冷却装置，增加导热系数，加快工件冷却速度。采用圆弧型封头底座，增大炉体承重能力，并改善气体流动的均匀性。输电阴极采用迷宫式屏蔽结构，作为绝缘体的熔铸云母全部屏蔽在钢制外罩之内，不会因放电而损坏；阴极与底座之间采用可靠的密封方式，长期使用不漏气。实际使用表明，新型离子渗氮炉可大大降低热量损失，增加承重能力，维护保养方便；输电阴极使用3年不用拆卸，工作稳定可靠，劳动生产率比常规的离子渗氮炉提高30％。