隔板高度对螺旋隔板套管换热器的影响

采用计算流体力学方法对螺旋隔板套管式换热器壳侧的传热和阻力特性进行模拟,建立了螺旋升角为40o、螺旋隔板高度分别为b, 3b/4, b/2, b/4和b/8 (b为螺距)的换热器模型,分析了螺旋隔板高度对壳程流体传热的影响. 结果表明,相同壳程工质体积流量下,换热器的壳程总换热量、换热系数和阻力系数随隔板高度增加而增加,单位长度压降随隔板高度增加而减小. 隔板高度为b, 3b/4和b/2时比隔板高度为b/8时的换热系数分别提高7.83, 3.68和3倍,壳程进出口压降分别减少98%, 97%和95%,但阻力系数却分别提高34, 15.3和5.3倍. 为提高螺旋隔板强化单管换热器的壳侧综合换热性能,其隔板高度应为1/2b~3/4b.     

螺旋隔板三维翅片管传热实验研究与数值模拟

文章对冷却水在换热器管程流动并与壳程的热油逆流换热条件下,对螺旋隔板三维翅片管换热器的传热与压降性能进行了实验研究,并与光滑管进行了对比。在相同壳程Reynolds数下,三维翅片管的壳程Nusselt数是光滑管的2.2—2.9倍,而压降是光滑管的2.3倍左右。采用计算流体力学软件F luent 6.0对螺旋隔板三维翅片管和光滑管换热器进行了数值模拟。结果表明,螺旋流条件下光滑管表面速度矢量均匀、稳定,而三维翅片表面的速度矢量因翅片激发流体而产生湍动和不规则的二次流,从而强化了流体的对流传热。对于螺旋隔板三维翅片管换热器,壳程Nusselt数和压降的数值模拟结果与实验计算值吻合良好,最大偏差分别为6.3%和9.8%。     

非相变固体蓄热材料的蓄放热特性

搭建了低谷电蓄能蒸汽发生换热测试系统,采用数据记录仪、Hot Disk热常数分析仪等仪器检测了刚玉球等非相变固体蓄热材料的热物性。通过实验与模拟相结合的方式,研究了粉煤灰、氧化镁、刚玉砂、刚玉球等材料的蓄放热特性。分析了蓄热材料种类和粒径大小对蓄放热特性的影响,得到了不同材料的蓄热密度和综合换热系数等关键参数。结合FLUENT非稳态模拟方法,模拟了蓄热体在不同材料粒径下的蓄热和放热温度场变化规律。结果表明：刚玉球能够提供充足连续的热量,可以作为一种性能良好的蓄热材料进行应用;随着刚玉砂粒径的增大,其蓄热密度和综合换热系数会增大,有效放热时间也会延长。     

带隔板复合装药结构对双层罩毁伤元成型的影响

针对带隔板复合装药爆轰波控制问题,利用LS-DYNA软件仿真研究了不同隔板参数及复合装药结构参数对爆轰波传播及作用过程的影响;结合X光成像试验验证并通过仿真研究了双层药型罩在不同装药结构参数下的成型规律。结果表明,随着隔板厚度及复合装药高度的增加,复合装药爆轰波由球面波向V形波转化,使得双层药型罩从包覆式侵彻体向杆式侵彻体转换;其中侵彻体的头部速度和长径比与隔板厚度、装药高度、炸药性能呈正相关,与隔板半径、隔板底部距起爆中心位置、内外层炸药直径比呈负相关,当隔板厚度为0.114～0.142倍装药口径、隔板半径为0.400～0.429倍装药口径、隔板底部距起爆中心位置为0.100～0.129倍装药口径、复合装药高度为0.971～1.257倍装药口径、内外层炸药直径比为0.77～0.83时,杆式侵彻体成型较好。     

涡流分级机蜗壳内水平隔板对其流场的影响

为了探究蜗壳结构对涡流空气分级机流场特性的影响,文中利用Fluent软件对蜗壳内增加不同数目水平隔板的涡流空气分级机流场进行数值模拟。研究表明:蜗壳内水平隔板数目对流场速度以及环形区湍流耗散率有不同影响,存在临界隔板数使流场轴向速度分布均匀,在本文条件下的临界隔板数为3;在蜗壳中增加水平隔板可以对转笼外柱面处切向速度产生不同影响,在文中条件下增加1—3层水平隔板可以在一定程度上减小转笼切向速度与气流切向速度的差值,从而改善转笼叶片间的惯性反漩涡;随着隔板数的增加,湍流耗散率得到显著提高,物料分散性变好;涡流空气分级机的结构设计中应当考虑水平隔板对分级流场的影响。     

基于金属氢化物高温蓄热的氢热耦合传递机理

目前大多数可再生能源如太阳能具有间歇性和不稳定性的问题,因此高效蓄热技术成为了发展太阳能的一个关键途径。金属氢化物高温蓄热技术作为热化学蓄热中最有前途的方法之一,受到了人们的广泛关注。为了实现金属氢化物高温蓄热技术的工程应用,明确其氢热耦合传递机理至关重要。本研究采用数值模拟的方法,通过建立反应器的多物理场耦合模型,讨论了不同时刻下床层内部参数的分布,得到了反应锋面的形成和移动机理以及非均匀反应的形成机理;此外,结合反应器内部氢压、接触热阻和床层热阻的变化规律,明确了不同阶段下金属氢化物高温蓄热技术的控制环节;最后,依据金属氢化物高温蓄热技术的工程应用挑战,提出了相应的研究策略。     

螺旋隔板套管换热器壳程传热与压降的数值模拟

以水-润滑油换热为对象,对螺旋隔板套管换热器的壳程传热与压降性能进行了实验研究与数值模拟。通过威尔逊图解法获得了管程的传热系数,并计算出了壳程的努塞尔特准数。采用Fluent软件模拟了润滑油在螺旋隔板套管换热器壳程层流流动时的流场、温度场以及传热与压降性能。结果表明,流体在螺旋隔板换热器的壳程流动均匀,在隔板附近没有返混和流动死区,但温度梯度最大。在相同雷诺常数下,壳程的努塞尔特准数和压降模拟值分别比实验值高1.3%～8%和4%～38.1%,模拟值与实验值吻合较好。     

新型太阳能混合蓄热罐的放热特性

针对单罐系统的放热效率普遍较低,在单罐的基础上进行改进,增加一个壳管式相变换热器,构成单罐混合蓄热罐。建立了单罐混合蓄热罐的数值模型,将数值模拟结果与实验结果进行对比,研究了相同情况下混合蓄热罐与常规斜温层蓄热罐在放热特性方面的差异,并探究入口熔融盐速度和石英石颗粒直径的变化对蓄热罐放热特性产生的影响。结果表明,在入口熔融盐速度u_in=2.0×10^-4m/s下,混合蓄热罐的放热性能比常规斜温层蓄热罐更优;随着入口熔盐速度的增加,蓄热罐的总放热时间、有效放热时间以及放热效率均下降,并且混合蓄热罐中不同速度与放热效率有一定的比例关系;相对于常规斜温层蓄热罐,石英石颗粒直径的变化对混合蓄热罐放热性能的影响很小。     

蓄热段长度对流向变换催化燃烧反应器性能影响的模型研究

在建立低浓度挥发性有机化合物VOCs催化燃烧流向变换反应器一维非均相模型的基础上,编写Matlab程序对模型进行求解。分析在不同的表观气速下,反应器蓄热段长度对反应器性能的影响,着重研究大气速条件下反应器的最佳床层结构比例。计算结果表明,不同的蓄热段长度对反应器性能有很大影响。对于直径0.2 m的反应器,小气速条件下,反应器内最高温度随着蓄热段长度的增大而降低,大气速条件下则相反。在表观气速为0.15 m·s^-1和床层结构比例为1.2~2.0条件下,反应器能达到最佳操作状态。     

新型肋片管式相变蓄热结构的数值模拟

在相变材料的物性、传热边界条件给定的条件下,利用FLUENT软件对一种新型肋片管式相变蓄热体进行了融化过程模拟分析.模拟结果显示:翅片高度一定时,相变材料的温升和液相分数的增长随时间延伸先快后慢,大部分相变材料的融化集中在一个特定的温度段内;融化时间一定时,两者又随肋片高度的增长而减小.     

砂砾用于太阳能斜温层罐填料的蓄热特性

建立了间接接触式显热蓄热实验台,对不同粒径的砂砾用于太阳能显热蓄热斜温层单罐填料的蓄热特性进行了研究.实验台蓄热装置为一圆柱形罐体,内部按六边形蜂窝状布置了19根不锈钢管.选用空气作为换热流体,流经钢管内部通道传热,钢管外部用于与罐体内的砂砾相接触.选取了4种砂砾:细砂、中砂、滤砂和粗砂进行实验.结果表明,空隙率是影响砂砾蓄热性能的重要因素,而不是密度或粒径.其中,粗砂空隙率最低,蓄热效果最好.对于砂砾等基本物性变化不大的材料,不同蓄热温差下,蓄热效果相同.采用空气作为换热流体,蓄热效率较低,需要降低空气流速或者加长管段以强化换热.实验结果与二维简化数值模型进行对比,结果吻合良好,该模型可用于进行大型蓄热罐蓄热性能研究.     

一种有效的潜热储能球床放热性能的数值分析方法

针对潜热储能床的数值计算,研究了现有多孔介质模型应用于该问题模拟时的不足, 提出利用等效显热容处理相变问题的方法,并将其应用于潜热储能床放能过程的数值模拟中,这样使模型得到极大简化,并且较其他模型能更全面地反映储能床中的相变换热与换热流体流动的信息。将数值计算的结果与实验数据进行了对比,两者吻合很好。同时,通过对储能床中的温度分布及换热流体的流场分析, 探讨了影响潜热储能床放热特性的因素。     

太阳能热化学储能研究进展

太阳能热发电技术对缓解全球资源紧张和改善环境有广阔的应用前景,大规模高温无损储热是太阳能热发电系统的关键。本文通过对显热储能、潜热储能和热化学储能3种热能储存方式的比较,认为热化学储能方法由于储能密度高,且可长期在环境温度下无热损储存,因而为太阳能热发电中的高温热能储存提供了一种潜在的方法。并对热化学储能在太阳能热力发电的应用上进行了技术经济分析,综述了几种有前景的热化学储能体系的研究进展,总结了各种储能体系的现存问题。根据热化学储能方法在实用化过程中存在的技术经济问题,指出了热化学储能技术的未来研究方向是储能反应器的设计、能量储存/释放循环性能探究、储能体系的选择及热化学储能系统的中试放大研究等。     

太阳能热水相变炕体蓄放热性能及影响因素

提出一种太阳能热水相变蓄热炕的新型供暖系统，系统无须设置水箱，仅使用炕板与相变材料作为蓄热装置，可有效提高供暖效率。基于Fluent数值模拟平台，建立相变炕的二维非稳态传热模型，研究相变炕的蓄放热性能，并与混凝土炕的热性能进行对比；还分析了相变材料的相变温度和潜热对相变炕蓄放热性能的影响。结果表明，在设定工况下，与混凝土炕相比，上炕面的日间与夜间稳定温度分别提高2℃和4℃，上炕面最大温差由3.7℃降至0.8℃，全天得热量提高了66.36%。因此，相变炕具有上炕面温度较高、温度分布均匀、得热量大以及保温性能好等优点；提高相变温度，炕体得热量会有所减少，但对提升上炕面温度作用显著；增大相变潜热，可以显著提高炕体得热量，但对提升上炕面温度作用不明显。     

乙烯储气瓶泄漏扩散数值模拟研究

乙烯是重要的化工原料,且属于易燃易爆气体.由于其大量的应用,在储存与运输过程中容易出现泄漏问题.本文基于有限体积方法建立了其泄漏扩散的模型,得出了其数值计算方法.通过模拟分析得到了乙烯的泄漏扩散规律.分析结果可以为处理该类气体的泄漏扩散事故提供参考.     

太阳能热泵供暖技术综述

回顾了国内外太阳能热泵的发展过程,介绍了太阳能热泵地板辐射采暖系统主要设备太阳能集热器、蓄热设备、地板采暖系统、控制系统、运行方式的组成和结构形式,论述了太阳能热泵的技术原理和特点以及在供暖方面的应用等。针对当前太阳能热泵供暖系统有待解决的问题进行了分析和探讨,结果表明把热泵技术与太阳能热利用技术结合可提高太阳能集热器效率和热泵系统性能,同时能解决全天候供热问题。     

基于太阳能蓄热过程的甲烷二氧化碳重整研究进展

热化学储能技术因为其储能密度高、热损小、能长距离运输等优点而成为保证太阳能长久稳定供应的关键技术。本文对基于甲烷二氧化碳重整反应的太阳能热化学储热系统研究现状进行了回顾,重点讨论了甲烷重整催化剂、重整反应器以及储能系统整体的传热特性等3个方向的研究进展。指出新型高效催化剂以及反应器开发和性能测试是目前该领域的主要研究方向。发现辐射热损失、非均匀温度分布特性、辐射热流的时变波动特性,以及由此造成的能量与化学反应的不匹配限制了热化学系统能量储存效率的进一步提高,并提出催化剂的催化特性与物性/结构参数依变关系,反应器辐射吸收特性、传热传质特性和反应特性之间的相互作用机制,以及系统时变动态特性与反应物流/辐射能流的匹配关系是建立甲烷重整热化学储能系统优化设计理论亟待解决的关键问题。     

热化学储能的研究现状与发展前景

综述了热化学储能方法的基本原理及特点,并对几种有应用前景的热化学储能体系的研究现状及现存问题进行了评述,包括无机氢氧化物的热分解、甲烷-二氧化碳重整、氨基热化学储能、金属氢化物分解和水合盐分解。结果表明热化学储能方法由于储能密度高且可长期无热损储存等独特优势在太阳能热力发电、高温余热回收等大规模兆瓦级储热领域具有广阔的应用前景。同时基于热化学储能方法在实际应用中存在的诸多问题,指出热化学储能未来的研究方向。     

Preparation and performance study of cordierite/mullite composite ceramics for solar thermal energy storage

The employment of solar energy in recent years has reached a remarkable edge. It has become even more popular as the cost of fossil fuel continues to rise. Energy storage system improves an adjustability and marketability of solar thermal and allowing it to produce electricity in demand. This study attempted to prepare cordierite/mullite composite ceramics used as solar thermal storage material from calcined bauxite, talcum, soda feldspar, potassium feldspar, quartz, and mullite. The thermal physical performances were evaluated and characterized by XRD, SEM, EPMA, and EDS. It was found that the optimum sintering temperature was 1280°C for preparing, and the corresponding water adsorption was 11.25%, apparent porosity was 23.59%, bulk density was 2.10 mg·cm^?3, bending strength was 88.52 MPa. The residual bending strength of specimen sintered at 1280°C after thermal shock of 30 times decreased to be 57 MPa that was 36% lower than that before. The thermal conductivity of samples sintered at 1280°C was tested to be 2.20 W·(m·K)^?1 (26°C), and after wrapped a PCM (phase change materials) of K₂SO₄, the thermal storage density was 933 kJ·kg^?1 with the temperature difference (ΔT) ranged in 0‐800°C. The prepared cordierite/mullite composite ceramic was proved to be a promising material for solar thermal energy storage.