能量传递系统强化的热力学判据

审视了传热和传质强化以及能量传递过程系统优化设计方法,指出了强化能量传递过程推动力与降低能量耗散的矛盾。基于场协同原理和火用传递过程动力学理论,导出了火用传递速率与能量损耗(火用损)及其与能量传递过程推动力的热力学关系,表明了强化能量传递过程推动力与降低能量耗散矛盾的统一性。进一步给出优化设计能量传递系统的热力学判据。依此分析了热传导和对流传热单元过程的优化设计方法。结果表明,可以通过协调不同驱动力之间的关系及其驱动力的大小,实现强化能量传递和降低能耗之间的权衡。该热力学判据具有普适性,场协同原理和最小熵产原理为该判据特例。     

聚合物在挤出加工过程中的传热特性研究

分析了聚合物在挤出加工过程中热量传递模式 ,建立了热量平衡方程和热量传递的物理模型 ,实验测量了挤出机温控装置的总传热系数及胶料与机筒内壁的对流换热系数 ,并给出了该换热系数与边界环向滑移速度的关系。     

计及污垢影响的换热网络综合研究

利用换热网络进出口温度之间固有的线性性质,在理论分析的基础上,提出温度传递系数的概念,对换热网络温度波动的影响进行定量分析,从而确定温度波动在系统中的传递性质;计算温度波动在系统中产生的影响,进而获得需要改进换热网络的数据和信息.利用换热网络温度传递系数法计算的实例结果对于指导实际生产具有积极意义.通过温度传递系数可以较为明确地看出哪些影响因素占据主导地位、哪些影响因素较为次要,以方便工程技术人员及时、准确地测控各个影响因素.     

正弦波纹管强化换热的场协同分析

从场协同理论的角度分析流体在波纹管内流动与传热的情况,在等壁温条件,对管形按正弦规律变化的波纹管在不同周期和振幅下的换热,进行了数值模拟,分析速度场与温度梯度场的之间协同关系,讨论了其强化换热机制,证明只有在二者协同性好的情况下,才能增强其换热.     

换热网络合成中最大热回收量的计算

本文给出解析法求换热网络中最大热回收量的数学模型及计算方法。讨论了最小允许接近温度与最大热回收量之间的关系,编制了计算机程序,用实例进行了考核计算。     

考虑炉气散射特性的加热炉内辐射换热分析

考虑加热炉内燃烧产物的散射作用,借助辐射换热网络分析法,给出了吸收、发射和散射介质中炉膛系统黑度及辐射换热的基本公式,模拟计算了散射介质中系统黑度的变化.数值模拟结果表明,与忽略介质散射作用的简化描述相比,散射使得系统黑度值降低,炉膛总换热强度减弱.介质的散射作用越强,忽略介质散射导致的误差越大.     

交叉缩放椭圆强化换热管内流动和传热性能的数值研究

以交叉缩放椭圆强化换热管为几何模型,对管内的传热和流动进行数值模拟,计算结果表明,过渡段流场不同于直管段,纵向涡流较大,湍流强度和湍动能都较大,过渡段强化传热效果明显好于直管段,但阻力也增加了;并且发现随着椭圆长轴与短轴之比的增加,换热增强,为交叉缩放椭圆强化换热管在换热领域的实际应用提供了理论依据.     

居住空间辐射换热量的计算

给出了人体与空调环境的辐射换热的具体计算方法，通过理论分析与实验证明，确立了人体所需辐射换热量与空气温度之间的线性关系，并分析了辐射系统的节能效果。     

扩展表面在相变储热中的强化换热研究进展

相变储热在节能、电力调峰等领域日益得到关注,然而相变材料热导率普遍较低,导致储热系统热性能较差。文中从强化换热角度出发,对以扩展表面技术强化相变储热单元热量传递相关的翅片、热管、翅片耦合热管或泡沫金属进行了综述。文献分析表明,上述强化换热元件均可显著提升储/释热效率,翅片结构和布置方式会影响相变材料的强化换热效果;热管与相变材料普遍有着较好的相容性,其对相变过程中的均温性较好;翅片耦合热管综合利用了二者之间的传热特性,且热管数量较翅片几何参数对相变材料的凝固/熔化影响更大。在未来研究中,通过拓扑优化获取几何结构更为优异的翅片、热管以及翅片与热管耦合对相变材料传热强化的机理具有重要的研究价值。     

模糊关系的性质指标研究

给出了反对称指标的新定义,并将其与王等文中的相关定义作了比较.接着在彭等提出的条件下,讨论了T-传递、S-负传递、T-S-半传递、T-S-Ferrers性质、反对称以及非自反等模糊关系性质指标之间的关系,从而将Fodor关于非自反、T-传递、T-S-半传递以及T-S-Ferrers性质之间关系的结论和王关于非对称、S-负传递、T-传递、T-S-半传递以及T-S-Ferrers性质之间关系的结论推广为程度描述.     

A general theoretical principle for single-phase convection heat transfer enhancement

The main methods of single-phase convection heat transfer enhancement are analyzed in this paper, and the unity of contradiction between heat transfer enhancement and energy consumption (or exergy destruction) is expounded. The thermodynamic relationship between heat (or exergy) transfer efficiency and energy consumption (or exergy destruction) as well as driving forces is established, and a general theoretical principle for single-phase convection heat transfer enhancement is further obtained. The principle shows that temperature gradient field distribution and velocity field distribution constrain each other, and that the optimum heat transfer efficiency can be obtained when they are synergetic. If the level of the synergy of temperature gradient field distribution with velocity field distribution is determined, the relative uniform temperature gradient is required, and vice versa. The principle also shows the relationship of relative temperature gradient with specific heat and coefficient of heat conductivity. The deduced results can be used as a theoretical guidance for single-phase convection heat transfer enhancement and optimum design of heat exchangers.     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.     

对流换热可控温差场分布原则

应用火积概念导出了对流换热过程的火积耗散表达式,进一步基于火积耗散极值原理讨论了换热器N股冷、热流在不同情况下参与换热的优化。研究表明,若参与换热的任何冷、热流之间的温差可以独立调控,在总换热量一定寻求火积耗散最小或在总火积耗散一定的条件下寻求换热量最大,则整个换热系统冷、热流之间的温差分布均匀时换热最优;若参与换热的任何冷、热流体之间的换热量或火积损耗可独立确定,则换热冷热流之间的温差分别保持各自的均匀温差分布时换热最优;若在任何冷、热流之间存在可能换热的情况下,无论是总换热量一定时寻求火积耗散最小,还是总火积耗散一定时寻求换热量最大,整个换热系统不同的冷热流换热的优化温差并不是同一个常数。     

新建建筑外保温围护结构热质耦合传递

为分析新建建筑围护结构的干燥过程,对哈尔滨地区新建建筑围护结构干燥过程的热湿耦合传递进行模拟.考虑液态水的渗透和冬季围护结构内湿分结冰的情况,以液态体积含湿量梯度为质驱动势,以温度梯度为热驱动势,建立不同干燥时段的热质耦合传递质能平衡方程,并对模拟结果进行分析.结果表明:新建建筑围护结构的干燥速率第一年最快,尤其是前几个月;由于围护结构较大的初始含湿量和冬季外侧结冰量,第一年围护结构的保温性能是最差的;在相同的室外气候条件下,与第十年冬季的传热系数相比,第一年要增加约10%,严重影响第一年的建筑能耗.     

亲-疏水两层结构表面强化蒸汽冷凝传热

为了研究蒸汽在不同润湿性结构表面上的冷凝传热性能,基于协同排液思想和仿生理念,利用化学刻蚀法制备超疏水-超亲水两层结构表面：一层为超疏水表面,另一层为经双氧水氧化的烧结乳突结构表面,2层之间为空腔. 研究组合结构、过冷度和冷却水体积流量对冷凝传热的影响. 实验结果表明：亲-疏水组合结构表面的冷凝传热系数最高. 当过冷度为5.0 K时,组合结构表面的冷凝传热系数分别为光滑铜表面和单一超疏水表面的4.8、1.8倍. 冷凝形成的液滴在向乳突运动的过程中主要受到2个驱动力：接触乳突结构后受到的拉普拉斯压差作用力、乳突内部孔隙所产生的毛细吸力. 组合表面的冷凝传热系数随冷却水体积流量的增大和过冷度的增大而逐渐减小.     

Analysis of solid-liquid phase change heat transfer enhancement

Solid-liquid phase change processes have two important features: the process is an approximately isothermal process and the heat of fusion of phase change material tends to be much greater than its specific heat. Therefore, if any phase change material adjacent to a hot or cold surface undergoes phase change, the heat transfer rate on the surface will be noticeably enhanced. This paper presents a novel insight into the mechanisms of heat transfer enhancement induced by solid-liquid phase change based on the analogy analysis for heat conduction with an internal heat source and solid-liquid phase change heat transfer. Three degrees of surface heat transfer enhancement for different conditions are explored, and corresponding formulae are written to describe them. The factors influencing the degrees of heat transfer enhancement are clarified and their effects quantitatively analyzed. Both the novel insight and the analysis contribute to effective application of phase change heat transfer enhancement techniq     

大型煤粉锅炉炉膛传热分体式计算方法研究

随着经济的发展,对锅炉炉膛传热计算实用性、精度的要求也不断提高,为此,提出了大型煤粉锅炉炉膛分体式计算方法,即把炉膛以大屏过热器低端为界分成上、下两个部分进行传热计算：下炉膛采用零椎模型,上炉膛采用二阶假想面法的三维数值模拟。计算结果对比分析显示,此方法可以比较准确地得出屏区温度和热流密度分布,值得进一步研究验证。     

冷凝器开缝肋片换热特性场协同原理分析

针对冷凝器强化传热,采用开缝肋片提高换热效率是一种有效的手段.通过对平直肋片和2种开缝肋片空气侧传热与压降的数值模拟得出,开缝肋片的传热性能远高于平直肋片,与均匀开缝肋片相比,后部区域局部开缝肋片的性能更好.应用场协同原理,对数值模拟得到两肋片之间流体的温度场、速度场和压降沿程变化进行了分析.结果表明,开缝肋片有效强化传热的根本原因是肋片开缝改善了速度与温度梯度的协同性,在场协同性较差的位置开缝会得到更好的换热效率.     

围护结构热湿耦合传递模型及简便求解方法

为了预测围护结构内的温度和湿度分布,以连续变量,相对湿度和温度为驱动势,考虑热传递与湿传递之间的耦合作用,建立了围护结构热湿耦合传递非稳态模型,并提出了基于多物理场耦合仿真模拟软件COMSOL的热湿耦合传递模型简便求解方法。通过对比新建模型模拟结果与HAMSTAD标准验证实例,验证了模型及求解方法的准确性。