轮胎微波硫化圆柱谐振腔的设计及数值模拟研究

根据圆柱形谐振腔频率公式,选择模式数大于或等于9、简并比为0的10组谐振腔尺寸,运用COMSOL Multiphysics软件对选定尺寸谐振腔内轮胎微波硫化过程进行数值模拟,得到微波硫化过程中轮胎温度分布、轮胎体平均温度、微波利用率和最大温差。数据分析表明:轮胎体平均温度与微波利用率呈现良好的一次函数关系;半径为652mm、高度为470 mm的圆柱形谐振腔内的轮胎最大温差最小,温度分布最为均匀,加热效果最优。     

斜平面轮胎活络模具中套汽室的硫化温度场的模拟分析

采用Abaqus软件对斜平面X1188轮胎活络模具（简称斜平面轮胎模具）中套汽室的硫化温度场进行了模拟分析。结果表明：斜平面轮胎模具单温中套汽室对应的型腔花纹块内表面上侧温度比下侧温度略高，最高温度出现在花纹块内表面中间；在保持单温中套汽室初始温度条件的基础上采用多温中套汽室时，花纹块内表面温差减小，温度分布更加均匀；对花纹块上下肩部进行倒角结构优化后，花纹块内表面温差进一步降低，温度场更加集中于花纹块内表面中间且分布更为均匀，同时花纹块使用的材料减少，从而可在保证轮胎硫化温度的条件下降低经济成本。     

微波反应器加热效率及均匀性仿真优化

利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件采用有限元分析方法建模仿真了负载半径、负载位置和馈入功率相关参数对微波反应器内负载温度分布均匀性及反应器加热效率的影响,探究表明:负载半径和负载位置的变化导致微波反应器中负载温度均匀性以及加热效率的改变,而波导馈入功率的改变则仅仅改变负载的升温速率,导致负载中的温差差异明显;优化出当负载半径为32 mm,负载位置为10 mm以及馈入功率为10 k W时,微波反应器获得最优的加热均匀性,加热效率达到99%以上。同时考察了不同速度下的连续式微波反应器内的温度分布,结果表明:负载运行速度越大,体系平均温度越低,同时连续式微波反应器出口的温度随负载运行速度增大而减小。     

橡胶轮胎胎坯硫化前微波预热的研究

传统的轮胎硫化工艺一直沿用着外加热及热传导方式进行,这种加热方式存在着温度梯度大、加热速率慢等问题,致使轮胎质量受到一定影响.为解决这一问题,国内外的一些研究者及研究机构,寻找更加合理的硫化工艺方法,以实现轮胎胎坯内外温度的一致,提高轮胎质量.采用微波加热新技术,研究和试验了在橡胶轮胎硫化前进行预热的技术.研究表明,用微波预热轮胎胎坯,可使其内外温度达到均匀,克服硫化过程中外部温度很快达到硫化介质温度,而内部温度经过很长时间才有所上升的不足,以期实现轮胎硫化质量和硫化效率的提高.     

轮胎硫化温度均一性的改进

研究轮胎硫化温度均一性的改进方法。结果表明,在蒸锅式硫化机外温蒸汽进口处加装周向外温盘管后,蒸锅内的平均温差由5.83 ℃减小为2.24 ℃,硫化温度均一性明显提升,成品轮胎的耐久性能和高速性能均得到提高。     

多腔挤出尝试

众所周知,微波连续硫化生产橡胶挤出制品产品质量好,生产效率高。但是对于小规格挤出制品(如断面尺寸小于φ8mm),其生产效率并不令人满意。为此,我们对于这方面在微波连续硫化生产线上作了多腔挤出尝试。我们注意到,直接影响微波连续硫化生产效率的主要因素有硫化温度、硫化对间、螺杆转速、产品尺寸和挤出胶量。通常产品规格、胶种决定硫化温度和硫化时间。硫化时间随产品尺寸增大略有延长,但延长时间     

巨型工程子午胎新型硫化工艺

介绍一种新型的巨型工程子午胎硫化工艺的研究开发。研究结果表明在巨型工程子午胎硫化过程中胎肩部位最薄弱点达到一定的硫化温度,由循环过热水切换为循环内冷水后,可以迅速降低轮胎表面的温度,而轮胎内部的温度在上升一段时间逐步降低。通过该新型硫化工艺大大降低了巨型工程子午胎表面及内部的过硫化程度,同时轮胎内部在足够的循环内冷水压力下继续硫化,有效解决了巨型工程子午胎由于肩部厚导致的过硫化程度分布不均匀的问题。     

轮胎充氮硫化工艺的应用研究

针对轮胎充氮硫化工艺的温差等问题,建立模型分析原因。结果表明,进行工艺优化,可以有效降低轮胎硫化温度,降低轮胎硫化能耗,提升轮胎动态性能。     

轮胎模具硫化过程数值模拟分析

以12R22. 5轮胎硫化模具为例,采用ANSYS有限元分析软件,对模具在温模过程、开模过程和硫化过程的温度场进行仿真模拟,得到模具在3个过程中的温度分布、模具内取点温度-时间曲线、硫化过程的应力分布和型腔取点位置应力-时间曲线,可为模具结构改进提供参考。     

新型中心机构和新型硫化模具的应用

为解决轮胎硫化过程中各部位温差大、硫化不均匀、一些部位出现过硫化和外温管道加热不均匀的情况,试验一种新型中心机构和新型硫化模具。优化中心机构的结构和喷射角度,对现有模具外温加热管道进行调整,改变现有模具安装方式,并对模具结构和外温管道进行优化。利用新型中心机构和新型模具能够有效减小硫化过程中轮胎各部位温差,提高轮胎硫化均匀性,缩短轮胎硫化时间,提高轮胎质量。     

微波辐照下炭材料升温特性试验研究

为研究微波功率、活性炭粒径、载气流速对活性炭升温规律的影响,利用微波加热综合试验平台进行活性炭微波加热升温试验,研究了不同因素下活性炭的升温特性。结果表明:相同前提下,随着微波功率的增大,2种活性炭(木质活性炭、煤质活性炭)的升温速率不断加快,最高温度随之提高,微波功率从240~400 W时,木质活性炭在10~16 min平均温度增幅达93℃,明显大于煤质活性炭;增加粒径导致木质活性炭达到的最终温度有所降低,且升温速率减小;提高载气流速可减缓木质活性炭的升温速率并降低其最高温度。获取最高活性炭温度的最佳试验工况为微波功率P为400 W、活性炭粒径d≤1 mm、载气流速Q为60 L/h。     

Theoretical investigation of temperature distribution uniformity in wood during microwave drying in three-port feeding circular resonant cavity

The temperature distribution within wood samples during microwave drying is significantly influenced by the dimensions of the wood sample, microwave frequency, heating time, and moisture content of the wood. Here, the temperature distribution inside the wood during microwave drying has been studied by finite element analysis in a three-port feeding circular resonant cavity. With an increasing radius of the wood, the calculated temperature variation coefficient decreased from 54.3 to 23.5% and the energy efficiency increased from 18 to 95%. When the radius of the wood was 0.8 times that of the circular cavity, the drying process was optimal. The theoretical calculations indicated that the length of the wood also affects the temperature variation coefficient. When the length of wood was more than the height of waveguide, the temperature variation coefficient was less than 40.5% and the energy efficiency was more than 90%. Other factors such as microwave frequency, heating time, and moisture content also influenced the uniformity of temperature distribution. This study helps to better understand the microwave drying process to facilitate its further applications for wood drying.     

一种具有模式搅拌的微波反应釜内多物理场特性分析

生物柴油作为一种新能源已引起了广泛关注，微波加热因其高效性被广泛用于制备生物柴油。然而，微波的不均匀加热是目前亟须解决的主要问题，因此本文在微波夹层反应釜内引入一种模式搅拌器，通过COMSOL软件耦合麦克斯韦、传热方程，对微波加热过程进行多物理场仿真，并采用动网格技术处理模式搅拌，探讨不同模式搅拌器参数对微波加热特性的影响，发现：①与无模式搅拌的微波加热模型相比，模式搅拌时刻改变物料中的电场分布，从而改善加热效率和加热均匀性；②物料平均温度与温度变异系数（COV）随搅拌器高度和长度的增加，整体上呈下降趋势；③物料平均温度随搅拌转速的增加线性提高，COV随转速的增加整体上呈上升趋势；④通过响应面分析发现对平均温度和COV产生影响的因素为：搅拌器高度>搅拌转速>搅拌器长度，其中搅拌器高度与转速的交互作用对平均温度影响显著；最后综合考虑平均温度和COV，响应面优化后的最佳搅拌条件为：搅拌器高度λ_H=0.164、搅拌器长度λ_B=0.31、搅拌转速N=30r/min，此时COV=0.11×10^-2、平均温度为22.15℃。     

基于响应面法对一种连续型矩形微波反应器加热效果的模拟优化

为了提高连续流微波反应器的物料温升以及加热均匀性,设计了一种具有特殊形状管道的连续流动矩形微波反应器,运用多物理场耦合计算的方式,探究了物料流速、馈口功率、馈口高度与管道高度对反应器的加热效果和加热均匀性的影响规律.研究结果表明:当管道与馈口平面相近时,物料有较高的温升,但加热均匀性较差;而当2者相距较远时,物料温升较...     

水-酒精混合蒸气的管外凝结

在不同蒸气压力,相同蒸气流速条件下,完成了不同酒精浓度的混合蒸气在不同管径的竖直管外凝结换热实验。凝结换热特性曲线显示了相似的特性：随着酒精浓度的增加,凝结传热系数显著下降;随着表面过冷度的增加,凝结传热系数显示出有峰值的非线性特点。在相同条件下,半径为5 mm管外的凝结传热系数峰值出现在较大过冷度范围内,且峰值高于在半径为10 mm管外的凝结传热系数峰值。当蒸气压力为84. 52 kPa,流速为2 m·s^-1时,酒精浓度为1%的混合蒸气在半径为5 mm竖直管外凝结传热系数最高达150 kW·m^-2·K-¹,约为水蒸气的8倍。此外,根据记录的凝结形态,珠状凝结出现在很广的浓度以及过冷度范围内。     

Temperature Profile of Anatase-TiO2Powder Compact during Microwave Heating

Anatase-TiO₂ cylindrical pellets were microwave sintered and partially transformed to rutile-TiO₂.The rutile concentration profile was determined as a function of location within the pellet. The rutile distribution in the microwavesintered pellets was different from that in pellets sintered by conventional fast firing. Temperature profiles within the pellets were estimated using the irreversible nature of the anatase-rutile transformation. The estimated temperature profile within each pellet was not uniform. In the axial direction, maximum temperature occurred in the middle of the pellet. In the radial direction, maximum temperature occurred at 1 mm below the surface of the cylinder wall. Analysis of the temperature profile indicated that, although heat flow occurred in the microwave-sintered pellet, the temperature profile did not change during a microwave exposure of 5–90 min.     

水平表面水-酒精混合蒸气Marangoni瞬态凝结过程的凝结液形态

设计搭建了水平表面上凝结实验系统,利用高速摄像机对水-酒精混合蒸气Marangoni瞬态凝结过程的凝结形态进行观察记录,获得了初始过冷度、酒精蒸气浓度及蒸气流速对凝结形态的影响规律。采用图像边缘提取技术对凝结图像进行处理,统计得到了作为定量表征Marangoni凝结形态参数之一的最大液珠半径的变化规律。研究结果表明：凝结开始的一段时间内凝结形态变化剧烈,液珠经历形成、合并及逐渐长大的过程,最终凝结形态基本保持不变,液珠成长时间数量级约为10 s。在凝结的初始阶段,当过冷度较大时,膜状凝结与珠状凝结同时存在于凝结表面;随着过冷度降低,小液珠数目增多;过冷度继续降低,凝结面全部被大量小液珠所覆盖。随着初始过冷度降低、酒精蒸气浓度增高,凝结液珠成长时间增长,液珠的生长速度变慢。蒸气流速对液珠的成长过程影响相对不明显。随着凝结进行,最大液珠半径从2 mm增大到10 mm的数量级;同一凝结时刻,随着初始过冷度增加、酒精蒸气浓度降低,最大液珠半径逐渐增大。     

低阶煤低温干馏炉中低温燃烧室温度场分布模拟及结构优化

用CFD Fluent 6.3软件对自主研发的与增收低温焦油炭化室相配套的褐煤热解旋流式低温燃烧室（1500 mm×200 mm×1500 mm）内温度场分布进行了模拟研究和结构优化,结果表明：在燃烧室内坐标为（?25,550,0）和（25,?550,0）处设计两个关于燃烧室中央轴对称半径为100 mm的130°圆弧形挡板,燃烧室内平均温度（755 ℃）满足褐煤低温热解需求（500～650 ℃）;Realizable k-ε湍流模型、P-1辐射模型和非预混燃烧模型适用于计算焦炉煤气和空气低温燃烧室内温度场分布,模拟计算结果与实验结果基本吻合,误差波动幅度为50～70 ℃,满足工业要求。     

超疏水表面液滴合并诱导弹跳现象分析

在紫铜基表面上制备了具有微纳结构的十八烷基硫醇自组装超疏水表面,采用高速摄像和显微技术研究了水平表面上液滴合并运动特性。实验结果表明,超疏水表面上液滴合并过程中释放出的表面能可以克服表面黏附作用诱发液滴弹跳现象,液滴越小,弹跳高度越大。考虑液滴表面黏附功、液滴运动引起的黏性耗散能等,根据能量守恒原理进行了理论分析。理论分析结果表明,液滴合并诱导弹跳现象存在最小液滴半径约为39.9 μm;随着液滴半径的增大,液滴弹跳高度增大,液滴半径为83.7 μm时达到弹跳最大高度点,随着液滴半径继续增大,液滴弹跳高度减小,直至最大半径约3.9 mm时,无液滴弹跳现象发生而是在合并位置发生脉动。