辐射传热条件下的热电发电器性能

建立了辐射传热规律下的多单元热电发电器热力学模型。研究了其包含传热不可逆性时的性能,得到了其热端和冷端温度,以数值算例分析了装置输出功率和效率。结果表明,当热电单元数增加时,最大输出功率先增大后减小,最大效率下降。当热源温度增加时,功率和效率都增加,功率呈线性,效率则加速上升。     

量子斯特林热机的输出功和热效率

量子斯特林热机工质为一维势阱中的粒子,其循环由两个等内能过程和两个等势宽过程组成,分别对应经典斯特林热机的两个等温过程和两个等容回热过程。建立二能级系统量子斯特林热机的量子力学模型,研究工质系统量子态的演化规律。通过求解Schr?dinger方程,分析量子斯特林热机循环的量子力学机理。考虑热漏的影响,得到热机的最大输出功和最大热效率。数值计算表明输出功与热效率之间的关系曲线是回原点的柳叶形,与经典斯特林热机循环输出功和效率之间的关系曲线形状相同。在最大输出功和最大热效率之间的曲线,是量子斯特林热机的最佳运行区段。研究结果有助于了解量子斯特林热机的最优热力性能,为量子斯特林热机的最优设计和模型评估提供依据。     

放射性同位素电池的热力学性能分析

建立了一种考虑外部有限速度传热的热离子电池模型,该系统以放射性同位素衰变热作为热源驱动装置的运行。基于系统的热量平衡和传热过程,导出了电池系统与外部热源之间传热服从辐射传热定律时输出功率和效率的一般表达式。通过数值计算详细分析了该同位素热离子电池装置的功率效率特性,讨论了有限速率传热及热源温度等参数对电池系统性能的影响。分析结果表明,运行过程中存在最优的输出电压和功函数可使同位素电池的输出功率与效率达到最大值。电池的功率与效率特性关系曲线呈回原点扭叶型,输出功率和效率随同位素热源温度的增加而增大。对比分析了考虑和不考虑传热时电池装置的性能,结果发现,如果考虑装置与外部热源之间的传热,热离子电极的工作温度不再与热源温度相等;由于存在有限速率传热的不可逆性,电池系统的输出功率、效率都会降低。所得结果对实际放射性同位素热离子核电池的设计和运行具有一定的理论指导意义。     

热电子热机最大功率运行时的效率特性研究

基于单通道的热电子热机模型,导出了热机在中间运行模式和最大功率运行模式下输出功率和效率的解析表达式,系统分析了热机在这两种模式下的最大功率时的效率(EMP)特性,得到了EMP的一般特性关系曲线。获得了过滤器中心能量位置和能量宽度等设计参数对对EMP特性的影响特点;确定了该效率的取值界限和有效区间。所得结果对热离子和热电装置等实际电子热机系统的设计和运行具有理论指导意义。     

热漏对低耗散卡诺热机最大功率下效率及边界的影响

在低耗散卡诺热机模型的基础上,进一步研究热漏对低耗散卡诺热机最大功率下效率及其边界的影响。在类卡诺热机循环条件下,考虑等温膨胀与等温压缩过程中高低温热源之间存在热漏,推导出存在热漏时低耗散卡诺热机最大功率下效率的表达式,并且在对称情况下与经典CA(Curzon-Ahlborn)效率进行比较。发现当不存在热漏时,低耗散卡诺热机最大功率下的效率等于CA效率。当存在热漏时,低耗散卡诺热机最大功率下的效率低于CA效率,并随着热漏的增加而降低。在非对称下得到存在热漏时低耗散卡诺热机最大功率下效率的上下限和可观测范围,并与不同种类实际的热机效率进行比较,结果表明考虑热漏时低耗散卡诺热机的效率及其边界更加符合实际热机的观测值。     

低功率激光诱导电弧复合焊接钛合金薄板工艺研究

采用低功率脉冲YAG激光诱导非熔化极惰性气体保护(Tungsten inert gas,TIG)焊电弧复合热源实现了1 mm厚TC4钛合金薄板的优质焊接,研究激光诱导电弧复合焊接过程中热源能量匹配、热源间角度、对接间隙对焊缝成形的影响规律。结果表明,钛合金薄板低功率脉冲YAG激光诱导TIG电弧复合热源焊接过程中,激光能量与电弧能量之间的相互匹配将显著影响焊缝的表面成形。相对于电弧功率的变化,焊缝成形对激光功率变化的敏感度更高。随着热源间角度减小,激光诱导电弧复合热源传热能力增强;由于复合焊接速度快、热输入小、焊接试板横向变形小,当对接间隙为0~0.5 mm范围内时均能获得良好的焊缝成形。为了使焊缝成形均匀连续,焊接过程中需要对焊缝背面采用氩气进行保护,当保护气体流量为5~8L/min时获得最佳焊接接头。     

溴化锂绝热、增压双效吸收式制冷循环

吸收器是溴化锂吸收式制冷循环中最大的部件,传统吸收器换热面积占机组的40%左右,采用传热传质分离吸收器,其传热面积不到传统吸收器的30%,大大改善了吸收器的传热效果.本文在传热传质分离双效吸收式制冷循环的基础上,增加了一台增压器以提高绝热吸收器压力,强化循环传质能力.根据模拟结果,补偿了少量电功的增压系统,可以有效降低循环总传热面积;通过降低循环溶液浓度,还可以达到降低循环驱动热源温度的目的,且循环热力系数与增压前基本相当.     

活塞轴向综合误差对斯特林热机循环影响分析

基于施密特循环理论分析方法,以功率25 kW、转速1500 r/min的斜盘式太阳能斯特林热机为例,考虑各个工质循环单元中最小循环压力不变及各种热损失的情况下,利用Matlab软件计算分析了斜盘传动机构中活塞轴向综合误差对斯特林热机循环性能的影响.分析结果表明：该误差对斯特林热机的最大循环压力、基本功率、输出轴扭矩和示功循环效率等性能产生了一定的影响,对斯特林整机运行造成不同程度的不平衡性.     

卡-32共轴式旋翼直升机传动系统的循环功率流分析

研究了单输入双输出的定轴轮系与差动轮系组合的俄卡-32直升机传动系统典型构型,对共轴式反转双旋翼直升机的研制具有重要的意义。为避免传动系统差动轮系出现功率流循环而降低传动效率,对该传动构型的功率流进行了研究,得到了功率流循环的影响因素和传动功率分配比,为直升机传动系统自主设计提供了支撑依据。     

实际联合动力循环有限时间热力学研究

基于有限时间内传热不可逆情况,用有限时间热力学方法建立了内可逆内燃机循环与斯特林循环相结合的联合动力装置的热力学模型,导出了以压缩比、温度比等循环参数表示的联合循环功率和效率表达式,通过对温度比（斯特林循环吸热温度与内燃机循环初始放热温度的比值）的数值计算分析,验证了温度比对联合循环功率和效率的影响,以及联合循环功率与效率之间的关系。该分析结果对联合循环动力装置的性能研究具有实际指导意义。     

广义辐射传热定律时加热气体最优膨胀的一种新解法

对广义辐射传热定律下加热气体膨胀的最优构型进行研究。在求解欧拉—拉格朗日(E-L)曲线过程中,运用最优控制理论消去气体体积变量V(t),利用单变量内能E(t)研究气体膨胀的最优构型,得到平方传热定律和立方传热定律下的气体欧拉—拉格朗日曲线的解析解。通过数值算例分别比较平方传热定律和立方传热定律下加热气体膨胀最优构型与通过泰勒公式展开法得到的气体膨胀的最优构型。数值算例的结果表明,过程时间tm的大小对初始状态(E'(0),V'(0))有较大的影响,从而直接影响E-L弧部分的气体内能和体积的最优时间变化关系。当膨胀总时间tm很小时,通过消元法得到的气体膨胀最优构型与通过泰勒公式展开法得到的气体膨胀的最优构型非常近似,因此,当n≥4,可以通过泰勒公式展开法得到气体欧拉—拉格朗日曲线的近似解。     

热管废热回收蒸发器在浊水余热回收中的应用

针对污水的特性,为避免生活污水与热泵工质R22产生交叉污染,从而导致系统不能正常运行的可能性,提出在污水与热泵系统工质R22之间采用一个热管换热器,得出在系统增加了一个热管换热器的情况下,污水流量一定时,热泵制热量,性能系数COP值,热泵系统R22工质蒸发温度,污水废热回收热量随污水进口温度的增大而增大,其中热泵工质蒸发温度的增幅最大,达到65.79%,废热回收热量的增幅最小,为6.8%,污水入口温度一定时,热泵制热量,性能系数COP值,热泵工质蒸发温度,废水回收热量随着污水流量的升高而升高,但是热泵工质蒸发温度的和性能系数COP值的增幅减少,热泵制热量,热管工质蒸发温度以及废水回收热量的增幅缓慢增加.     

采集凝固热热泵技术层流工况相变强化换热的研究

介绍了新型采集凝固热热泵技术及其关键设备,基于准稳态近似方法分析了凝固热采集装置中层流流动水在常壁温条件下的管内相变问题,采用当量平均表面换热系数和潜热显热比两个参数讨论了各因素对相变强化换热性能的影响.分析结果对于设计参数的确定及系统性能的改善有重要作用.     

高温热管换热器的研究与工业应用

介绍了以液态金属热管技术为代表的高温热管换热器的研究与工业应用。研究内容涉及液态金属热管传热性能及其传热极限的研究、高温热管换热器整体传热特性及效率的试验研究、液态金属热管工业应用安全性的研究、低合金钢－液态金属热管相容性的研究、高温热管换热器的模拟优化研究。基于理论及实验研究基础，高浊热管换热器得以在工业领域应用，介绍了高温热管热风炉与高温热管取热器的工业应用实例。     

高压换热器的热处理

按设备制造规范和工程设计标准、图样要求，结合生产实际，制订出高压换热器球形封头热成形加热及热处理工艺、焊前进炉预热工艺、焊后热处理工艺、最终合拢缝局部焊后热处理工艺、最后做出经验总结，作为今后尿素高压设备热处理的参考。     

复合中空热管传热性能研究

为了解决工业中的大量低品质烟气余热的回收利用和烟气酸露点腐蚀导致设备容易失效的工程问题,提出了一种复合中空热管传热元件,介绍了其结构及工作原理;对其内部传热机理进行了分析,并对其启动特性、等温性能和传热性能进行了试验研究。研究结果表明:复合中空热管在外管壁温度30℃时,加热时间2 min之内就能正常快速启动工作;在自然空气对流冷却条件下,具有较好的等温特性;复合中空热管的传热系数随着冷却水雷诺数的增加而增加;在加热蒸汽温度低于125℃的低温蒸汽加热条件下,当冷却水的雷诺数为6650时,复合中空热管的传热系数为1350W/(m2.℃)。试验研究结果为复合中空热管换热器的工程应用提供了基础。     

微管道散热器换热性能的有限元分析

利用伽辽金有限元公式计算了微管道散热器中的管道表面温度分布、流体温度分布及流动阻力系数和换热系数等。与现有的分析方法对比发现，利用有限元方法可对热负荷任意分布工况下的微管道散热器进行传热性能分析，而且使用范围比现行的大型CFD软件更广，也可用于分析微管道散热器的几何参数对散热器传热性能的影响。     

太阳能热管技术与室内供热

主要介绍采用热管技术,提高传热效率来提高对太阳能的利用率,同时利用热管管壳内呈负压而降低工质沸点的特性,使低沸点介质能在太阳光的直接照射下即可蒸发,从而达到利用工质的汽化潜热高效利用太阳能的目的。主要对热管装置进行了设计与校核,并简要介绍了热管的原理和传热介质的选择;针对试验结果,进行了分析与改进,以期对太阳能更高效地利用,达到对室内供热的目的。     

空气源热泵冷热水机组空气侧换热器换热系数的计算方法

分析了各种计算空气源热泵冷热水机组空气侧换热器换热系数的公式及其适用范围，在实验验证的基础上推荐了计算波纹状翅片管空气侧换热器换热系数的方法。     

微型换热器瞬态传热分析

以用于芯片冷却的微型换热器为研究对象,建立三维仿真模型,分析其在热负荷按指数型和周期型变化情况下的瞬态传热.根据获得的换热器温度场、温度梯度和热应力分布,比较了纯铜和氮化硅复合物两种材质对换热器的散热性能,结果表明:铜优良的导热性能使得铜换热器在稳态工况下散热性能优于复合材质换热器,但瞬态分析显示,氮氧化硅复合物在结构...