多孔介质有效导热系数的实验与模拟

应用实验与数值模拟相结合的方法研究了多孔介质的有效导热系数.将分形理论与孔道网络模型相结合的分形孔道网络模型用于研究多孔介质的有效导热系数,为太阳池储热、地源热泵传热、食品干燥等方面打下了基础.模拟计算结果与实验结果吻合较好,证明了分形孔道网络模型适用于计算多孔介质的有效导热系数.研究了孔喉比、配位数、垂直热流方向喉道比例、喉道长度、孔隙率、固体骨架导热系数(K.)及流体导热系数(Kf)等多方面对多孔介质有效导热系数的影响.结果表明,垂直热流方向喉道会增大多孔介质的热阻,降低多孔介质的有效导热系数.当K8大于Kf时,随着孔喉比的增大以及喉道长度的减小,多孔介质的有效导热系数越大.当平行热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的减小而增大;当垂直热流方向喉道数目相等时,多孔介质的有效导热系数随着配位数的增大而增大.     

单相流体在多孔介质中的流动和换热研究

本介绍了单相流体在多孔介质内部的传热和流动过程及其研究方法,给出单相流体大多孔介质内部传热的数理模型,对模型的有效性进行了验证。同时分析了流速、孔晾率、固体颗粒的直径大小及固体骨架和流体的导热系数之比等因素对多孔介质内部传热和流动的影响,提出了增加传热而不使流动阻力过多增加的方法．     

孔隙率对Al2O3高孔隙率多孔介质EHC的影响

新型多孔介质燃烧技术主要采用泡沫陶瓷 ( Ceramic Foams)、波纹状陶瓷 ( Fabric LamellaStructure)等高孔隙率多孔介质。基于气、固相局部热平衡假设的有效导热系数 EHC( EffectiveHeat Conductivity)描述了气流与固体骨架中导热、弥散和热辐射多种传热方式的综合效果 ,是一个重要的传热特性 ,对其研究非常不足。通过实验与数值模拟确定不同孔隙率 Al2 O3 陶瓷的 EHC:基于测定的温度分布 ,给定 EHC的初值 ,采用有限体积法进行流场数值模拟 ;比较测量与计算的温度均方根差 ,通过对 EHC搜索寻优 ,间接确定泡沫陶瓷的有效导热系数。结果表明 Al2 O3 陶瓷的EHC随温度增加而增加 ,对速度不敏感 ;孔隙率高的陶瓷其 EHC较大。给出试样 EHC与温度和空管速度的拟合式 ;将颗粒床 EHC的 Z&B模型外推到 Al2 O3 高孔隙率陶瓷 ,并给出 EHC预示结果     

可变导热系统的颗粒复合介质传热性能的研究

讨论了可变导热系数的复合介质的传热性质，当介质的导热系数是温度的函数时，热传导方程是非线性偏微分方程，作者采用基尔霍夫变换把它变成拉普拉斯方程，于是可以找到原问题的近似解析解。文中考虑一个最为简单的例子：由圆柱形的杂质构成的二维系统，杂质浓度很低，可以忽略颗粒之间的相互作用，杂质具有可变导热系数，基质的导热性质不随温度的变化。在此基础上，用朗道方法导出计算可变导热系数的复合介质的有效导热系数的公式     

玄武岩料床导热系数的计算方法和实验研究

分别通过计算和实验测量的方法给出了不同颗粒粒径玄武岩料床的导热系数,实验和计算结果显示,玄武岩颗料料床的导热系数随温度线性的增加,在温度较低时,颗粒粒径较小的玄武岩料床的导热系数大于粒径较大的料床的导热系数,随着温度的升高,小粒径料床的导热系数开始小于大粒径的料床的导热系数,根据实验结果,给出经玄武岩料床导热系数的线性回归公式,计算结果与实验结果的变化规律一致,二者数值上的差异不显著,计算方法也是可行的。     

混合纳米流体粒子比对热物性参数的影响及性能分析

为了研究氧化物混合纳米流体的粒子混合比对导热系数及粘度的影响,实验采用两步法制备Al2O3-CuO/乙二醇-水混合纳米流体,并用Hot Disk 2500S热常数分析仪及DV3T粘度仪测量了温度范围为20～60℃、20 nm Al2 O3与40 nm CuO颗粒体积比为20:80～80:20的导热系数和粘度值.结果表明,导热系数和粘度均随着小粒径氧化铝颗粒含量的增大而增大,但在粒子比为50:50时导热系数出现最低值.从纳米层结构和颗粒聚集形态分析可知,小粒径颗粒能很好地填充于大粒径颗粒形成的缝隙中,形成"20 nm Al2 O3粒子-基液分子-40 nm CuO粒子"界面纳米层,界面热阻降低,导热系数增大.但是,通过透射电镜图可知在粒子比为50:50时,各颗粒结合不好,形成的团聚体尺寸大,造成局部粒子空白区,导致导热系数下降.最后,分析纳米流体的综合传热性能,Al2 O3-CuO/乙二醇-水混合纳米流体在研究工况内均适合应用于层流流动与传热过程;在紊流时,由于流动扰动强度大,仅当粒子比小于40:60时适合应用于紊流流动与传热过程.     

多孔微晶玻璃导热理论模型的验证

为了研究多孔微晶玻璃的孔隙率与导热系数之间的关系,以伟晶岩为原料,采用粉末烧结法和添加造孔剂方法,烧制出乳白色多孔微晶玻璃.根据多孔微晶玻璃的内部结构和孔隙率情况提出3种热传导的理想等效物理模型,推导出数学公式,验证了多孔微晶玻璃的导热系数.实验结果表明,实验测得的多孔微晶玻璃导热系数值与理论导热系数之间具有较好的一致性.如果已知多孔微晶玻璃的孔隙率,那么可以利用理想等效物理模型来推算多孔微晶玻璃的导热系数.     

颗粒团聚对水基铜纳米流体导热系数影响机理研究

研究表明纳米颗粒团聚影响纳米流体的导热系数,但颗粒团聚对导热系数的影响机理尚不清晰.文中构建水基铜纳米流体模拟体系,采用平衡分子动力学方法分析颗粒团聚行为对纳米流体导热系数的影响规律与机理.结果表明,铜颗粒发生团聚导致纳米流体的导热系数升高.纳米流体体系中铜颗粒表面存在致密水分子吸附层,不同颗粒水吸附层间强吸引作用是颗粒相向运动与发生团聚的驱动力.通过分析影响纳米流体导热系数的动能、势能及应力贡献项发现,颗粒发生团聚后颗粒势能绝对值增加,是引起纳米流体导热系数升高的主要原因.     

多孔介质等效导热系数研究进展

多孔介质凭其轻质、隔热性能好的优点,在高超声速飞行器热防护系统中具有重要的应用价值,通常可以借助等效导热系数来评价其传热性能.多孔介质内部微观结构存在复杂性、随机性,对多孔介质等效导热系数的研究通常包括实验研究、理论分析和数值模拟三个方面.文中从实验研究开始综述,由于材料的结构和传热的方式不同,研究多孔介质等效导热系数...     

纳米流体导热系数影响因素分析

为了全面分析纳米流体的稳定性及导热系数影响因素,采用两步法配置了以去离子水和乙二醇为基液的氧化铝纳米流体,并添加了不同种类的分散剂.利用紫外可见分光光度计对纳米流体吸光度值进行测试,并基于Hot Disk热物性分析仪测试其导热系数.结果表明：吸光度法可有效评价纳米流体稳定性,但需要考虑分散剂对基液吸光度值的影响.超声波振荡可破坏粒子团聚,且当超声时间为1h时纳米流体稳定性最佳.分散剂、粒子体积分数、温度、基液等因素均会影响纳米流体的导热性能.当温度为50益时,添加质量分数0.2%的PVP分散剂,体积分数为0.5%的氧化铝-水纳米流体导热系数提高约20%.纳米流体可有效提供工质导热系数,提升系统散热性能.     

钢管膨胀混凝土轴压短柱试验研究

依据15个钢管膨胀混凝土试件的试验情况,研究了钢管膨胀混凝土的水化热,自应力及破坏荷载。确定了膨胀剂的最佳掺量,提出了钢管膨胀混凝土相对普通钢管混凝土的极限破坏荷载的提高幅度,这将有利于指导实际工程的应用。     

壁面开槽尺寸及槽内填充物对测温精度和热流分布的影响

通过管壁对管道内流体等热流加热时,其内表面的温度一般通过在外表面开槽,再把热电偶嵌入,根据测得的温度利用傅立叶定律来确定。本文数值研究了壁面开槽的几何尺寸和槽内填充材料对壁温测定精度和对流换热面上的热流和温度分布的影响,发现：合适的填充材料和开槽几何尺寸对提高测量精度、改善对流换热面的热流分布十分重要,二者中任何一项选取不当都会引起不容忽视的测量误差,并使对流换热面上的热流分布与人们假设不完全符合。     

管内填充环状金属多孔介质强化传热优化分析

在圆管内层流充分发展段填充环形金属多孔介质以实现强化传热,建立了流动与传热的数学模型,并着重分析了多孔介质填充位置对管内速度、温度分布以及传热综合性能的影响。数值模拟结果表明:填充金属多孔介质的区域温度非常均匀,速度分布趋于平坦,而未填充多孔介质的区域速度及温度梯度均较大,壁面与流体之间的换热显著增强;此外,对于填充一定截面积多孔介质的圆管,为获得较高的PEC值,宜将多孔介质的填充位置靠近圆管中心。     

跟踪式热平衡温度测量

介绍了跟踪式热平衡温度测量的原理：当检测头与被测体靠近时，通过对流换热形成梯度为零的温度场，因而二者温度相等。这种梯度为零的温度场是通过对检测头的一端制冷（或加热）跟踪被测体的温度形成的．最后给出了静态和动态实验的测试结果。     

微管道内壁面轴向热流实验研究

以蒸馏水流过内径分别为168μm和399μm的不锈钢微管,研究了微管壁面温度分布和壁面轴向导热特征.依据微面热成像技术,用红外热像仪获得了恒定雷诺数和不同加热功率下微管壁面温度分布图.用一个简化的数学模型表示了壁面轴向导热和流体对流传热关系.实验和理论分析表明微管内壁面轴向导热量微小,与液体对流换热相比可以忽略.     

江河水污垢对小管径恒壁温管内对流换热影响

为有效提高江河水冷热源的利用率,应用热力学第一、第二定律和湍流流动理论,讨论和分析了污垢对恒壁温小管径管内对流换热过程热力学性能的影响。分析结果表明,有污垢存在时,污垢层导热引起的熵产在管内对流传热熵产中占主要部分,而温差传热引起的熵产则相对较小,且在雷诺数较大,管径较小的流动中,会出现粘性流动引起的熵产大于温差传热引起的熵产;随雷诺数的增大和污垢热阻的产生,熵增率都是单调增加的。因此在利用江河水发展水源热泵时,要充分考虑污垢热阻对换热器性能的影响,尤其是污垢层导热热阻的影响。     

Effect of heat treatment method on microstructure of tailings glass ceramics

A Cao-Mgo-Al2O3-SiO2 quaternary system was established with the main crystal phase design based on Diopside, and the effect of once-through sintering heat treatment on microstructure of iron railings glass ceramics was studied by using DTA, SEM along with measurement of microhardness and volume density. The experimental results show that, when the total amount of FeO and Fe2O3 exceeds 10wt%, a large number of fine nuclei are produced in the annealing process, and the phenomenon of nucleus resorption happens during the process of nucleation heat treatment, which is unfavorable for preparing iron tailings glass ceramics through once-through sintering method. When the annealing temperature from 1250 ℃ to 830 ℃, setting crystallization time for 4h, without heat treatment, crystals are well grown with arrangement and interlocking in glass phase. At 830 ℃ the crystals are well developed, well distributed and of good size; with crystallization time of 4 h the crystals with radial shape have high content and regular arrangement.     

考虑结垢传质时管内紊流对流换热系数的确定

从热质传递的薄膜理论出发,结合Kern和Seaton提出的渐近污垢模型,研究在紊流状态下污垢形成阶段管内的对流换热特性,得到在考虑结垢传质过程条件下管内紊流对流换热系数的计算式。研究结果表明,污垢的沉积使总的对流换热系数随时间的推移逐渐下降最后趋于一定值,与没有污垢时的情况相比,在污垢形成的初始阶段出现换热增强的现象,但此效果并不明显,且污垢对管内对流换热效果受到管径、管壁温、流速及流体入口温度等因素的影响。     

不锈钢高速连铸中结晶器的热流计算

在高效连铸过程中,结晶器的传热效率起着至关重要的作用。在进行加拿大国家自然科学基金资助的高速连铸的战略性研究项目时,在Ａｔｌａｓ Ｓｔｅｅｌ钢铁公司的方坯连铸机上进行了１次工业试验,目的是研究高速连铸不锈钢时结晶器的热流变化。试验中,结晶器４壁共安装了４２个热电偶。不同工艺条件下的温度信号以１０Ｈｚ的频率记录在计算机中,根据每点的平均温度,针对ＩＨＣＰ（Ｉｎｖｅｒｓｅ Ｈｅａｔ Ｃｏｎｄｕｃｔｉｏ     

方钢管混凝土梁受弯力学性能的试验研究

介绍了包括中空钢管梁，素混凝土锟管梁及配筋混凝土钢管梁在内共18个试件的纯弯试验.主要试验参数包括混凝土强度、钢管的宽厚比、钢筋配置等.讨论了各种试验参数对极限承载力和延性等力学性能的影响，并陈述了RCFT梁优于CFT梁之处.结果表明，在梁的受拉区配筋可以提高梁的极限承载力，并且可以避免核心混凝土的剪切破坏.与CFT梁相比，RCFT梁的强度、刚度和延性得到改善，对工程有很大意义.