管内对流换热过程的Yong分析

以Ｙｏｎｇ损失数作为目标函数来表征该热力学过程的不可逆程度,分析了管道内对流换热过程中的Ｙｏｎｇ损。考察了管道工质的雷九对Ｙｏｎｇ损失数的影响,并在定热流密度和定壁温两种情况下的Ｙｏｎｇ损。考察了管道工质的雷诺数对Ｙｏｎｇ损失数的影响,并在定热流和定壁温两种情况下的对Ｙｏｎｇ进行了优化,结果表明：在定热流密度下,当流量为定值而管内径为变量时,Ｙｏｎｇ损失系数有优化值。在定壁温情况下,Ｙｏｎｇ损失系     

逆流式换热器理想情况下的损失

在分析逆流换热器中损失的基础上,给定了两种换热流体的热容量和入口温度诸条件后,推导出换热器在理想情况下(换热器效率ε=1,流体在换热器中的压降为零)单位传热量的损失Δe_(min)以及冷流体获得单位时的损失Δe_(min)/φ_i的计算式,并对影响Δe_(min)的诸因素进行了分析。     

高温高热流密度熔盐吸热管传热试验研究

以三元熔盐为传热介质,在熔盐吸热传热实验平台上进行高温高热流密度下316L不锈钢熔盐吸热管传热特性试验。吸热管外径为20 mm,实验流体温度控制在250~500℃,热流密度为180~470 kW/m2。实验揭示了不同温度及不同热流密度下熔盐吸热管内对流换热的Nu-Re关系,Nu随Re增加显著增大,实验Nu数普遍高于按Sieder-Tate关联式计算的值。分析了温度及热流密度对熔盐吸热管传热特性的影响,发现熔盐平均温度相同时,低热流密度下的Nu数大于高热流密度下的Nu数,同时实验结果显示高温高热流密度下熔盐吸热管的传热性能主要取决于熔盐流速,且高热流密度对传热过程中的温度影响非常显著。     

再压缩超临界二氧化碳闭式布雷顿循环系统分析

通过建立再压缩超临界二氧化碳(S-CO2)闭式布雷顿循环,利用EBSILON系统软件,调用REFPROP7数据库,先分析在不同热源温度和系统循环压比下,系统各部件损系数的大小,再重点分析压缩机分流系数对各部件损系数的影响,找出循环中损失最大的环节。研究表明:压缩机分流系数的变化对系统的效率影响较大,因此压缩机分流系数对整个系统研究至关重要,对于布雷顿循环,放热、吸热和回热过程的损系数最大,换热过程造成的系统损系数仍然最大,强化换热过程仍是S-CO2布雷顿循环研究的重点方向。在温度范围为500~650℃,循环最高压力为10~35 Mpa之间时,最佳压缩机分流系数在0.3~0.4之间,当压缩机分流系数大于0.65时,研究没有实际意义。     

回转窑内铁矿氧化球团焙烧过程的能量和分析

在对铁矿氧化球团回转窑系统的平衡测试的基础上,对其进行了能量和的分析。能量分析表明,窑体表面散热是能量损失的主要部份。分析表明,燃烧不可逆损是火用损的主要部份。系统的燃烧不可逆损失较大。建议减小助燃空气或压缩空气等非预热空气的供应量的方法降低之。烟气中的含氧量对球团的氧化过程,存在着一定的影响。考察了烟气中氧含量对损的影响。对该参数的优化,可以使损最小化。在满足球团矿焙烧工艺所需氧气含量的前提下,可以适当降低烟气中的含氧量。本文的研究对回转窑内铁矿氧化球团焙烧过程的能量流和火用流有了更进一步的认识。研究结果可以进一步应用于"链-回-环"系统的过程优化,进一步提高系统的经济效益。     

传递系数的定义及其影响机制

在建立传递唯象方程的基础上,讨论了传递过程动力、阻力、速率之间的关系,指出传递研究的核心应是确定传递系数,分析其影响因素,以便控制和调节传递过程。运用量纲对比的方法推导了热量、动量及质量的传递系数,分析表明影响传递系数的宏观因素包括其对应的能量传递系数、过程不可逆性及其他非自身强度场。传递系数的分子运动理论研究,从微观层面揭示其内在机制,即传递系数本质上与分子本身的物理性质及表征分子运动剧烈程度的温度有关。     

表面式换热器的分析

平衡分析法(简称分析法)是一种新颖的热力学分析法。本文以表面式换热器为例,对平衡分析法进行了有益的分析探讨:建立平衡方程,提出效率具体表达式,分析冷、热流体的温度和流动阻力对效率的影响等。     

蒸气压缩式制冷系统的能耗分析

通过对蒸气压缩式制冷系统的分析模型的建立,采用分析方法,揭示了蒸气压缩式制冷系统中主要部件能量损失的程度,提出了一系列减少损、合理用能的途径,针对冷凝器有无余热回收,对一实际机组进行了损失比较,结果表明采用冷凝热回收装置能减少系统的损,并对机组进行质调节时的损进行了分析,对系统的优化提供有力的理论参考。     

600MW超临界W型火焰电站锅炉运行过程的分析

运用分析法对600MW超临界W型火焰电站锅炉运行过程的能效进行分析.结果表明:锅炉的损失的主要来源是内部损耗,其中燃烧不可逆过程损失和传热不可逆过程损失是锅炉最大的两项损失,分别占23.34%和21.68%.锅炉总体的效率随负荷的降低而降低,低负荷运行是不经济的,提高水冷壁处传递的能力对提高锅炉总体效率很有帮助.当环境温度较低时,锅炉总体效率和各级受热面的效率都较高.     

均匀壁面热流下太阳能腔式吸热器的自然对流数值模拟

在考虑变物性以及腔体固壁与流体间流固耦合的基础上,采用定热流的热边界条件和RNG k-ε紊流模型,对相同热流密度不同倾角以及相同倾角不同热流密度下的圆柱形腔式吸热器的腔体内的自然对流特性进行了三维数值模拟。结果表明:随着腔体壁面上的热流密度增加,内壁面上平均温度将升高,平均努塞尔特数增加;随着吸热器倾角的增大,平均努塞尔特数减小;随着离采光口距离的增大,腔体壁面温度近似呈线性规律升高,同一截面不同位置处的壁面温差减小,但减小的幅度不大。     

烧结余热发电系统的热力学分析和系统优化

提高余热利用率和发电净功率是余热机组优化设计与运行的目标。通过对济钢烧结厂余热发电系统热平衡和平衡计算及结果的分析,指出了降低余热锅炉出口废气损和内部换热损可有效提高余热利用率和增加汽轮机输出有用功,提出了热力循环系统的改进方法。通过编程分别对两种余热发电热力循环系统的余热利用率、余热损和发电净功率进行了计算对比分析,研究了三种技术指标随主蒸汽压力的变化规律,确定了余热锅炉主蒸汽压力的选择范围。上述研究结果可为低压余热发电系统的优化设计与运行提供较为科学的依据。     

Thermal analysis of a solar parabolic trough receiver tube with porous insert optimized by coupling genetic algorithm and CFD

In this paper, the heat transfer enhancement in a solar parabolic trough receiver tube with porous insert and non-uniform heat flux condition was investigated. A new optimization method, which couples genetic algorithm (GA) and computational fluid dynamics (CFD) based on Socket communication, was proposed to optimize the configuration of porous insert. After the acquisition of the optimal porous inserts, some performance evaluation criterions such as synergy angle, entransy dissipation and exergy loss were introduced to discuss the heat transfer performance of the enhanced receiver tubes (ERTs) with optimal and referenced porous inserts. The results showed that, for a large range of properties of porous insert (including porosity and thermal conductivity) and Reynolds number, the heat-transfer performance of ERT with porous insert optimized by GA is always higher than that of the referenced ERTs. Better heat-transfer performance can further improve the solar-to-thermal energy conversion efficiency and mechanical property of the solar parabolic trough receiver. When some porous materials with high thermal conductivity are adopted, ERT can simultaneously obtain perfect thermal and thermo-hydraulic performance with using the same optimized porous insert, which cannot be achieved by using the referenced porous insert. In the view of those introduced evaluation criterions, using the optimized porous insert can obtain better synergy performance and lesser irreversibility of heat transfer than using the referenced porous insert. Entransy dissipation per unit energy transferred and exergy loss rate have equivalent effects on the evaluation of irreversibility of heat transfer process. These evaluation criterions can be used as optimization goals for enhancing the comprehensive performance of the solar parabolic trough receiver.     

高炉渣固定床显热回收过程火用分析及系统优化设计

为使高炉渣显热得到高效高品质的回收,对固定床渣热回收过程进行火用分析,分析该过程主要不可逆因素(温差、流动阻力)产生的火用损;揭示颗粒直径、空隙率、床层高度、表观气速和空气初始温度等因素对总火用损率的影响规律。研究表明,随颗粒直径和床层高度的增大,总火用损存在一个最小值,对应存在颗粒直径和床层高度最优值;表观气速越大,总火用损越大;空隙率越大,总火用损越小;空气入口温度存在最佳值,并非越低越好。     

燃气-蒸汽联合循环动力装置热力学分析

为了研究燃气-蒸汽联合循环系统的节能潜力，用Yong分析的方法对该系统进行了热力学分析。通过对一种常见的燃气-蒸汽联合循环系统的模拟计算，给出了各部位Yong损失的大小及分布，对其能量利用情况进行了评价，并找出了薄弱环节，提出了节能措施。结果表明，燃气-蒸汽联合循环系统利用了燃气侧高温吸热和蒸汽侧低温放热的特点，使得其Yong效率高达51．12％，比常规的纯蒸汽动力循环的Yong效率(最高约40％)高得多；燃料化学能转化为热能及传热引起的Yong损失所占比例最大，为31．67％。所以，改善燃烧和传热过程的不可逆性，是提高联合循环效率的重要途径；发展联合循环发电技术，研制和开发新型发电机是高效节能，有利于可持续发展的根本所在。研究结果为系统的总体优化设计提供了理论依据。     

相变贮热系统的热力学分析

本文基于热力学第二定律,对相变贮热系统进行了分析,得到了两个热力学优化参数,即最佳贮热介质温度和最佳传热单元数;同时运用了压朋损失和焓朋损失这两个不同的概念,讨论了由此而对最佳传热单元数(即换热器尺寸大小)的影响;还比较了显热贮存系统和相变贮热系统之间贮热性能的差别。     

Evaluation of convective heat transfer in a tube based on local exergy destruction rate

In this study, exergy efficiency is defined to evaluate convective heat transfer in a tube based on the local exergy destruction rate from the equilibrium equation of available potential. By calculating this destruction rate, the local irreversibility of convective heat transfer can be evaluated quantitatively. The exergy efficiency and distribution of local exergy destruction rate for a smooth tube, an enhanced tube into which short-width twisted tape has been inserted, and an optimized tube with exergy destruction minimization are analyzed by solving the governing equations through a finite volume method(FVM). For the smooth tube, the exergy efficiency increases with increasing Reynolds number(Re) and decreases as the heat flux increases, whereas the Nusselt number(Nu) remains constant. For the enhanced tube, the exergy efficiency increases with increasing Reynolds number and increases as the short-width rate(w) increases. An analysis of the distribution of the local exergy destruction rate for a smooth tube shows that exergy destruction in the annular region between the core flow and tube wall is the highest. Furthermore, the exergy destruction for the enhanced and optimized tubes is reduced compared with that of the smooth tube. When the Reynolds number varies from 500 to 1750, the exergy efficiencies for the smooth, enhanced, and optimized tubes are in the ranges 0.367–0.485, 0.705–0.857, and 0.885–0.906, respectively. The results show that exergy efficiency is an effective evaluation criterion for convective heat transfer and the distribution of the local exergy destruction rate reveals the distribution of local irreversible loss. Disturbance in the core flow can reduce exergy destruction, and improve the exergy efficiency as well as heat transfer rate. Besides, optimization with exergy destruction minimization can provide effective guidance to improve the technology of heat transfer enhancement.     

硫铁矿焙烧过程的(火用)平衡

经对某工厂焙烧硫铁矿过程作了(火用)平衡分析表明:该厂提高(火用)效率、降低(火用)损关键是充分利用炉渣、尘、炉气余热和减少焙烧过程不可逆(火用)损。进而提出在工艺和操作两方面的措施。     

(火用)效率评价法与Webb评价法的对比

在传热过程的模型的基础上,导出了比较通用的(火用)效率的方程。分别用Webb评价法和(火用)效率评价法对波纹管和光管进行了评价,并对这两种评价方法进行了对比,(火用)效率较为方便,且较适合解释传热的本质。得出了波纹管的(火用)效率随雷诺数的变化曲线图,讨论了雷诺数对评价指标的影响,并导出了使(火用)效率最大时的最佳雷诺数(管径)的方程式。     

基于线性加权评价法的碟式斯特林机多目标优化

在考虑了集热器的热损失,斯特林热机的热阻、热漏和回热损失的基础上,建立了不可逆太阳能斯特林热机模型。讨论了温度比、吸热温度等参数对整个系统无量纲功率和总?效率的影响,通过线性加权评价函数方法对系统的无量纲功率和总?效率进行多目标优化。研究得出:线性加权评价法求得的最佳温比的数值范围为x_2opt＜x＜x_1opt其可使功率与总?效率达到最佳折中;通过使太阳能斯特林热机达到最佳吸热温度T_H,增大聚光比C和回热器效率ε_R,减小集热器的对换系数h和导热桥损系数k₀,可提高太阳能斯特林热机的无量纲功率与总?效率。