稳态法测量不良导体导热系数原理的修正

导热系数是一个重要的物理量,不良导体导热系数的测定,是热学中比较重要的实验．对稳态法测量不良导体导热系数的原理进行探讨,指出这一测量方法中原理上存在的缺陷,充分考虑样品厚度、侧面散热、环境温度等各种影响因素后,应用自然对流换热理论,对实验原理进行修正,对结果进行讨论,结果表明可以提高测量的精度．     

风管流量测量实验的设计

管道风量测量实验是深化《建筑环境测试技术》课程理论知识教学和培养学生实际动手能力的重要实验项目。文章从展示基本原理和掌握基本测量方法的角度说明了风量测量实验台的设计思路,提出使用弯管流量计、动压平均管、喷嘴、进口流量管、毕托管和风速仪进行风量测试实验的方案,并对实验原理进行了深入地剖析。在实验台的操控方式、结构设计、材料选择和仪器选用上提出了自己的见解。     

燃气发动机喷嘴喷气流量测量方法研究

针对目前燃气喷嘴流量测量精度普遍偏低的问题,通过分析现有燃气喷嘴流量测量方法,提出了一种基于排水称重原理的气体流量测量方法,并建立相应测量及控制平台。通过将该测量平台应用于某液化石油气发动机燃气喷嘴喷气流量测量,成功获取了燃气喷嘴流量特性曲线,测量数据的稳定性和一致性较高,符合气体发动机标定要求。经试验验证,所提出的燃气喷嘴喷气流量测量方法原理简单有效,测量平台所获测量数据可适用于气体发动机标定工作需求。     

基于多普勒法管道流量的测量方法研究

针对中国流量测量技术上准确度、资源利用率低的问题,提出了一种基于多普勒法管道流体流量的测量方法。经研究,采用平凹声透镜对超声波的发送及接收进行汇聚,缩小多普勒信息窗的体积,实现多普勒法对管道内流体流速分区域测量。通过对流量测量系统仿真及所测得的数据,验证了此方法的可行性;此外,设计的基于多普勒法流量测量实验系统结果表明应用此方法测量流体的精度高于1.8%,对提高流量测量精度具有重要意义。     

基于光纤布拉格光栅的流量测量方法

为了实现液压管路流量测量的需求,提出了一种使用固支梁作为流量转换单元的光纤光栅流量测量方法。为了克服单个光纤布拉格光栅传感器对温度交叉敏感的问题,设计出了一种基于双光纤布拉格光栅的流量测量结构。固支梁由芯杆和套管套合而成,两根光纤布拉格光栅穿过芯杆的凹槽,两端采用耐高温胶固定封装。用有限元软件对管路及传感结构周围的流体进行了模拟分析,同时进行了砝码加载实验、温度实验和液压管路实验。封装后的传感器的载荷响应灵敏度为0.990 7nm/kg和0.881 5nm/kg,两根光纤布拉格光栅对温度的灵敏度几乎一样:0.028 7nm/℃和0.025 9nm/℃,所以可以消除温度对流量测量的影响,由于实验系统的影响,该流量传感器的测量范围为0.001 7～0.6L/s。结果表明,该结构能够有效地消除温度和应变交叉敏感,特殊的封装结构避免了光纤布拉格光栅受流体的腐蚀,对载荷具有较好的线性度和灵敏度。     

微钢管轴向导热对对流换热的影响

以氮气为工质,流过内径为168μm、外径406μm微钢管,采用直接通电法进行加热,并使用红外成像仪加红外专用放大镜头测量了在恒定的流量下、不同加热功率以及相同加热功率、不同流量下的微钢管壁面的温度场,获得精确的微管外壁温度分布,同时测量了氮气的进出口温度和流量.根据实验结果分析了微管轴向导热对管内部对流换热的影响.研究表明,在氮气为工质下,微钢管轴向导热导致内部换热的减弱,减少量超过总对流换热量的2%.     

地源热泵土壤热物性测试与分析

运用恒热流测试原理自主研发了岩土热物性测试仪,通过现场测试的方法,调整加热管的加热功率、埋管中循环水流量、埋管进出口水温随时间变化规律,利用线热源理论确定了地下岩土的热物性参数。实验表明,土壤初始温度的测量精度对于提高土壤的导热系数是至关重要的,在未扰动的土壤温度以及给定PE管材的条件下,测试时间为50小时左右时,土壤导热系数逐渐趋于稳定,收敛于3.109 W/(m.℃),整个测试过程平均导热系数为3.489W/(m.℃),该结果为地源热泵系统的准确设计提供了依据。     

管道煤气热式质量流量计研制及标定技术研究

为解决目前燃气计量中仪表下限以下测量精度差或无法计量而造成漏计等问题，基于强制对流换热理论和热线风速计原理，研制成功了新型气体质量流量计，仪表中敏感元件和测速加热元件采用了微丝结构，测量路线中采用了副电桥技术，较大地提高了仪表的灵敏度，降低了仪表的死区，由于煤气介质较特殊，影响因素多，采用了实流标定，通过大量实施标定实验，分析了煤气导热系数对标定结果的影响，并提出了一种新的补偿方法，经实验测试，仪表可做到几乎零下限，有效地解决了煤气计量的漏计问题。     

大型软包锂离子电池的热物性实验研究

针对大型软包锂离子电池热物性参数的测定问题,提出适用于该型电池的热参数表征方法. 基于准稳态导热原理,建立电池的传热理论模型. 开展实验研究电池的比定压热容和导热系数与温度的依变关系,分析热损对测试结果的影响,对测试方法的有效性进行验证. 结果表明,电池比定压热容随着温度的升高而线性增大,导热系数受温度的影响较小. 在900 s内可以测得电池热参数在10~60 °C下的变化状况,实验验证结果显示测算精度高于92.3%,具有测算周期短、准确度高和测试灵活等优势.     

一种基于双准直光束的单CCD滚转角测量方法

针对目前滚转角测量难度大的问题,提出了一种基于双准直光束的单电荷耦合器件(CCD)滚转角测量方法,该方法原理简单,测量系统结构紧凑,使用方便。系统利用一个CCD探测2束成一定角度相交入射的LED准直光束形成的光斑位置变化,并通过相应算法解算滚转角。通过Matlab仿真,证明了测量方法的可行性;搭建了滚转角测量实验系统并进行了实验测试,与HP5529A双频激光干涉仪测量结果进行比对,在3000″的测量范围内,滚转角测量的最大偏差为73″,验证了系统方案的可行性。     

南定地热田成因及影响因素探讨

分析了南定地热田中温度在水平和垂直方向上的变化规律 ,探讨了温度场与构造和地下水的关系 ;利用数值法模拟了当煤矿降压排水为 1 5 4 0 0 m3 / d时地下水流场和地热田温度场的变化 .结果表明 ,南定地热田的形成与构造和地下水流场密切相关 ,地热能的传导方式以地下水对流为主 ,热传导为辅 ;地热田与南定煤矿位于同一水文地质单元 ,南定煤矿的降压排水将改变地下水流场和地热田的温度场     

流动相似律在气流式倾角传感器中的应用

气流式惯性传感器因其独特的优点引起大家的关注,但是环境温度不可避免地对气流式传感器性能有影响,会产生严重的温度漂移。它不仅局限了传感器的应用范围,而且还影响了传感器性能的进一步提高。本文通过数值模拟的方法,研究了环境温度变化时气流式倾角传感器腔体内的流场变化,分析了流场变化对传感器性能的影响机理,并利用相似理论讨论了一种新的消除环境温度影响的解决办法。结果表明,可以通过设计的补偿电路改变热源温度使流场保持相似来消除环境温度的影响。     

液态金属镓自然对流换热数值模拟

为更好地得到液态金属的流动和传热特性,模拟了液态金属流体镓(Ga)自然对流流动和传热过程.采用单流体模型研究液态金属流体Ga的流动特性和传热机理,考虑边界条件对自然对流的影响,选用合适的边界条件进行了模拟.结果表明,该工况下的传热以导热为主,速度矢量是顺时针旋转分布,并与实验数据较好吻合.Gr数对液态金属Ga自然对流影...     

定向渗流诱导的非对称冻结帷幕稳态温度场解析解

受水流对流传热以及冻结管热传导叠加影响,渗流场作用下人工冻结帷幕的形状具有明显的非对称性。为解决冻结帷幕形状不规则给冻结温度场计算带来的困难,以直线排布的三管冻结温度场为研究对象,采用分段等效的方法,对该类冻结帷幕的形状进行简化,基于稳态温度场的求解理论,推导得出定向渗流作用下非对称冻结帷幕稳态温度场解析解以及冻结帷幕厚度、平均温度的计算公式。为了对公式的合理性进行验证,自主构建水热耦合物理模型试验系统,并开展不同流速条件下三管冻结温度场演化规律的模型试验。研究结果表明：关键轴线上冻结温度的计算值与试验结果的吻合程度较高,解析解的合理性得到模型试验的验证。冻结帷幕的交圈时间以及非对称系数随着流速的增加急剧增大。当地层中存在渗流场时,冻结温度场变化过程较为复杂,但冻结帷幕的平均温度整体仍然表现出随着冻结帷幕厚度的增加而降低的规律。本文得出的解析解能够实现对渗流场作用下人工冻结温度场较为准确的数学描述,将为大流速渗透地层人工冻结温度场的计算提供参考。     

一种基于热线法的横观各向同性材料导热系数的测量方法

材料的导热系数是其重要的热物理特性参数之一,高效地测量各种材料的导热系数具有较重要的实际工程意义.在工程上,有较多材料具有横观各向同性的性质.对于横观各向同性材料导热系数的测量较常用的方法为稳态热平板法.该方法通过在不同方向上对试样施加热流,在材料内部产生稳态的温度分布,通过热流与温度梯度的关系反算导热系数.稳态热平板法基于稳态传热理论,原理简单,但耗时较长,对于待测试样较多的情形,具有一定局限性.热线法基于瞬态传热理论,是一种简单快捷的材料导热系数测量方法.本文基于横观各向同性介质中的热传导理论,对热线法进行了功能拓展,建立了一种利用热线法测量横观各向同性材料导热系数的新方法.将此方法应用于自制的人工横观各向同性材料,并将测量结果与相应的稳态平板法所得结果进行了比较.比较试验结果表明:只要测量过程中实际的探针-试样系统与其对应的理想模型之间具有较高的接近度,即能保证本文方法所得结果的可靠性及可重复性.     

Characteristics of radiation and convection heat transfer in indirect near-infrared-ray heating chamber

Numerical study was performed to evaluate the characteristics of combined heat transfer of radiation,conduction and convection in indirect near infrared ray (NIR) heating chamber.The effects of important design parameters such as the shape of heat absorbing cylinder and heat releasing fin on the pressure drop and heat transfer coefficient were analyzed with different Reynolds numbers.The Reynolds numbers were varied from 103 to 3×106,which was defined based on the hydraulic diameter of the heat absorbing cy...     

Analytical prediction and field validation of transient temperature field in asphalt pavements

This work presented the development and validation of an analytical method to predict the transient temperature field in the asphalt pavement.The governing equation for heat transfer was based on heat conduction radiation and convection.An innovative time-dependent function was proposed to predict the pavement surface temperature with solar radiation and air temperature using dimensional analysis in order to simplify the complex heat exchange on the pavement surface.The parameters for the time-dependent pavement surface temperature function were obtained through the regression analysis of field measurement data.Assuming that the initial pavement temperature distribution was linear and the influence of the base course materials on the temperature of the upper asphalt layers was negligible,a close-form analytical solution of the temperature in asphalt layers was derived using Green's function.Finally,two numerical examples were presented to validate the model solutions with field temperature measurements.Analysis results show that the solution accuracy is in agreement with field data and the relative errors at a shallower depth are greater than those at a deeper one.Although the model is not sensitive to dramatic changes in climatic factors near the pavement surface,it is applicable for predicting pavement temperature field in cloudless days.     

单井地热供暖关键因素分析

基于地热井内流体的流动换热方程以及岩石的能量方程,研究井直径、岩石导热系数、井深和地温梯度对采出水温度和采热功率的影响. 结果表明：单井采出水温度、采热功率和岩石温度场均随时间衰减,第1、10、20个供暖季对应的平均采热功率分别为755.01、660.02、639.42 kW,上述数据可用于热泵选型. 对于20 a的供暖期,当两井间距为200 m时不会产生热干扰;岩石导热热阻远大于井内对流热阻和井壁导热热阻,降低岩石的导热热阻是提高采热功率的最有效手段;增加井直径和岩石导热系数可以降低岩石导热热阻;岩石导热系数每增加0.5 W/（m·K）,采热功率增加100 kW;增加地温梯度和井深可以增大岩石和流体之间的传热温差,提高采热功率;地温梯度每增加10 K/km,采热功率增加213.54 kW.     

测点分布对多孔管道加热面温度测量的影响

根据已有实验数据,研究了测温点分布对多孔管道加热面温度测量的影响.实验时分别取玻璃和轴承钢颗粒作为构成管道内的多孔介质固体骨架的填充材料,水或空气流过其中.考虑了颗粒直径、导热系数和管壁的导热系数及换热系数的影响.当多孔介质固体骨架是由玻璃颗粒构成时,无论流体是水还是空气,测点位置对管道内壁面温度的测量精度不会产生较大影响;但当多孔介质固体骨架是由轴承钢颗粒构成时,特别当流体是水时测点位置会对管道内壁温度的测量精度产生较大影响.     

高温炉内二维热状态研究

本文将计算二维流场的K-ε双方程模型与计算辐射传热模型结合在一起,运用流场计算的SIMPLE算法和辐射传热的热流法计算,开发了两个模型的计算机程序,联立求解了高温炉膛内的二维热状态分布。运用该程序可以计算由辐射、对流和导热共同作用下炉内的温度分布和流场分布。作为一个简单的特例,在没有考虑燃烧的情况下,求解了给定炉墙温度及入口速度时空炉的热状态分布。