固液相变蓄热技术的研究进展

综述了相变蓄热材料、相变传热问题求解方法、典型相变传热过程以及相变潜热蓄热系统(LHTES)优化设计及强化传热等诸多固液相变蓄热技术相关问题的研究进展情况     

填充球蓄热室热工特性的研究进展

系统地介绍了填充球蓄热室热交换理论,总结了国内外有关填充球蓄热室传热特性和阻力特性的研究成果,探讨了填充球蓄热室传热特性、阻力特性的研究中存在的问题。指出:填充球蓄热室热工特性的研究应综合考虑传热和流动的影响。     

热风炉蓄热室流动和传热过程数值模拟

以某炼钢厂热风炉为例,因在实际生产中偏离设计工况运行出现了蓄热室内第二层格子砖超温现象.为分析变工况对格子砖温度的影响,并提出一个合理运行工况,文中采用简化蓄热室模型和有限元差分方法对其热风炉蓄热室内的传热和流动过程进行了数值求解,模拟结果与实际情况基本符合.模拟结果分析表明正常设计工况是安全、可靠的;为指导实际运行,通过数值模拟也进一步得出了45 min和60 min典型冷却工况下,热风炉安全运行的临界冷却风量值.     

用拉普拉斯变换法求解蜂窝蓄热体气固温度分布

提出一种蜂窝蓄热体气固耦合周期传热数学解析研究方法。忽略沿气流流动方向的固体导热影响,建立了薄壁蓄热体周期传热数学模型,并对线性偏微分方程组进行无量纲化处理;借助Matlab的符号运算功能,用拉普拉斯变换法,求出了蜂窝蓄热体气固温度连续分布函数精确解,并获得了温度分布数值解;和文献纯数值计算对比,半解析结果吻合。证实高效、经济、准确地获取蜂窝蓄热体传热半解析数值解的可行性。     

Numerical simulation and optimization of a heat storage process in a layered regenerator

以降低熔铝炉蓄热室压损和提高蓄热室蓄热效率为目标,对某铝厂熔铝炉蓄热室进行了分层布料仿真研究。以多孔介质模型为基础,对动量方程源项进行了修正,将多孔介质结构内的传热转化为两相间的传热,并采用双能量方程形式建立多孔介质和流体间的传热能量方程。利用计算流体力学软件Fluent及其二次开发平台,建立了适用于蓄热室蓄热过程的数学模型。利用建立的数学模型对影响分层布料蓄热室蓄热过程的4个主要参数进行了模拟计算,得到了各参数对分层布料蓄热室的蓄热效率和压损的影响规律,并通过正交试验直观分析和方差分析的方法对各参数进行了显著性分析,且得到了保证蓄热效率和降低压损为目标的最优搭配方案。其中热效率最优搭配方案为入口质量流量1.65 kg/s、粒径组合26 mm-18 mm-26 mm、上中下层高比为2：1：2;压损最优搭配方案为入口质量流量1.65 kg/s、粒径组合32 mm-24 mm-32 mm、上中下层高比为2：1：2。     

全玻璃真空管太阳能热水器影响因素的数值模拟研究

利用热能工程专业基础知识和场协同原理,结合计算流体力学配套商业软件,对反光板、倾斜角度、辐照强度、集热管尺寸和水箱大小等因素,影响全玻璃真空管太阳能热水器的传热传质特性进行了数值模拟研究和可视化分析,通过数值模拟研究给出了全玻璃真空管太阳能热水器的的最佳条件。     

回转式空气预热器蓄热元件传热特性实验研究

回转式空气预热器热力性能主要取决于蓄热元件,在蓄热元件传热特性试验台上,通过分段均匀电加热蓄热元件模拟其在锅炉烟道中的温度并控制其在不同的温度水平上,对不同蓄热元件板形在不同壁温、不同雷诺数下传热特性进行了比较试验,并对结果做出了简要分析.     

基于FLUENT的热风炉蓄热室传热及操作制度研究

为获得热风炉蓄热室内气体及格砖温度随时间的变化规律,用FLUENT软件建立了热风炉蓄热室温度场计算的简化模型,并进行了蓄放热过程的模拟计算.在分析不同操作制度下热风炉工作特点的基础上,比较计算了具代表性的三座热风炉在二烧一送、一烧二送和半交叉并联三种操作制度下的风温变化状况和热效率.模拟计算结果表明:该方法可以得到符合设计计算精度要求的模拟结果,可以方便地进行蓄热室传热特征分析,预测热风炉在不同操作制度下的工作特点,为热风炉生产选择优化操作制度提供了便捷有效的方法.     

蜂窝蓄热体温度特性数学解析

基于蜂窝蓄热体气固传热精确解，研究蓄热体温度变化和切换周期设计方法，忽略沿气流流动方向的固体导热影响，建立了周期传热数学模型，并求出了气固温度分布精确解。和数值计算相比，半解析解可信，按炉内低氧稳定燃烧和蓄热体低温端不结业的要求，可进行切换周期优化设计，从而为低氧弥散燃烧设计和操控优化提供一种高效、经济、准确的解析研究方法。     

泡沫铜强化石蜡相变蓄热特性的数值分析

通过构建泡沫金属内固液相变传热模型,对方腔蓄热单元中泡沫铜强化石蜡相变蓄热特性进行数值分析。数值模型采用考虑泡沫金属真实结构的等效导热系数通用模型,并兼顾石蜡在融化前后与金属骨架之间的热非平衡效应。通过求解模型得到方腔内石蜡固液界面演化规律与温度分布,进而对蓄热过程进行火用分析。结果表明:当前数值模型能较好地预测泡沫铜内固液相变传热;泡沫铜显著改善了石蜡相变的空间均匀性,减小了蓄热区温度梯度,使蓄热速率和火用效率得到有效提高。     

枝晶尺度溶质再分配对连续铸造凝固过程的影响

阐述了凝固微细尺度结构上的溶质再分配与宏现尺度传热传质现泉之问的关联，总结比较了多种徽现健析模型，并针对反向凝固工艺和传统的薄板坯连铸连轧(CSP)工艺的传热传质现泉进行了数值模拟，与实验数据进行对比分析。结果表明，微细尺度固—液相界面上的溶质再分配对凝固宏观传输过程的影响不可忽略。     

蓄热式加热炉加热过程在线控制数学模型研究

蓄热式加热炉是一种蓄热式换热器与常规加热炉的结合体，整体结构包括炉体、蓄热室、换向系统、供风系统、排烟系统等。采用蓄热式燃烧技术，能够帮助加热炉达到更高的炉温，从而进行工业加热生产。蓄热式加热炉的优点在于能够使炉温分布均匀，根据不同需求对炉温进行调节，大大改善加热质量，提升加热产品的合格率。在全面分析蓄热式加热炉传热机理的基础上，建立了物理和数学的3D模型来描述炉内传热和加热过程。利用CFD软件对整个炉子的燃烧过程进行模拟。最后，对整个炉内的流动和温度曲线进行了深入研究，详细揭示了炉内的流动特性和温度分布规律，对蓄热式加热炉的合理设计和优化控制具有重要理论意义和实践价值。     

蓄热元件波纹参数对流动传热性能影响分析

为研究搪瓷蓄热元件波纹倾角和宽度对流动传热性能的影响,采用Fluent软件对某搪瓷蓄热元件进行数值模拟,得到蓄热元件不同波纹倾角和宽度时内部流场速度、温度分布及努塞尔数和阻力系数随雷诺数的变化曲线.模拟结果表明:波纹倾角由20.增大到60.时,蓄热元件阻力系数增大,努塞尔数增加,且阻力系数增幅大于努塞尔数增幅;波纹宽度...     

孔隙率对斯特林发动机回热器影响的数值模拟

回热器作为斯特林发动机的核心部件,其工作条件极其恶劣,流动和传热过程更是复杂,迄今为止还没有一种准确描述其工作过程的方法.针对孔隙率对回热器传热及流动特性的影响,利用Fluent软件进行了三维数值模拟,通过模拟发现填料孔隙率的变化对回热器内压损及蓄热能力都有很大的影响.     

太阳能-土壤源耦合蓄热特性及潜力分析

在分析太阳能与土壤蓄热特点的基础上,提出了利用非采暖季蓄热的节能系统。由于太阳能照射强度具有随季节性变化的特点,非采暖季太阳能辐射强度一般较高,可借助地埋管系统向土壤中蓄热。通过对不同时段太阳辐射强度的监测,在进行数据分析的基础上,建立了太阳集热器数学模型。分析多孔介质蓄热过程的传热传质特性及土壤蓄热特性、非均质性以及地下水径流对热传播半径的影响等特点,提出了在非采暖季进行土壤蓄热的理论和可行性。     

梯形蓄热罐形状对蓄热性能影响的数值研究北大核心CSCD

蓄热可应对太阳能光热利用中的间歇性问题,可提供平稳的热能输出,提高能源品质。固液相变蓄热因其蓄热密度大、蓄/放热过程温度恒定等优点备受关注。固液相变蓄热过程中存在相变材料熔化与温度不均匀的现象,难熔区域极大地延长了整体相变蓄热时间。本工作提出了一种通过改变蓄热罐形状来改善熔化不均匀现象的设计方法,设计了5种具有不同梯度比的梯形相变蓄热罐;通过数值模拟方法研究了5种梯形蓄热罐的蓄热性能,得出以下结论:增加上部区域相变材料的比例有利于将热量及时传递到固态区域,减小了热量传递的阻力,加快了整体传热速率。增加上部区域相变材料比例(即模型1和模型2)的完全熔化时间较基准模型3的完全熔化时间都有缩短,分别减少了39.06%和29.37%。研究结果为相变蓄热罐结构设计和工程应用提供一定参考。     

太阳能单罐蓄热系统的数值模拟与性能分析研究

文章以太阳能单罐蓄热系统为研究模型,以新型三元熔融盐KNO3-Na NO3-Na NO2为传热、蓄热介质,利用Fluent软件对熔融盐在斜温层蓄热单罐中的流动规律和传热特性进行数值模拟研究。研究结果表明:随着熔融盐入口流速的增大,斜温层厚度逐渐增加,蓄热效率逐渐降低,但过低的入口流速会延长蓄热周期;冬季、夏季工况下,应对罐体进行保温,并减少蓄热进程的中断,以降低热损失,提高蓄热单罐的蓄热效率。研究结果为单罐蓄热系统蓄热效率的提高指明了一条新思路,并为更加复杂的单罐传热以及蓄热模型的改进与研究奠定基础。     

太阳能热水器传热传质和强化传热研究

在低温太阳能光热光伏联合应用试验台的基础上,结合GB/T 17049—2005,利用Gambit、Ansys Fluent和Tecplot软件,对全玻璃真空管太阳能热水器进行传热传质和强化传热分析。结果表明:所建立的二维数值计算模型,能准确反映同一条件下,全玻璃真空管太阳能热水器的变化趋势;在数值模拟基础上,确定了单面受热时的最佳安装角度为51°,加装反光板类似双面受热的最佳安装角度为38°;在粗略估算和细化分析的基础上,确定了不同真空管结构的最佳导流板长度及安装位置;通过实验和数值模拟,确定了58mm×1 800mm为优化的全玻璃真空管结构。     

散堆拉西环蓄热室热工特性的数值模拟

提出将拉西环作为蓄热元件用于蓄热室的技术构想,并建立数学模型对散堆拉西环蓄热室的热工特性进行模拟.结果表明:不同时刻蓄热体及气体的温度分布大致呈对数曲线;随换向时间及气体流速的减小、蓄热室长度的增加,温度效率、热效率逐渐升高;空气的出口平均温度取决于空气出口最低温度,烟气的出口平均温度取决于烟气出口最高温度,要达到较高...     

提高玻璃熔窑蓄热室热效率的几项措施

从改善蓄热室内气流分布均匀度、提高蓄热室换热强度和选择合理的蓄热室结构、格子砖等方面，提出如何提高玻璃熔窑蓄到的热效率。指出了装设空气了喷射器的改进烟道入口结构对提高气流在蓄热室内的均匀分布有明显作用，而适当的格孔孔径、格子砖厚度和格子体型式对蓄热室的换热强度有非常大的影响，同时，合理的蓄热室结构和格子砖材质对提高蓄热室的热效率也是至关重要的。