低温手术过程组织瞬态热应力有限元分析

通过有限元分析,给出使用同时具有冷冻和加热能力的两种新型冷刀进行低温手术过程中组织瞬态应力场,考察“低温手术-热疗结合型冷刀”与“Endocare型氩氦冷刀”两种新型冷刀的共性和差别,从热应力角度揭示冷刀的杀伤半径。充分考虑组织物性和内热源的非线性,使用基于有限容积法的大型商业有限元软件Ansys双向耦合求解经典生物传热方程与应力方程。结果表明：（1）组织内水的相变导致的体积膨胀是热应力引发的主要因素,而温度梯度则是产生热应力的次要因素;（2）两种冷刀在低温手术过程中均会导致相变区域内出现应力集中;（3）低温手术-热疗结合型冷刀由于可提供更大的冻结区域,使其经历高应力,从而具有更大杀伤半径;（4）低温手术过程中,组织会发生明显的热应变。     

血液灌注和代谢产热温度依赖性对低温手术过程组织温度场的影响

基于已有实验数据,建立了人体血液灌注率和代谢产热在冷热疗温区内(-175～75℃)的温度依赖关系式。通过数值模拟, 研究了人体血液灌注率和代谢产热的温度依赖性对于低温手术过程组织瞬态温度场的影响。结果表明, 忽略其温度依赖性, 将会导致低温手术过程组织内部相界面和临界等温面被过小估计, 从而在临床实际低温手术过程中导致过多正常组织损伤。低温手术过程的优化设计, 必须充分考虑人体血液灌注率和代谢产热的温度非线性。     

利用低温热源的真空蒸发技术研究

利用低温热源（温度低于100℃）进行蒸发是一项经济节能的高新技术。介绍了利用低温热源进行真空蒸发的工艺流程，并且剖析了引进的国外先进技术——利用低温热源（这里以电解余热为例）进行低温真空蒸发的原理，并从理论和实践上提出了增加其蒸发量的方法。结果发现增加供热系统供热能力可以直接增加蒸发量，提高混合冷凝系统带出热量的能力，也可间接增加蒸发量。     

矿渣磨烘干热源的技改

通过对矿渣磨烘干热源采取的技改措施,拆除燃煤沸腾炉系统和煤炭输送系统,避免了使用燃煤沸腾炉提供热源对大气的污染,进一步增加了窑头低温废气的利用率,降低了矿渣生产成本,取得了良好的环境、经济与社会效益.     

热源温度对ORC低温余热发电系统性能的影响

采用自行设计的向心透平膨胀机,基于有机朗肯循环(ORC)低温余热发电实验平台,研究了热源温度对向心透平及系统性能的影响。结果表明:在热源流量分别为3.507和2.056 m~3×h~(-1)时,透平膨胀机的压降、转速、膨胀功随热源温度的升高均增加,且当热源温度达到110℃后,其增加显著变缓;透平膨胀机等熵效率随热源温度的升高先升高后降低,在110℃时达到最大值,分别为0.862和0.821;系统热效率和?效率随热源温度的升高先升高后降低,在110℃时均达到最大值,系统最大热效率分别为3.15%和3.05%,最大?效率分别为11.9%和11.5%;系统中各主要设备?损占比从大到小依次是蒸发器、冷凝器、向心透平和工质泵,且?损占比受热源温度的影响较小。     

太阳能有机朗肯循环系统的实验特性

为研究中低温太阳能驱动的有机朗肯循环系统的性能,设计并建造了太阳能驱动的有机朗肯循环实验台.实验中以R245fa为有机朗肯循环工质,以WD350导热油为槽式集热器循环工质,对太阳能有机朗肯循环系统进行了实验研究.实验结果表明,当太阳直射辐射强度在400 W·m^-2左右时,集热器出口导热油温度可达 140℃.当集热器出口导热油温度在 110℃附近时,集热器集热效率可达60%左右.在该热源条件下,动力循环部分从基本循环模式切换到回热循环模式时,测算效率从9.3%提升到10.8%,实测循环效率从1.57%提升到1.67%,提升了6.07%.实测循环系统 效率在10%左右,回热模式下略高于基本循环模式.实验中还考察了不同工质流量下的有机朗肯循环性能,在工质流量为 6.88 kg·min^-1时,得到的最大实测平均功率为386.27 W.一定热源温度下,随着工质流量的增加,膨胀机进口压力增加,循环输出功也增加;在一定的工质流量下,随着热源温度的升高,膨胀机进口的温度提高,进口压力也升高,循环输出功也增加.     

真空条件下盐溶液再生的实验研究

将盐溶液置于真空环境中,加以适当的低温热源,使溶液再生。结果表明,外部热源温度和溶液的初始浓度对溶液中水分蒸发率的影响较大,热水流量、冷水温度和冷水流量三者影响较小。     

PA6固相聚合——相对分子质量研究

本文对PA6固相聚合(SSP)过程中影响聚合产物相对分子质量(RMW)的因素进行了研究.结果表明:RMW随RMW调节剂用量增加稍微增加后再迅速减小;聚合时间增加,则PA6的RMW开始迅速增加,随后逐渐减慢.     

热泵

热泵是一种废热利用的新设备,用热泵来回收废热,可节约能源,降低产品成本,减少对环境的热污染。它与工业上惯用的废热回收设备(如热交换器等)不同,后者只可从高温介质向低温介质传热,而不能利用低温热源使高温介质增加热量。热泵就是利用低温废热源来使高温介质增加热量的设备。     

共冷凝器双循环有机朗肯发电系统㶲分析

有机朗肯循环（ORC）发电是将中低温热源转化为高品位电能的有效途径之一。本文针对热源温度为100~150℃的亚临界饱和有机朗肯循环系统,选用4种有机工质,首先分析热源温度和工质对单级/双循环发电系统?效率和加热器?效率的变化规律,进而对双循环系统窄点温差对系统和加热器?效率的影响进行分析。主要结论包括：在相同热源温度下,R245fa为工质时,双循环系统及加热器的?效率相对于单循环系统的?效率大幅提升,在热源温度为130℃时,系统?效率提高了14.45%。随着窄点温差的增大,系统和加热器?效率减少;不同热源温度下窄点温差增大时,系统和加热器?效率的减小量接近相等,当窄点温差增加2℃,系统?效率平均减少1.9%左右。分析双循环系统采用4种有机工质时系统和加热器?效率,发现?效率都随热源温度增加而增大;当热源温度为100℃和150℃时,工质R245fa相对于R601的系统?效率相差为0.89%和3.54%;对应加热器的?效率相差为0.49%和4.82%。     

The effects of thermomechanical coupling on the cold drawing process of glassy polymers

The source and the effects of strain-induced heating on the stress-strain behavior and corresponding cold drawing process of glassy polymers are investigated. The nature of dissipative and stored components of work are discussed where only 50 to 80% of the mechanical work of glassy polymers has been found to be dissipative. This phenomenon is demonstrated to be well-modeled by considering a portion of the work to be stored as strain-induced molecular orientation in the polymer that evokes a back stress tensor. The results of the modeling are found to be consistent with experimental measurements reported in the literature. The constitutive and corresponding heat generation model are used in fully thermomechanically coupled finite element analysis of the cold drawing of glassy polymers. The influence of applied elongation rate on the resulting temperature rise, heat transfer, thermal softening, and fiber geometry are presented, together with a full complement of the deformation field parameters related to the propagating shoulders of the drawn neck.     

真空探针冷冻和复温性能实验测试及数值模拟

针对现有的冷热复合治疗探针中存在的问题,设计了直径3 mm的真空探针,用电阻加热和真空层相结合的方法解决探针非工作段的低温问题,以液氮冷冻和电阻加热的方式实现探针的冷热交替过程。分别在空气、蒸馏水和离体猪肝中进行探针的性能测试实验。发现电加热与真空层结合可以提高探针非工作段的温度;在蒸馏水中探针形成轴向长度为3.6 cm,径向长度为1.8 cm的冰球;在离体猪肝中形成轴向冻结直径约为3.6 cm,化冻直径为1.2 cm的区域。使用数值计算的方法计算探针的有效治疗范围,形象直观地展示组织在冷冻和复温过程中的温度场分布,为临床手术提供数据支持。从整体效果看,探针有良好的冷冻和复温性能,促进冷热复合治疗的进一步发展。     

薄膜蒸发器筒节整体夹套封口环应力分析及其改进设计

根据对流传热数值模拟结果 ,建立了薄膜蒸发器筒节整体夹套结构的有限元计算模型 ,利用有限单元法进行了结构的应力分析和强度计算。计算结果为 :当不考虑温度载荷时 ,结构是安全的 ;当考虑温度载荷时 ,结构肯定是欠安全的。对此又进行了改进结构设计和相应的强度计算 ,并经受了实践的考验     

TRANSIENT MIXED CONVECTION ALONG A VERTICAL PLATE EMBEDDED IN POROUS MEDIA WITH INTERNAL HEAT GENERATION AND OSCILLATING TEMPERATURE

The effects of oscillating plate temperature on transient mixed convection heat transfer from a porous vertical surface embedded in a saturated porous medium with internal heat generation or absorption are studied. The governing equations are transformed into dimenionless form by a set of variables and solved using the Galerkine finite element method. As the energy generation increases, the temperature near the wall will be higher than the wall temperature, thus increasing buoyancy forces inside the boundary layer and consequently increasing the velocity. The increase of energy absorption term for either space or temperature dependence will decrease the velocity inside the boundary layer and increase heat transfer rates. Different temperature and velocity profiles are drawn for different dimensionless groups. Numerical values for Nusselt numbers as well as local skin friction coefficient are also tabulated.     

TRANSIENT MIXED CONVECTION ALONG A VERTICAL PLATE EMBEDDED IN POROUS MEDIA WITH INTERNAL HEAT GENERATION AND OSCILLATING TEMPERATURE

The effects of oscillating plate temperature on transient mixed convection heat transfer from a porous vertical surface embedded in a saturated porous medium with internal heat generation or absorption are studied. The governing equations are transformed into dimenionless form by a set of variables and solved using the Galerkine finite element method. As the energy generation increases, the temperature near the wall will be higher than the wall temperature, thus increasing buoyancy forces inside the boundary layer and consequently increasing the velocity. The increase of energy absorption term for either space or temperature dependence will decrease the velocity inside the boundary layer and increase heat transfer rates. Different temperature and velocity profiles are drawn for different dimensionless groups. Numerical values for Nusselt numbers as well as local skin friction coefficient are also tabulated.     

扁平轮胎硫化工艺温度参数的确定

硫化是轮胎生产工艺的一个重要步骤,直接决定轮胎的力学性能,是生产中耗能最多的一个环节。传统的扁平轮胎硫化工艺没有考虑后硫化的作用,这可能造成能源的浪费。前期的有限元模拟表明传统的硫化工艺造成了大部分胶料的过硫化。为了找到改进硫化工艺的方法,本文研究了硫化参数对胶料温度场和硫化程度场的影响。硫化参数包括热源温度、硫化时间和预热温度。相对应这三个因素,用ABAQUS有限元软件建立三维模型做了三组对比模拟,结果表明对温度场影响最大的是热源温度,最低的是预热温度;对硫化程度影响最大的是热源温度,最低的是硫化时间。根据数据分析提出了最优的工艺参数。     

Thermal analysis of a cylindrical lithium-ion battery

This work investigates the heat generation characteristics of a cylindrical lithium-ion battery. The battery consists of the graphite, LiPF₆ of the propylene carbonate/ethylene carbonate/dimethyl carbonate (PC/EC/DMC) solution, and spinal as anode, electrolyte and cathode, respectively. The coupled electrochemical–thermal model is developed with full consideration of electrolyte transport properties as functions of temperature and Li ion concentration. A truly conservative finite volume numerical method is employed for the spatial discretization of the model equations. Three types of heat generation sources including the ohmic heat, the active polarization heat and the reaction heat are quantitatively analyzed for the battery discharge process. The ohmic heat is found to be the largest contribution with around 54% in the total heat generation. About 30% of the total heat generation in average is ascribed to the electrochemical reaction. The active polarization contributes the least comparing to the ohmic heat and reactions heat. The results also show that the Li ion concentration and its gradient in electrolyte are the main factors giving the effect on the heat generations of active polarization and electrolyte electric resistance. The raised temperature in the battery discharge is positive related with the thickness of both separator and electrodes.     

LiCl溶液垂直管外降膜发生效果的实验

为了探究LiCl水溶液在低位太阳能吸收式制冷系统中的发生过程中的传热传质效果,在降膜发生实验装置基础上研究了LiCl水溶液在垂直管外降膜发生的传热传质过程。阐述了不同运行工况如不同的热水和溶液的流量、热源的温度、溶液的浓度和系统压力对LiCl水溶液发生过程传热传质效果的影响。同时也进行了相同工况下LiBr水溶液的对比实验。结果表明相同运行工况下LiCl水溶液降膜发生过程和LiBr水溶液的降膜发生过程有着相似的变化规律。虽然LiCl水溶液的垂直降膜发生速率略低于LiBr水溶液,但传质效果相差不大,LiCl溶液的低运行浓度有利于循环热力性能的提升。