粉煤灰传热的影响研究

近年来国内外竞相开展利用粉煤灰等制备保温材料的研发工作,以粉煤灰传热为研究对象,对粉煤灰内的流场、温度场、高温壁面平均努谢尔数Nu进行研究;采用整场求解法方法进行数值求解,对网格的独立性和计算过程进行了验证;得到了粉煤灰传热一些基本数据,分析了粉煤灰温度场和流场随瑞利数Ra的变化规律。研究结果表明:随着Ra增加,开始流线均匀分布为一个顺时针大窝,逐渐变化为流线集中分布在流场外侧,而在中央基本上保持静止状态;当Ra很小时,无量纲等值线近似于平行高低温壁面的垂直线,随着Ra数逐渐增大,对应的温度等值线近似呈高温至低温的线性变化趋势;Ra小于10~5时,高温壁面Nu基本为2.37～3.31的定值;高温壁面底部努谢尔数Nu数大,最大值为30.8,上部Nu数小,最小值为1.19。     

含水率与孔隙率对粉煤灰传热性能影响

以粉煤灰传热为研究对象,选取不同含水率和孔隙率粉煤灰试样,建立自主研制的两侧恒温差立方体实验台,对阜新市热电厂的漂珠型粉煤灰进行温度实验测试;根据半无限大物体导热原理,采用非稳态法对试样有效导热系数进行计算,研究含水率与孔隙率对粉煤灰传热性能的影响。引入Brinkman-Forchheimer扩展Darcy模型进行修正,考虑流体密度随温度变化,局部热平衡,建立二维粉煤灰传热数值模型,完成试验与模型互相验证。结果表明:孔隙率为0.26时,随着含水率增加,粉煤灰的有效导热系数由0.24增大至0.27,保温隔热性能变弱;孔隙率增大有利于粉煤灰保温隔热性能的提高,其有效导热系数由0.25降低至0.19;含水率变化对压实型粉煤灰内部热传输方式影响不大,热传输方式为热传导;疏松型粉煤灰热传输方式以导热为主,有轻微对流换热迹象,粉煤灰内传热应考虑孔隙率变化对其影响。     

饱和多孔介质自然对流数学模型与实验研究

以饱和多孔介质内流体流动、流体和固体传热为研究对象,考虑流体密度随温度变化和局部热平衡,引入Brinkman-Forchheimer的扩展Darcy模型进行修正,建立固体随机堆积饱和多孔介质自然对流数值模型,采用有限体积法计算。利用自主研制的两侧恒温差立方体多孔介质实验台,对所建数值模型进行实验验证。综合数值计算和实验结果表明:多孔介质方腔内最大流速随温差和瑞利数Ra增大而增大,且最大流速出现在高温壁面和低温壁面附近;随着Ra增大,温度等值线由近似平行于高低温壁面变为近似垂直于高低温壁面;高温壁面上Nu从上至下呈线性增加趋势;高温壁面Nu随Ra增大而增大,当Ra<102时,Nu维持在12以内;当102106,Nu增加速率很小。