摘要：为突破实验条件的限制研究高温环境下三维间隔机织物的传热机制和传热过程,以玄武岩/聚酰亚胺三维间隔机织物为研究对象,对其三维间隔结构进行参数化建模,并确定控制方程以及边界条件。利用有限元分析方法对该织物进行高温环境下的传热过程数值模拟,通过实验对比验证模型有效性,探究了玄武岩/聚酰亚胺三维间隔机织物的间隔高度以及间隔跨距对其传热性能的影响。结果发现:相较于间隔跨距,间隔高度对三维间隔机织物传热性能的影响更大,传热平衡状态时织物背面域点探针温度相差11.4℃;且在三维间隔机织物内部,同一时刻下同一水平面上的间隔纱温度略低于空气域温度。

摘要：针对中间介质汽化器(IFV)热力设计方法验证支撑不足和IFV传热试验技术研究不充分的现状,试制了具有完整结构的IFV测试样机,开发出IFV超临界汽化传热性能测试系统,并以液氮为工作介质,开展实验室条件下IFV超临界传热与流动性能试验。结果表明:试验系统气相温度测点均方根偏差在1℃范围,液相测点均方根偏差在0.1℃范围,系统测点温度均匀性良好;冷热两侧工作介质热平衡误差在5%范围内,试验样机和测试系统设计合理;针对IFV沸腾传热,在小壁温过热度条件下,采用Cooper准则式较为冒进,试验条件下推荐使用Mostinsk准则式,并按10%余量进行设计,经修正的传热系数计算值和试验测算值误差小于5%;试验条件下,冷凝平均换热系数实测值较基于分段计算的计算值低20%左右;同时,分析了中间介质冷凝削弱的原因,从结构、传热设计及调试安装等方面提出改进建议。研究结果可为IFV超临界传热设计提供试验和验证技术支撑,为IFV产品工程设计提供参考。

摘要：借助湿刻技术在合金铜材上制作了传统蛇形结构和拓扑结构平板脉动热管,以R141b为工质,比较了上述两种热管在局部加热(加热面积15 mm×15 mm,20 mm×20 mm和25 mm×25 mm)情况下的启动与传热性能差异及变化规律。实验结果表明,传统型和拓扑型脉动热管的启动和传热性能均随着局部加热面积的增大而增强。相比于传统平板脉动热管,拓扑优化设计能够将热管通道集中分布在局部热源内,有效增大加热段蒸发/沸腾区域的面积,从而弱化热源面积对其启动和传热性能的影响。传统型脉动热管在多局部热源加热条件下的启动可分为“突变”和“平缓变化”两种方式,与单一均匀热源加热的启动方式相似,但拓扑型脉动热管在所有工况下的启动过程中均无温度突变行为。拓扑结构设计能够有效提高热管整体的均温性和传热极限,尤其是可以改善较小热源面积和中低加热功率下脉动热管的传热性能,在热源面积为15 mm×15 mm和加热功率约为75 W时,其有效热导率比传统热管提高约41.8%。具有拓扑优化通道的脉动热管能够弥补传统脉动热管在局部多热源散热应用中的不足,并表现出良好的均温性和传热极限,从而拓宽脉动热管的应用领域。

摘要：光伏阵列铺装对屋顶传热影响显著,为合理地衡量日照阴影移动、天空背景辐射和屋顶内部水平传热的影响,建立考虑太阳实时移动及辐射角系数差异的光伏阵列屋顶二维动态传热模型,并实验验证该模型的准确性。现有一维节点传热模型存在高估光伏组件遮阳和阻挡散热效果的问题,与之相比,该二维动态传热模型可准确计算光伏屋顶传热量,得到更接近实际工况的评估结果。以夏热冬冷地区建筑屋顶安装30°倾角的光伏阵列为例,夏季和冬季典型日屋顶冷/热负荷可分别降低22.4%和4.0%,冷/热负荷峰值分别降低35.9%和16.7%,峰值时间延后约40 min。应用该模型计算分析光伏阵列的安装倾角、间距、屋顶保温以及吸收率对屋顶传热的影响,并提出优化设计建议。

摘要：基于绿色仿生学理念,依据海螺的外形特点设计了一种三旋海螺型静态混合元件。在进口空管段Ret=2640~11450的恒热通量传热实验中,采用压降(Δp)、范宁摩擦因数(f)和Z因子评价了Kenics型静态混合器(KSM)、正向三旋海螺型静态混合器(three-twisted conch static mixer,TCSM)和反向三旋海螺型静态混合器(reverse three-twisted conch static mixer,RTCSM)的能耗。基于Nusselt数(Nu)、对流传热系数(h)和综合传热系数(PEC)评价三种混合器的强化传热特性。结果表明,KSM、TCSM和RTCSM的h与空管相比分别提高22.15%~40.53%、10.83%~27.34%和33.29%~50.30%,RTCSM的PEC分别比TCSM和KSM增加9.41%~28.99%和4.94%~13.29%。此外,通过功率谱密度(PSD)和标度指数(ϕ)表征不同混合器进出口压力信号的湍流脉动特征,发现RTCSM能够产生更多的小尺度涡进而强化传热。出口处RTCSM的最大Lyapunov指数(λ)大于TCSM和KSM的λ,表明流体流经RTCSM后呈现更强的混沌特性。

摘要：永磁牵引电机的冷却结构设计及温升的研究对列车安全、稳定运行有着重要的意义,现以一台城轨全封闭永磁牵引电机为例,采用整机模型研究电机流固耦合传热计算,计算了电机冷却介质的流动情况、电机整机温度场分布。根据仿真计算结果,优化改进冷却结构,通过仿真进行验证计算,最终通过试验与仿真结果进行对比。研究结果表明:采用流固耦合的传热计算,能够了解电机冷却介质复杂的流动情况,电机的温度场计算准确;优化冷却结构后的电机,电机温升更加合理。

摘要：通过组合两种单体特征,设计了一种V形凸起圆槽流道。通过数值仿真方法,分析对比V形凸起圆槽流道与矩形平直流道、侧壁半球凸起流道、侧壁圆槽流道、单面半球凸起流道、单面V形凸起流道五种流道在雷诺数300~1500范围内的努塞特数、阻力因数、综合性能评价标准。结果表明,对于单热源散热流道,V形凸起圆槽流道在所选雷诺数范围内性能最优,努塞特数相比矩形平直流道提高9.7%~42.5%,综合性能评价标准相比矩形平直流道提高6.3%~15.1%,综合性能评价标准也高于侧壁圆槽流道和单面V形凸起流道。

摘要：毫米级微型向心涡轮传热效应显著区别于常规向心涡轮,发展计及壁面传热效应的微型向心涡轮的气动设计方法对微型燃气轮机的设计具有重要意义.根据微型向心涡轮壁面非绝热的特点,通过理论分析,初步建立了计及固壁传热效应的微型向心涡轮速度三角形的分析模型.在此基础上发展了计及传热效应的微型向心涡轮的气动设计方法.分析得到了考虑传热影响的微型向心涡轮设计规律.利用三维数值模拟手段对模型和设计方法进行了验证.结果初步表明所发展计及壁面传热效应的模型和微型向心涡轮气动设计方法具有较好的可行性.

摘要：针对当前常用的线算图表在辐射地板传热结构工程设计中存在的问题,通过分析地板传热过程,将多层地板结构当量为单层均匀地板结构,求得了地板各传热环节的热阻及地板结构总热阻,并提出了地板传热效能值,进而从换热器的角度提出了用于地板传热结构设计的效能-传热单元数方法,并和ASHRAE手册设计方法进行比较。最后,在北京相应建筑地板辐射系统设计的工程案例中,通过该文提出的效能-传热单元数设计方法进行了地板热工设计,根据房间的热负荷和系统能提供的供水温度,计算所需的地板结构总热阻,进而确定了地板的埋层结构和对应的管间距,经试验测试,房间的温度较好地满足了设计要求。最终结果表明效能-传热单元数设计方法可较好适应多变工程设计条件,既可以根据供水温度确定对应的地板结构,也可以根据地板结构确定所需的供水温度,还可以校核一定供水温度和地板结构下的地板表面温度,可方便进行地板传热结构的设计,为地板辐射系统工程设计提供了一个新的思路。

摘要：新型立式多层圆盘结构裂解塔是一种传导加热型单元设备,能把无钢丝废轮胎裂解为炭黑、燃料油和可燃气产品.在料环假设、松散介质假设、物性假设基础上,研究了空心加热盘上轮胎料块的传质模型,给出了料环高度、盘面积料量、停留时间、有效覆盖率以及临界处理量等参数的计算公式.应用颗粒传热扩散理论及橡胶裂解动力学方程,建立了新型裂解塔加热盘面和轮胎料块间的传热模型,得到了裂解塔内每道料环出料温度及橡胶残余率的迭代计算公式,并从理论上给出了裂解塔的最大处理量.应用该模型对3000t·a-1裂解塔进行了理论计算,所得结果与实验数据吻合较好.