煤岩导热特性实验及其对围岩温度场影响

为研究煤和岩石的导热特性对围岩温度场的影响,选取多个矿井的煤、岩样品,采用LFA457型激光导热系数测试仪测定不同温度下煤和岩石的热物理参数.根据实验得到的煤岩热物理参数,采用数值模拟的方法研究围岩热物理参数对围岩温度场的影响规律.研究结果表明:煤的热扩散系数和导热系数远小于岩石的热扩散系数和导热系数,而煤的比热容普遍高于岩石的比热容;煤和岩石的热扩散系数和导热系数均随着温度的升高而呈幂函数关系减小,而其比热容随着温度的升高呈线性增加.围岩热物理参数不同时,调热圈半径与围岩热扩散系数呈幂指数关系递增,壁面与风流温差随蓄热系数增加而线性增大.     

冻土导热系数试验方法对比研究

采用热线法和热流计法分别对粉质黏土的冻土试样和融土试样进行了导热系数的测定.两种试验结果均反映出导热系数随含水率增大而增大,随干密度增大而增大的变化规律.通过回归分析得出导热系数受含水率的影响明显大于干密度的影响.将两种试验方法所得结果进行比较,并进行差异显著性检验.两种试验方法中,热线法所得导热系数更大,而试验方法的不同对导热系数的数值影响十分显著.在实际工程中进行温度场模拟和热工计算时,需要选择适当的试验方法获取数据,以避免分析结果严重偏离实际.     

低流速下燃料包壳表面污垢沉积的传热计算分析

针对核电站发生破口失水事故后碎片在燃料包壳外表面形成污垢沉积的现象,采用一维模型建立了燃料包壳和周围冷却剂温度场的数值计算模型,与流体动力学分析软件CFX模拟结果进行对比,分析污垢厚度、污垢导热系数以及冷却剂流速对包壳温升的影响,并分析包壳温升瞬态变化.经计算发现,此计算模型计算结果与CFX模拟结果相近,最大相对偏差为2%.经分析发现污垢的产生导致包壳外表面温度突升,且温度升高的幅度随着污垢厚度增大而增大,随着污垢导热系数的减小而增大.存在一个临界冷却剂入口流速,当入口流速低于临界值时,堆芯内将产生沸腾危机.     

四氢呋喃水合物热物性非原位测量方法研究

利用HotDisk热常数分析仪对THF水合物导热系数和热扩散系数进行了非原位测量。实验结果表明,温度在254.0~267.0 K时非原位测得的THF水合物导热系数为0.52~0.57 W.m-1.K-1,且随着温度的增加而线性增大,非原位测量的导热系数值与原位测量的导热系数值绝对值相差0.045~0.065 W.m-1.K-1,误差为8%~12%。当温度从267.0 K升高到277.0 K时,非原位测得的THF水合物的导热系数增加剧烈,表现出非线性关系。在254.0~267.0 K时,非原位测得的THF水合物的热扩散系为0.26~0.31 mm2.s-1,并随温度增加而减小。非原位测量的热扩散系数值与原位测量的热扩散系数绝对值相差0.028~0.068 mm2.s-1,误差为10%~22%。原位测量与非原位测量产生的误差,分析认为可能是样品的转移过程中,空气中的水蒸气在水合物表面凝结成冰所致。     

MJS加固水泥土热物理特性研究

目的研究MJS加固水泥土的热物理特性,解决MJS与冻结止水联合加固冻结设计的水泥土热物理参数取值问题.方法通过自制冻结温度测试系统测定MJS水泥土冻结温度,通过ISOMET便携式热特性分析仪测定导热系数及容积热容量,采用SHR-6型水泥水化热测定仪测定水化热.结果 MJS水泥土冻结温度随水泥掺量增大而降低,随龄期增长先降低后升高再降低,冻结温度在-0.64～-1.40℃;冻结与常温MJS水泥土导热系数均随龄期增长及水泥掺量增大而减小;常温MJS水泥土容积热容量随龄期增长而减小、随水泥掺量增大先减小后增大,冻结MJS水泥土容积热容量随龄期增长及水泥掺量增大而缓慢减小;随水泥掺量增大,MJS水泥土水化放热速率峰值提高,而到达放热速率峰值的时间均为水化15 h左右;水化热在28 d龄期内,随龄期增长和水泥掺量增大而增大,龄期28 d时,水泥掺量由40%每增加1%,水化热增加0.95%.结论 MJS水泥土热物理参数受水泥掺量及龄期影响较大,人工冻结加固方案设计应充分考虑水泥掺量和龄期的影响.     

传统摩擦材料引入导热层对接触面温度的影响

在传统摩擦材料中引入导热层,在保证制动效果的前提下,既降低了材料的摩擦热,又提高了材料的性能。采用MPX-2000型磨损试验机和有限元模拟考察双层摩擦材料不同导热层厚度(1.5、3.0、4.5、6.0和7.5 mm)与不同导热系数(2、4、6、8和10 W/(m·K))对表面最高温度的影响,利用扫描电子显微镜(SEM)对摩擦材料的磨损表面形貌进行分析。结果表明:引入导热层后,摩擦表面最高温度(18℃)和磨损率(29.6%)均降低。同时研究发现,增加导热层厚度摩擦材料的接触面温度降低,导热层厚度越大,导热系数影响的效果越明显。     

PTFE纤维织物复合材料衬垫的高速摆动摩擦特性

利用自制的摩擦磨损试验机,研究了聚四氟乙烯纤维织物复合材料衬垫的高速摆动摩擦磨损性能,考察了摆动频率和摆动角度对聚四氟乙烯纤维织物复合材料衬垫高速摆动摩擦特性的影响。试验结果表明:在平均线速度相等条件下,摩擦因数随摆动频率的增大而增大,随摆角的增大而减小;在相同平均线速度下,频率高时的摩擦温度和磨损量更高。本试验条件下,PTFE纤维织物复合材料衬垫的磨损机制主要为疲劳引起的片状脱落。     

温度对沥青混合料导热系数的影响及预估模型验证

为提高就地热再生加热过程中沥青路面温度场的计算精度,采用理论分析和试验相结合的方法,对温度影响沥青混合料导热系数的规律、沥青混合料导热系数预估模型及沥青路面传热模型进行研究。研发基于一维稳态传热原理的单防护平板法沥青混合料导热系数测试装置,测试不同温度下集料、沥青胶浆和沥青混合料的导热系数以及沥青形态随温度变化的规律,分析温度影响沥青混合料导热系数的机理,对比不同模型预估沥青混合料导热系数的精度;将沥青混合料导热系数随温度变化的函数引入沥青路面传热模型,对沥青路面传热模型进行优化,并通过模拟加热试验,对优化前后沥青路面传热模型的精度进行对比。研究结果表明：随着温度的升高,沥青逐渐由固态转化为液态,SBS沥青的软化点在50℃附近,导致沥青混合料导热系数在低于50℃时,随温度的升高而增大,在高于50℃时,随温度的升高而减小;Williamson模型、并联模型、串联模型和陈则韶模型中,Williamson模型预估的沥青混合料导热系数与试验结果吻合度最好;考虑沥青混合料导热系数随温度变化规律的沥青路面传热模型更精确,预估的沥青路面加热功率曲线与试验结果重合度好,为沥青路面就地热再生加热过程中加...     

不同结构单壁碳纳米管热传导的分子动力学模拟

采用基于线性响应理论的平衡态分子动力学方法,计算了扶手椅型和锯齿型单壁碳纳米管(SWNTs)的导热系数,并给出其随管长、直径和温度的变化.在此基础上,对2种结构SWNTs的热传导性能进行了比较.模拟结果表明:SWNTs的导热系数在管长较短时随着管长的增加有所浮动但并不收敛,随温度的升高,导热系数将降低;2种结构SWNTs的导热系数均随着直径的减小而升高,且在相同直径时,不同结构碳纳米管的导热系数相差不大,这与输运方程进行理论求解的结果较为一致.     

识别材料导热系数和导温系数的温度场逆分析

为了识别材料导热系数和导温系数,采用观测温度同时识别材料导热系数和比热容,在建立同时确定导热系数和比热容的肯态温度场逆分析数值计算模型的基础上,引入混沌优化方法求解该优化模型。以克服阻尼牛屯等方法求解该模型所遇到的困难,在瞬态温度场正问题求解中采用了精细积分方法以提高计算精度,算例验证了本文方法的有效性。