基于RC简化传热模型的混凝土辐射顶板传热及供冷能力研究

为研究混凝土冷辐射板的传热情况并对其供冷能力进行分析,采用RC简化传热模型建立混凝土辐射板二维稳态的传热模型,对混凝土辐射板内部传热情况进行模拟,计算得到混凝土内部及表面温度场.根据计算结果分析不同供水温度、埋管间距情况下,冷顶板表面的温度分布情况及供冷能力.经过实验验证,RC简化传热模型对板内温度和供冷能力的计算误差小于6%;混凝土冷辐射板供冷能力受供水水温、埋管间距及流量的直接影响,当供水温度为11~14℃,总流量为0.26~0.33m~3/h,室内空气温度为25~26℃时,混凝土辐射板平均供冷量为40~50 W/m~2.     

基于频域回归法的混凝土辐射供冷楼板非稳态传热模型的建立及验证

以辨识理论和反应系数法为基础,利用频域回归法计算混凝土辐射供冷楼板热力系统吸热和传热反应系数,建立混凝土辐射供冷楼板的二维非稳态传热模型.通过实验数据对所构建模型的计算结果进行验证.结果表明:稳态工况热流密度误差不超过6%,,表面温度误差在0.3,℃以内;非稳态工况热流密度误差不超过9%,,表面温度误差在0.5,℃以内.最后利用该模型计算了工程常用混凝土辐射供冷楼板的传热延迟时间,为其系统的负荷计算和运行策略提供参考.     

辐射-新风复合系统室内热环境影响因素模拟研究

以苏州市采用辐射-新风复合系统的一个次卧室为研究对象,运用TRNSYS软件进行模拟研究。研究在夏季工况下室内设定温度、辐射末端供水流量、供水温度对辐射-新风复合系统室内热环境和室内温度滞后时间的影响,并探究了系统合适的预冷时间。结果表明,在夏季工况下,室内设定温度和供水温度改变时室内热环境变化较大,供水流量对室内热环境有一定的影响,供水流量从220 kg/h增加到260 kg/h时,室内温度达到设定温度的时间提前了1 h,供水流量不同,室内热环境达到稳定的时间也不同;供水温度对室内热环境的影响比供水流量明显,供水温度越低,预计平均舒适度PMV达到Ⅰ级舒适范围的时间越短;为满足室内热舒适的要求可提前1.0～1.5 h开启系统。     

输气管道末段储气规律动态仿真

 末段储气是输气管道短期调峰的重要手段,工程上经常用稳态计算法估算输气管道末段储气量,而末段储气过程是一个复杂的非稳态过程,因此用稳态计算法估算末段储气量具有一定的偏差。本文通过对管道末段进行多种工况下的非稳态模拟来界定末段储气量稳态计算法的偏差范围,并得到了若干管道末段的储气规律。针对影响输气管道末段储气的各种因素,分别按不同管径、管长、进口压力和流量设计了6种工况并利用国际上通用的管道仿真软件SPS 9.6(Stoner Pipeline Simulator 9.6)进行动态仿真。结果表明,在非稳态工况下,稳态法计算末段储气量比非稳态计算末段储气量低约14%—25%;输气管道末段储气量的变化受用气负荷变化规律的影响,在不同工况下末段最大储气量出现的时间一般比管道末端最大用气负荷出现的时间有所提前或时间相近;当管道末端用气流量发生变化时,管道末段起点压力的变化较终点压力的变化具有滞后性,管段越长、管径越大,滞后越明显。     

铝锂合金高温变形流变应力的人工神经网络模型

对所获试验数据采用数理统计方法建立合金材料的高温塑性变形稳态流变应力模型,其精度较低,同时建模过程复杂且工作量大。以Gleeble-1500热模拟试验机得到的实验数据为基础,根据BP人工神经网络算法原理,建立了1420Al-Li合金高温塑性变形稳态流变应力与应变速率和变形温度对应关系的预测模型。结果表明,神经网络用于稳态流变应力建模是可行的,模型计算值与实测值的偏差＜5％,较好地反映了实际变形过程的特征。     

温控阀作用下的房间动态特性模拟

为设计计量供热系统的控制方案,分析了温控阀控制过程与房间热动态过程。建立描述温控阀、散热器、房间动态特性的方程并联立求解。在不同运行工况及热扰作用下,对散热器流量、散热量、回水温度、房间室温等变量的动态响应进行仿真模拟。通过理论计算完成稳态验证,并通过对北京某小区供热系统的测试进行实验验证。结果显示,在温控阀保持全开状态以及按作息规律进行调节情况下,回水温度及室温模拟值与实测值的最大偏差均小于1℃,表明了模拟计算结果的准确性。     

温控阀作用下的房间动态特性模拟

为设计计量供热系统的控制方案,分析了温控阀控制过程与房间热动态过程。建立描述温控阀、散热器、房间动态特性的方程并联立求解。对不同运行工况及热扰作用下散热器流量、散热量、回水温度、室温等变量的动态响应进行仿真模拟。通过理论计算完成稳态验证,并通过对北京某小区供热系统的测试进行实验验证。结果显示,在温控阀保持全开状态以及按作息规律进行调节的情况下,回水温度及室温模拟值与实测值的最大偏差均小于1℃,表明了模拟计算结果的准确性。     

装配式辐射供冷顶板性能的数值模拟

为提高装配式辐射供冷顶板的性能,建立了一种采用空气层进行热量交换的装配式辐射供冷顶板的数学模型,应用CFD(computational fluid dynamics)技术,数值模拟了耦合冷冻水管辐射顶板空气层的流场和温度场,分析了不同空气层厚度和不同供水温度对辐射顶板热特性的影响.数值模拟结果表明:空气层内由于温度差引起自然对流,辐射板内通过辐射,对流和导热的传热方式,使辐射板表面温度分布更均匀.在保证辐射板表面最低温度高于室内露点温度的条件下,随着空气层厚度和供水温度的增加,辐射板的表面平均温度升高,供冷能力下降.空气层厚度和供水温度的增加或减小会降低辐射板表面温度分布的均匀性.     

半导体制冷系统电极非稳态温度场的数值分析

针对热电制冷系统中电偶极在电场与温度场的耦合作用下非稳态温度变化特性 ,重新推导和分析了热电制冷过程的微分方程式 ,进行了数值模拟和计算 ;详细地分析了几个非稳态工况对冷端温度影响的因素 ;通过对其非稳态数值的模拟和分析 ,得出了热电制冷系统的冷热端在非稳态过程中的基本变化规律     

毛细管墙体稳态模型的热工特性

为了深入研究毛细管墙体的热工特性,在非稳态传热热阻热容RC(resistance and capacity)简化模型的基础上,建立了毛细管墙体的稳态换热量分配比例模型,获得了毛细管与室内和室外换热量的比值。通过实验采集了室内外空气温度、毛细管墙体内壁面温度、毛细管层温度及毛细管与室内外交换的热流密度等实验数据,研究了冬季工况下毛细管墙体与室内外换热量的特点,分析了毛细管墙体的一维换热过程,并验证了毛细管墙体换热量分配比例模型的合理性。实验结果表明:毛细管辐射空调系统具有良好的稳定性,室内温度的波动较小;随着系统运行时间的增加,所建模型的计算值与实测结果更加趋于一致。该稳态换热量分配比例模型可应用于毛细管墙体热工特性评估,并可为进一步研究毛细管辐射空调系统室内负荷的计算提供理论依据。     

基于最小热阻理论的混凝土导热系数计算模型

针对传统混凝土导热系数计算模型机械地按照混凝土组成来划分热流途径而导致计算结果偏大的问题,基于最小热阻理论,并考虑到混凝土中孔隙作用,对传统混凝土导热系数计算模型进行了改进.通过引入传热面积比例系数的方法,使混凝土中热流途径的划分不仅满足了混凝土组成的要求,而且满足了最小热阻理论.采用该模型分别计算了8种混凝土的导热系数,其计算结果与实测结果的误差率在-14.0%～+5.1%范围内,而Harmathy模型和Campbell-Allenand Throne模型的计算结果与实测结果误差率分别在4.9%～29.3%和11.0%～32.1%范围内.相比于传统的混凝土导热系数计算模型,基于最小热阻理论建立的混凝土导热系数计算模型精度有了较大的提高.     

非稳态环境下塞式热流传感器的仿真与分析

非稳态的热流密度测试是一项在工业、航天等领域的重要研究内容。本文针对爆炸场非稳态测试环境恶劣,气体高速流动,温度变化迅速的问题,对塞式热流传感器的组成材料、热敏元件等进行了重新选择。根据塞式热流传感器的组成结构和测量原理进行了理论推导,得到了塞式热流传感器测量热量的数学模型。针对非稳态爆炸场环境特点,对塞式热流传感器的热敏元件进行了爆炸冲击波下的应力仿真,获得了抗压力冲击的热敏元件参数,之后进行了非稳态热流的热力学仿真,得到了传感器热敏元件的温升曲线,最终确定了热敏元件的厚度与直径等要素。仿真结果表明,所设计的塞式热流传感器量程为0～9.6 MW·m-2,响应时间为70 ms,测量误差为3.1%。此结果在一定程度上可满足爆炸场热流密度测试需求。     

地表水源热泵系统冷热源利用的节能评价

分析了地表水源热泵系统的冷却水温度、流量和扬程等因素对水源热泵系统能效比的影响.以空调冷负荷和冷冻水参数作为控制目标,提出了包含水源热泵机组能耗的冷却水系统能效比分析模型.利用该模型分析了地表水直接进入热泵机组的地表水源热泵系统和以板式换热器间接换热的地表水源热泵系统的运行能效.结果显示,冷却水温度变化对能效比的影响大于冷却水系统静扬程变化对能效比的影响.部分负荷工况下冷却水温度为23~24℃时系统能效比达到最大值.     

Temperature distribution and dynamic control of secondary cooling in slab continuous casting

To predict and optimize the temperature distribution of slab continuous casting in steady operational state, a three-dimensional model (named "offline model") based on the heat transfer and solidification theories was developed. Both heat transfer and flux distribution characteristics of the nozzle sprays on the slab were considered, and the complicated boundary conditions, such as spray cooling, natural convection, thermal radiation as well as contact cooling of individual rolls were involved in the model. By using the calibrated caster dependent model factors, the calculated temperature and shell thickness accorded well with the measured. Furthermore, a dynamic secondary water cooling control system was also developed on the basis of a two-dimensional transient heat transfer model (named "online model") and incremental PID control algorithm to reduce slab surface temperature fluctuation in unsteady state. Compared with the traditional spray table control method, the present online model and dynamic PID control demonstrate a higher capability and flexibility to adjust cooling water flowrate and reduce slab surface temperature fluctuation when the casting speed is changed.     

涡轮增压器轴承体耦合传热的数值仿真

基于涡轮增压器轴承体冷却机理,采用专业CFD软件和FEM软件分别建立了轴承体流体区域和固体区域网格仿真模型.运用流固耦合的仿真计算方法对涡轮增压器轴承体进行耦合传热分析,得到轴承体流体区域的流场、换热系数及温度场,并分析轴承体固体区域的温度场.仿真结果表明:机油和水同时冷却方式下,轴承体温度分布较均匀,其冷却性能较好.与实验对比,仿真模型的温度符合实际轴承体温度分布,证明了此方法的可行性,为轴承体冷却性能的设计优化提供依据.     

高速线材轧制全程温度曲线有限元模拟

采用Deform模拟计算加热炉铸坯温度分布,并通过"黑匣子"试验验证,当加热时间为70 min时,铸坯心部与表面温差约66℃,80 min时降到15℃. 模拟计算轧制和水冷过程心部和表面温度曲线,并通过测温仪验证,得出准确的摩擦热、塑性变形热以及水冷换热系数模型. 采用Fluent模拟计算风机的风场,使用手持测风仪验证,再建立盘条搭接点温度模型,计算出风冷线上强迫对流换热、自然换热和辐射换热系数以及相变潜热,使用热成像仪测温验证. 模拟与试验结果十分吻合.     

电渣重熔结晶器复合传热模型

针对电渣重熔结晶器内钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水体系中的复杂传热过程,根据钢锭和渣皮的热缩性、炉渣和气隙的分布等将结晶器传热现象分为5种模式,基于结晶器轴向温度梯度最大原则划定各传热模式间的界限.综合5种传热模式的传热方式建立关于钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面间复合传热过程的统一数学模型.利用电渣重熔结晶器多点连续测温系统,将测得的温度值作为边界条件,得出电渣重熔系统中钢锭(渣池)/渣皮/气隙/铜壁/冷却水界面的温度和沿径向传递的热流量.利用计算的结果分析该复杂传热体系中5种传热模式径向温度变化的规律.     

含相变内热源的带钢层冷温度建模及自适应

研究分析带钢在层流冷却过程中的传热,采用厚度方向的有限元差分温度模型,替换原温度设定系统中计算误差较大的指数模型．同时,采用可加性法则建立空冷区和水冷区相变率和潜热计算模型,构建了以相变潜热为内热源的层流冷却厚度分布温度模型．在高精度的新温度设定系统基础上,将神经元网络引入现场自适应系统,根据现场数据采集系统的实测数据对模型中的换热系数进行在线参数调整．结果表明,改造后的层冷温度设定系统比原系统精度高,在变钢种变规格轧制时误差波动小．     

回潮率对纤维集合体非稳态导热性能的影响

通过实验观测，研究存在于纤维中的水分时纤维集合体非稳态导热性能的影响．纤维集合体的非稳态导热过程不同于一般的均质介质，时回潮率的大小和环境温度的高低比较敏感．纤维集合体内部受热后所释放的水蒸气时热传递有双重作用，直接影响了其非稳态导热性质．     

特厚钢板射流淬火过程厚向冷速实验研究

利用特厚钢板射流淬火试验装置,研究了15~35℃水温、1.0~3.0 m/min辊速对特厚钢板厚向冷速的影响,分析钢板在不同温降区间内的厚向温降、温度梯度和冷速影响因素.利用导热微分方程,采用反传热法计算钢板淬火温度场和冷速.结果表明:采用射流冲击淬火方式时,160 mm钢板心部冷速大于1.2℃/s;水温和辊速除影响钢板表面平均传热系数和换热形式外,还通过改变厚向温度梯度分布影响厚向冷速;水温或辊速升高,钢板厚向冷速降低,降低幅度与冷却强度、淬火时间以及钢板内部导热特性有关.