蓄热换热的温度分布与热饱和时间的数值模拟研究

在计算流体力学数值分析软件基础上，运用数值方法模拟了陶瓷蜂窝蓄热体的蓄热换热过程，得到了蓄热体及气体的轴向温度分布曲线，分析了温度随时间的变化规律，同时讨论了换向时间、烟气入口温度、蓄热体高度、蓄热材料比热等参数对热饱和时间的影响，为进一步研亮蓄热式换热机理提供了初步的理论依据．     

蜂窝陶瓷蓄热体换热器热性能的实验分析

对高温贫氧燃烧中的关键设备——蜂窝陶瓷蓄热体换热器的温度效率、热回收率等热性能进行了实验测试．结果表明，空气的换向时间、蜂窝陶瓷蓄热体换热器的体积等是影响其温度效率和热回收率的重要因素。     

浅谈蓄热式燃烧的几个关键问题

分析了蓄热式燃烧系统中目前存在的蓄热体选择、换向阀设计、换向时间确定以及蓄热室内气流均匀分布四个方面的问题,并指出解决问题的方向     

太阳能相变炕影响因素分析及热工性能模拟

本文设计了一种太阳能热水供热与相变蓄热组合的热炕供热系统,为提高蓄热炕的热响应,配置了高导热复合相变材料,利用数值模拟对炕体单元进行三维非稳态瞬态传热模拟。通过控制变量法,对太阳能相变蓄热炕的相变材料导热系数、相变温度、相变潜热等炕体热工特性影响因素进行模拟分析,得出:相变材料导热系数、供水温度、相变潜热对相变炕的热响应时间影响显著,且相变潜热决定放热时长,相变温度、相变温度范围对相变炕的垫面温度有明显影响。最后,以十二水磷酸氢二钠复合相变材料作为炕体的蓄热材料,对炕体进行蓄放热模拟设计,发现垫面温度昼间可达到17.1 ℃,夜间可达到30.3 ℃,可以很好地满足居民的热舒适要求。     

太阳能烟囱发电系统蓄热层的试验研究

搭建了3台带有不同石块蓄热介质蓄热层的太阳能烟囱发电系统对比试验装置,在实际天气条件下,对该装置的运行性能进行了测试,并对试验结果进行了对比分析.结果表明:石块蓄热层具有储存热量的能力,随着蓄热层深度的增加,蓄热层内温度随外界影响就越小.系统内热气流的温升主要在集热棚的中前段,不同时间层热气流温升幅度不同.辐射强度、辐...     

封闭空间蓄热体对室内空气温湿度调节性能

在定性说明室内蓄热体对空气温湿度有自动词节性能的基础上，提出用“实房间”空气温度波幅与“空房间”空气温度波幅之比作为衡量蓄热体对室内空气温度调节性能的指标．同时，进一步用集总参数法，分析各种因素对这一调节性能的影响．结果表明，蓄热体对室内温度的调节特性与蓄热体热容量与室内空气热容量之比值χk=VkρkCk/VaρaCa，以及与蓄热体时间常数与波动周期之比值Yk=VkρkCkω/αFk均有关．最后，推导出便于工程上适用的计算式．     

加热炉蓄热系统的损坏原因及改进措施

针对蓄热式加热炉的蓄热室在使用过程中常出现堵塞、烧损及蜂窝体破碎等现象;通过对加热炉蜂窝体的尺寸进行改进,改善了加热炉蓄热系统的蓄热性能,满足了加热炉的使用要求。     

太阳能热发电的多级蓄热技术研究进展

在太阳能光热发电系统中,采用水工质作为传热介质,吸热后产生高温高压蒸汽直接驱动汽轮机,可有效减少热量传递过程中的能量损失,因而具有很好的应用前景.水工质在蓄/放热过程中会发生相变,单一显热蓄热技术难以与水工质的温-焓曲线匹配,从而产生较大(火用)损.嵌入与水工质温焓曲线相匹配的显热-潜热多级蓄热系统是有效减少系统(火用)损失、提高蓄热能力的重要途径.首先,介绍了太阳能光热发电中常用的显热蓄热技术及其优缺点;其次,给出了适用于太阳能光热发电的潜热蓄热技术;再次,从实验研究、理论分析和数值模拟3个层面对显热-潜热多级蓄热技术的发展现状进行了重点介绍;最后,指出了太阳能直接蒸汽发电系统中多级蓄热技术的研究目标和方向.     

蓄热式燃烧系统动态运行特性研究

蓄热式燃烧系统具有大幅度节省燃料和减少NOx排放的双重优势，是当前最具发展潜力的燃烧系统之一。本文提出蓄热式燃烧系统的蓄热体和燃烧室等关键部件的动态数学模型，在此基础上建立系统的动态模型，并提出通道分离和预估-修正的迭代求解方法。对蓄热式钢包烘烤系统的动态运行特性进行研究，分析了换向阀换向时间和蓄热体长度对系统动态运行特性的影响。     

相变蓄热水箱蓄热性能数值模拟研究

在封闭静止的蓄热水箱中添加相变材料可以增加水箱热容量、延长水箱升温时间。分别建立了有、无相变单元蓄热水箱的物理模型，利用有限体积分析法对蓄热水箱加热过程进行数值模拟，探讨了封闭水箱加热过程中相变单元的熔化规律和相变单元对水箱温升的影响规律。研究结果表明相对于纯水蓄热水箱，当蓄热水箱中加入占水箱容积9.05%（体积分数）的相变单元、其平均温升29 K时，蓄热水箱的整体热容量提高了25.58%，加热时间延长了1 100 s；蓄热水箱内只在垂直方向上存在热分层，导致含有相变单元的蓄热水箱较高位置处的相变单元先熔化，降低了较高位置处水的温升速率，使得相变蓄热水箱和纯水蓄热水箱的热分层剧烈程度存在差别；以最大温差值作为判断水箱热分层剧烈程度的依据，不同加热功率下相变蓄热水箱的热分层特征变化规律大致相同，但加热功率越大，热分层现象越剧烈。     

蓄热式燃烧最佳换向时间的计算

为了确定蓄热式燃烧的换向时间对燃烧室的温度波动、烟气排放温度及蓄热室的整体余热回收效率的影响,需要在较高余热回收效率之下寻求最佳换向时间.本文整理了换向时间与余热回收效率之间的关系,并建立了一个数学关系式;通过关系式找出合理的换向时间,得到最高余温回收效率.作为验证,在某一特定的实际工况下计算理论换向时间,考虑预热温度和蓄热室空隙体积对换向时间的影响,并与小球的透热时间作比较,最终得到最佳的换向时间.     

堇青石-莫来石和工业石蜡的低温节能特性对比研究

在自行搭建的低温余热能源回收系统上,以堇青石-莫来石蜂窝蓄热体和工业石蜡为蓄热材料,进行低品位能余热回收利用实验.考察蓄热体种类、主要工艺参数-换向周期等对余热回收率的影响,并结合工业石蜡DSC分析结果,探讨相变蓄热材料对蓄放热性能的影响机制.结果表明:合理换向周期为5分钟;蜂窝蓄热体的蓄放热速率均大于工业石蜡的蓄放热...     

相变蓄热器多温位释热特性模拟研究

针对翅片管式相变蓄热器多温位释热过程进行数值模拟,分析其多温位相变传热过程的放热特性。结果表明,蓄热器低温级相变材料温度的变化速率高于高温级相变材料温度的变化速率,这是因为蓄热器低温级制冷剂流量高于高温级制冷剂流量,且低温级制冷剂出口温度与相变材料的温差高于高温级。采用热焓法对单管蓄热器模型在第一类边界条件下的融化和凝固过程进行数值模拟,并与实验测得的数据进行对比,模拟分析蓄热器高、低温级液相率及温度变化情况,综合分析相变传热过程的蓄放热特性,为进一步优化蓄能除霜过程高、低温级能量分配提供理论基础。     

TCPSA 系统的非等温网络模型

用回热器的热声原理、解释了在振荡控制的热耦合变压吸附系统的吸附柱回热器中发生的传热和传质过程,并将其应用于热耦合变压吸附的热声网络模型．在热声网络模型中,当地压力是时间和空间二者的函数,这不同于传统观点即认为当地压力仅是时间的函数,该网络模型能对变压吸附过程进行动态分析．     

高效再生器催化剂循环速率的计算

提出了计算催化裂化高效再生器催化剂内循环速率的两种方法:烧焦罐底部热平衡法和稀相管压力降法.对实际工业装置标定数据进行计算表明.用热平衡法计算得到的催化剂循环比值(催化剂内循环速率与两器循环速率之比.)在10以上,不符合实际情况,主要是由于烧焦罐内存在轴向返混。实测的烧焦罐底部温度高于待生剂、再生剂和主风的混合温度.因此,推荐采用稀相管压力降法计算催化剂内循环速率.该法计算简单,结果可靠.还考察了催化剂循环比对烧焦罐再生效果的影响,提高循环比可以提高再生温度,但降低了催化剂混合时平均碳含量.总的再生效果有一最优循环比,在所考察的工业条件下为1.0～1.5.     

微重力条件下列管相变蓄热器的传热特性研究及拓扑优化

基于相变蓄热器在航天航空领域的应用，对列管式蓄热器建立物理模型和数学模型，采用数值模拟研究其在不同重力及雷诺数下的传热特性，此外引入基于变密度法的拓扑优化方法对蓄热器进行结构优化，设计出一种不等长拓扑肋片模型，并对比研究各因素对相变材料熔化速度的影响。研究结果表明，相同雷诺数时微重力条件下相变材料的熔化速度相比于有重力条件下的较慢，不同雷诺数时微重力条件下的熔化速度比有重力条件下的熔化速度分别减小了82.7%,86.1%,90.1%。但在微重力条件下，增大雷诺数已不足以有效提升相变材料的熔化速度。与无肋片管相比，经拓扑优化所得肋片模型的强化换热效果明显，在微重力条件下其相变材料熔化时间相比于无肋片管熔化时间缩短了47.83%，表明所设计的拓扑优化肋片模型可有效地减小微重力对蓄/放热速率的影响。     

缝隙式回热器损失计算方法的探讨

本文对缝隙式回热器作了初步的研究.在对缝隙式回热器内流动及传热过程分析的基础上,提出了缝隙式回热器损失的计算方法。并指出,在缝隙式回热器中,其损失随着转速及充气压力的增加而迅速增加,其增加速率大于理论制冷量的增加速率;缝隙式回热器在低速下运行能相对地减少损失,提高其效率。把理论计算结果和试验曲线作了比较,两者基本上符合。从而证明,所提出的损失计算方法基本上能适用于缝隙式回热器损失的初步计算。     

Investigation on regenerator temperature inhomogeneity in Stirling-type pulse tube cooler

Regenerator is one of the most crucial components to pulse tube cooler (PTC) and thermoacoustic engine. As such regenerator is scaled up to high-power, the thermal and hydrodynamic communication transverse to the acoustic axis gets weaker and weaker. Under this condition, any unsymmetric factor could cause serious instability to the cooler or engine, which degrades their performance. Investigation has been carried out on a high-power two-stage thermal-coupled U-shape Stirling-type PTC. By detailed circumferential temperature measurements along the middle heat exchanger and second stage regen-erator, a kind of temperature inhomogeneity caused by unsymmetric pre-cooling effect of inter-stage thermal bridge was found in the lower part of the regenerator of the PTC. The temperature inhomoge-neity originating from the middle heat exchanger of the second stage regenerator amplified itself in the lower part of the regenerator and then internal streaming formed. The maximal radial temperature dif-ference could reach 30―40 K. Experimental results show that the temperature inhomogeneity intensi-fies with increased pre-cooling power and its direction can be reversed by changing the pre-cooling effect of the first stage PTC to heating effect by using external thermal load. This research shows that it is important to maintain the heating or cooling effects of heat exchangers uniform in high-power re-generative coolers and engines.     

高效蓄热室的传热数值模拟及实验分析

根据蓄热室结构特性，建立了高效蓄热室传热计算的数学模型．通过数值模拟分析了蓄热体材质、换向时间、温度效率和热效率等的关联关系．比较发现，在换向初期，模拟计算结果与实验结果相差较大，但当换向7—10s后，两者的结果基本吻合，初步验证了模拟求解的可靠性．根据模拟计算结果进一步分析了蓄热体、换向时间等对废气的排放温度和空气的预热温度的影响，得出了本研究条件下，刚玉质小球的适宜换向时间为60s左右，高铝质和粘土质小球的适宜换向时间为20—30s．蓄热室温度效率可达到80％以上，热效率可达到70％以上．