球团预制-硅热还原炼镁还原罐内传热

为了解决皮江法还原罐内传热慢的问题，提出将白云石粉、硅铁、萤石混合，加入黏结剂先造球再煅烧，煅烧后的热球团直接用于还原的炼镁新技术.采用数值方法研究预制球团在还原罐内的传热规律.结果表明:提高硅铁添加量、增加球团直径、减小床层密度均有利于热量向还原罐内部传递;将边界温度由1473K提高至1498K，还原罐中心区域达到1473K的时间由300min缩短至178min;当还原罐直径为300mm时，对于直径为25mm的预制球团，还原罐中心点加热至1473K的时间为90min，而对于皮江法球团则需要288min.     

硅热法炼镁预制球团成球过程的研究

为改变硅热法炼镁工艺存在资源利用率低、能耗高等缺陷,提出了造球→煅烧→还原硅热法炼镁新工艺.为了控制炼镁预制球团生球的成长,主要研究了白云石球团生球的成长特性,考察了影响球团成形的影响因素.结果表明:间断造球过程中,生球的长大主要以聚结机理进行,连续造球过程中,生球的长大主要以成层机理进行;白云石预制球团生球的成长率随原料含水量的增加而增加;随着高岭土用量的增加,生球成长率上升;原料进行湿混或干混,对生球的成长行为产生不同影响,随着水分含量的增加,其生球成长速度也相应增加.     

硅热法炼镁预制球团的实验研究

在硅热法炼镁物料预处理过程中,白云石煅烧时经常会损失大约5%的细粉料.为了解决这一问题,提出了将白云石先造球再进行煅烧处理的新工艺.主要研究了白云石球团进行分步煅烧后,球团内白云石的烧损率、煅白的灼减量及水化活度.结果表明:白云石制团后经过分步煅烧,球团内煅白的质量完全达到硅热法炼镁的要求,并有效地缩短了白云石煅烧时间.当煅烧1h时,球团内白云石的烧损率为45%,煅白的灼减量为189%左右,水化活度为35%,球团的吸湿远远小于白云石常规烧结.     

对皮江法炼镁升温过程的数值模拟

采用函数解析法和数值法对皮江法炼镁还原阶段球团的升温过程进行数值模拟,通过对模拟结果比较分析,总结出数值法较适合对皮江法炼镁瞬态热分析的模拟,从模拟结果中进一步总结归纳皮江法炼镁存在的缺陷,为今后的镁产业研究指明方向。     

炼镁还原罐内传热与化学反应的耦合特性

为了综合分析还原罐内传热过程及化学反应过程对Pidgeon炼镁工艺中产镁速率和反应转换率的影响机理,建立了具有耦合特征的传热和反应动力学模型。利用该模型对炼镁过程进行了数值模拟,获得了还原罐内的温度和产镁速率的空间分布和时间分布,并分析了罐外等效换热系数对上述结果的影响。结果表明:罐中心区域与罐壁处的温度及反应速率存在较大差值;球团的吸热反应特性及导热热阻是影响产镁速率和反应转换率的主要原因,而等效换热系数在达到一定数值后,对罐内的工作过程影响不大。     

炼镁还原罐内传热与化学反应的耦合特性

为了综合分析还原罐内传热过程及化学反应过程对Pidgeon炼镁工艺中产镁速率和反应转换率的影响机理,建立了具有耦合特征的传热和反应动力学模型。利用该模型对炼镁过程进行了数值模拟,获得了还原罐内的温度和产镁速率的空间分布和时间分布,并分析了罐外等效换热系数对上述结果的影响。结果表明:罐中心区域与罐壁处的温度及反应速率存在较大差值;球团的吸热反应特性及导热热阻是影响产镁速率和反应转换率的主要原因,而等效换热系数在达到一定数值后,对罐内的工作过程影响不大。     

高镁球团焙烧特性及其固结强化机理

分别以蛇纹石、MgO粉和菱镁石作为含镁添加剂,研究高镁球团的焙烧特性。研究结果表明:随着球团中MgO质量分数的增加,磁铁矿球团和赤铁矿球团的预热球和焙烧球强度都降低,表明MgO质量分数的提高不利于球团的固结;通过添加含钙和含硼物质,改善了高镁球团的预热球和焙烧球强度;随着球团矿碱度的提高,球团矿预热球和焙烧球强度都是先升高后降低,碱度为0.4~0.5时达到最大值,而随着球团硼质量分数的增加,球团预热球和焙烧球强度都升高;添加含钙和含硼物质可促进低熔点物质的形成,使球团产生适宜的液相量,加快Mg2+和Fe3+的扩散,促进含镁熔剂的矿化和Fe2O3再结晶,从而改善含镁球团的固结强度。     

废旧轮胎-砂颗粒轻质填料导热特性及预测模型

为了研究废旧轮胎-砂颗粒轻质填料的导热系数特性,降低废旧轮胎颗粒对地下散热构筑物的热量累积影响,采用室内热探针测试技术与电镜扫描技术,分析了含砂率、含水率、干密度和粒径对废旧轮胎-砂轻质填料导热系数的影响以及废旧轮胎-砂轻质填料的微观传热机理,提出了简化的废旧轮胎-砂导热系数多元线性回归预测模型.结果表明:废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随含水率增加可分为增长区和稳定区,且临界含水率达到6%;砂粒径越大,旧轮胎-砂轻质填料导热系数越大;当含砂率小于40%时,废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随干密度增加呈抛物线增长;当含砂率大于60%时,废旧轮胎-砂轻质填料导热系数随干密度增加呈线性增长;废旧轮胎-砂颗粒轻质填料的主导传热连,随着含含砂量的增加,由橡胶-橡胶传热链向砂-砂传热链转变.废旧轮胎-砂颗粒轻质填料导热系数回归预测模型具有良好的精度,能够为轻质回填料中的热构筑物周围温度场的分析提供更加合理的热学参数.     

金属锂还原罐内化学反应与传热耦合特性

为了分析真空热还原制取金属锂的还原效率和还原率,综合考虑罐内球团传热和化学反应,建立了传热与反应动力学耦合模型.利用该模型对单球团和还原罐内球团还原过程进行数值模拟,得到了球团温度及还原率的时间分布,并分析了罐外换热系数对球团还原过程的影响.结果表明:球团低导热率和反应等效热汇是影响还原过程的主要因素,罐中心区域和罐壁处的温度和反应速率存在较大差值;还原初期传热为还原过程的主要控制因素,而反应后期化学反应为主要控制因素;罐外换热系数对还原过程影响不大,增强罐内传热是提高还原效率的有效途径.     

瞬时热探针法测量沸石复合吸附剂导热系数

应用瞬时热探针法测试吸附制冷工质导热系数,在不同的吸附量下对配置出的复合吸附剂导热系数进行测试,并从中选出适用于太阳能冷管的复合吸附剂Z1和Z2.试验结果表明:在同一吸附量的情况下,导热系数与其添加的粘结剂含量正相关,并且在w=0%~7.5%的添加粘结剂范围内导热系数随着粘结剂含量增加而显著增加;13X沸石原粉、复合吸附剂样品Z1和Z2的导热系数随其吸附量增加呈近似线性增长,当吸附量从0%增加到25%时,各吸附剂导热系数均增加了150%以上;配置出复合吸附剂Z1和Z2在分别添加w=5.0%和7.5%的添加剂下,平均导热系数分别为0.183和0.199 W/(m.K),比13X原粉分别提高65.4%和80.1%;将配置的复合吸附剂Z2应用于太阳能冷管,其制冷系数COP约为0.24~0.28.     

济南市浅层岩土导热系数影响因素分析

热物性参数的选取对地源热泵系统的换热效率有明显的影响。根据济南市岩土热物性测试数据，通过分析对比获得岩性和导热系数、比热容等热物性参数的相关关系。分析表明，岩石的导热系数普遍大于第四系松散层，岩石导热系数由高到低为沉积岩、岩浆岩、变质岩，灰岩密度、含水率和孔隙率对热物性参数的影响显著。导热系数随密度增大呈线性增加，随含水率增大呈线性减小，随孔隙率增大呈线性减小。得到以孔隙率为单变量的导热系数和热扩散系数的估算公式。所得结论对济南市浅层地热能调查、评价和开发有指导意义。     

钒钛磁铁矿焙烧竖炉操作参数对传热过程的影响

以年产量2×10⁴ t钒钛磁铁矿焙烧竖炉为研究对象,建立竖炉内三维稳态传热数理模型.通过UDF(user defined functions)将反应热以内热源形式编译到固相能量方程中,定义球团矿下移速度,以竖炉内的焙烧时间和温度为判断指标,研究操作参数对竖炉内传热过程的影响.结果表明:焙烧风流量、冷却风流量以及球团下移速度为3个主要影响因素,其中球团下移速度对传热过程的影响更明显.在球团直径为38mm,焙烧时间为4～6h,焙烧温度为1100～1200K的条件下,竖炉适宜的操作参数为:冷却风流量1210～1430m³/h;焙烧风流量3070～3670m³/h;球团下移速度0.258～0.290m/h.     

烧结镁砂煅烧竖炉内气固传热特性数值分析

以年产5×10⁴t烧结镁砂竖炉为研究对象,基于多孔介质理论,建立竖炉内三维稳态气固流动传热模型,并模拟研究竖炉热工参数对床层内气固传热过程的影响.研究结果表明:冷却风流量每增加10%,出口烟气温度降低50℃,出口球团温度降低80℃;冷却段长度每增加5%,出口球团温度降低25℃.以竖炉出口烟气温度和球团温度为优化目标函数,得到竖炉最适宜结构和操作参数,即煅烧风流量为2606.67m³/h,冷却风流量为2203.34m³/h,预热煅烧段长度为6.64m,冷却段长度为11.70m.在此竖炉运行工况下,出口球团温度为288.75℃,出口烟气温度为414.32℃.     

氧化球团在熔渣中熔化过程的数值模拟

基于一维非稳态导热原理建立了球团在熔渣中熔化的数学模型，并采用有限差分方法对模型进行求解.通过编程计算，分析了不同条件对球团渣壳熔化时间的影响.计算结果与球团在熔渣中的熔融实验结果相近.球团渣壳在1450，1500，1550℃渣浴中渣壳熔化时间为56，36，25s，渣壳最大厚度分别为0211，0149和0109cm；随着渣浴温度升高、球团初始温度升高，球团熔化速度变快；熔渣碱度在08~12之间时，球团熔化时间基本无变化，但当碱度继续降低，熔化时间将大幅增长；随着球团金属化率的升高、球团直径的增大，渣壳最大厚度变大，但前者对渣壳熔化时间影响不大，后者使得渣壳熔化时间增长.     

变压器防腐涂层导热性能提升技术研究

 以水性环氧富锌涂层为研究对象,通过向其中添加石墨烯、碳纳米管、碳纳米角和超细石墨粉混合物来改性变压器防腐涂层导热性能。通过瞬态板式热源法、红外热像仪、热阻测试仪和扫描电子显微镜对传统溶剂型涂层、水性环氧富锌涂层以及改性高导热涂层的导热性能和微观结构进行了分析。结果显示改性高导热涂层的热阻最小（2.51℃/W）,导热系数最高（1.3450 W/（m·K））,表明其导热性能明显优于传统溶剂型涂层（4.57℃/W）和水性环氧富锌涂层（4.28℃/W）。改性高导热涂料导热性能的提高主要与其导热方式的优化和涂层致密性的提高有关。传统溶剂型涂料主要以声子形式进行热量传递。向水性环氧富锌涂料加入高导热填料后,一方面形成了以弹道-扩散的方式进行热量传递方式;另一方面添加的高导热物质在涂层中填充在孔隙和裂纹位置处,很大程度上提高了涂层的致密度,构建了变压器金属和外部环境的热量传递通道,因而使得涂料导热性能得到了显著提高。变压器温升模拟实验表明研制的新型高导热环保涂层可降低变压器油顶层温升1.67 K。     

铁矿氧化球团回转窑三维温度场仿真模型

在分析烟气、窑壁和球团之间的传导、对流和辐射传热,煤粉的燃烧以及回转窑中球团的运动规律的基础上,应用轴向传热模型描述窑内烟气温度分布,应用横截面二维传热模型+轴向传热模型描述球团温度分布,建立回转窑三维温度场模型,开发三维温度场仿真系统,动态显示窑内烟气和球团的温度分布。研究结果表明:模型计算烟气温度命中率在90%以上。     

钢带烧结料层的干燥氧化过程仿真

针对钢带烧结机内铬铁球团的干燥氧化过程，建立一套多尺度的欧拉-欧拉双流体数学模型. 基于收缩核模型计算单个球团的物理化学反应，模型预测结果与现场数据吻合.结果发现生球层的干燥可以分为两阶段:不均匀升速干燥阶段和降速干燥阶段. 在生球层底部，第二干燥阶段会出现干燥速率又升高的现象，此时湿核表面温度为383K. 而当湿核半径小于4.75mm后干燥速率又开始下降. 过湿区的最大水分质量分数为10.2%，比初始值高7.4%. 当铬铁球团的温度达到焦炭的燃点后，焦炭的氧化优先于磁铁矿. 生球层在烧结区出口的平均温度达到1698K，满足生产需求.     

非均匀多孔介质中导热过程

采用控制容积法和界面调和平均导热系数以及图形处理方法,对典型非均匀多孔介质Sierpinski地毯中的导热过程进行分析与模拟计算.结果表明:实际多孔介质中温度与热流分布是不均匀和不连续的,内部结构是影响温度分布和热量传递的主要因素,其影响程度与骨架和孔隙的导热系数、孔隙的大小和分布有关;温度梯度在孔隙中明显变大与孔隙处导热系数很小相对应;热流在孔隙和骨架交界处的局部区域中明显变大,尤其是在方形孔隙的角部出现热流峰值,这与温度发生突变的位置点相对应.研究结果可以推广到更为复杂的非均匀多孔介质的场合,可以进一步认识非均匀多孔介质中的导热规律,为工程计算提供更精确的计算方法.     

(Nd0.62 Li0.15)TiO3陶瓷的制备及其热电性能

采用固相反应法与无压烧结法相结合制备了ABO₃型钙钛矿(Nd_0.62Li_0.15)TiO₃晶体陶瓷材料,并对其热电性能进行了表征.高分辨率透射电镜观察显示,制备的材料具有纳米超晶格结构,导致材料表现出玻璃态热传导特征且热导率小于2W/(m·K),该玻璃态热传导源于超晶格结构形成的大量纳米域界面对声子的强烈散射.A位空位填充使材料的电子电导率得到了明显改善,但对材料的热导率影响不大.塞贝克系数因为TiO₆八面体的扭曲而受到一定的影响.在测试温度范围内,块体陶瓷在500K时得到了最高的无因次热电优值(ZT)0.019.