用对比法求解换热器的操作型问题

为了解决<化工原理>传热学习中操作型计算难以掌握的问题,介绍了运用对比法求解换热器操作型问题的原理,并通过两道例题详细说明了该方法的求解过程,该方法解题过程清晰.并且能普遍运用.     

燃料电池热管理仿真模型

根据燃料电池的热特性,对燃料电池汽车散热模块进行仿真计算,同时辅以试验验证,并用试验结果修正仿真模型.在燃料电池汽车散热模块仿真计算过程中采用了2种计算模型即对数平均数法和传热单元数法.用2种计算模型进行计算、分析,得到对数平均数法和传热单元数法都适合于燃料电池运行工况的散热计算.2种方法相比,对数平均数法在冷却液小流量时误差较大,而传热单元数法的适用工况范围广、计算的准确程度高,优于对数平均数法.     

离散辐射强度法计算冲击加热炉温度场的数学模型

离散辐射强度法计算辐射传热是热流密度法的一种修正方法,它引进了比辐射热流密度更原始的变量即辐射强度。本文采用紊流动量方程、K-ε双方程紊流模型及能量方程相结合的方法对冲击加热炉内温度场进行了数值模拟,其中能量方程的源项辐射传热采用离散辐射强度法计算,为以对流传热为主的综合传热过程提供了一种理论研究途径。     

计算建筑围护结构中热桥传热的等效平板法

为了快速准确地计算建筑围护中热桥传热,提出了等效平板法.将热桥传热分解为室外温、邻室温、室温3种边界输入主导的传热过程,用Fourier方法分析了每种传热过程在边界输入按照正弦波规律变化的物理现象;得到了一维等效平板,并用于计算这几种传热过程的传热量.在动态边界输入条件下通过等效平板传入室内的热流与通过热桥传入室内的热流吻合得很好,且计算速度远高于现有计算方法,可方便地集成到常规建筑能耗模拟程序中.     

求解非稳定传热传质问题的有限差分方法

非稳态传热传质计算问题是化工过程中经常遇到的课题,本文针对此类问题的求解,在给出两类构造抛物型偏微分方程有限差分格式的一般化方法的基础上,应用这些方法构造了求解传热传质问题的有限差分格式,并建立了近10个新的差分格式。使用这种方法来建立差分格式,可以使差分方程,逼近偏微分方程具有尽可能高阶的截断误差,对于寻找高精度、低计算量的有限差分方法提供了一种可行的有效途径。     

一种辐射传热混合模拟方法

采用Monte-Carlo法与热流法相结合的一种混合模拟方法进行三维封闭空腔内参与性介质的辐射传热计算,分析了炉膛内比热流参数的分布规律,并将计算温度场与区域法、热流法计算结果进行了比较.分析表明,该混合模拟方法计算结果合理,精度好,效率高,是一种很有工程应用价值的炉内辐射传热计算方法.     

气流干燥器数学模型及分段设计计算方法

气流干燥器是化工生产中广泛应用的干燥装置.由于过程的复杂性，采用传统的设计计算方法即整体平均方法，计算结果误差很大.介绍一种利用气－固两相流动的有关理论与有关传热研究的实验结果，建立过程的数学模型组，对气流干燥管分段、分区间逐次计算的方法.其计算结果与实际吻合较好，计算须采用计算机进行.     

强迫对流传热实验的数据处理方法研究

为解决强迫对流传热实验的数据处理工作量大的问题,文中利用Excel软件的计算功能,提出最小二乘法、函数法、直线拟合法和指数曲线拟合法共4种实验数据处理方法。并以确定横掠单管强迫对流表面传热准则关联式为例,对4种方法的可行性进行了验证。研究表明4种方法计算结果完全一致,计算精度高,计算工作量小,具有很好的工程应用价值。     

遮蔽段总传热系数的计算

提出了一种同时考虑烟气辐射及对流来计算遮蔽段总传热系数的方法 (简称CRK法 ) ,利用现场收集到的 4套加热炉结构及不同操作数据 ,由传热速率方程和热平衡方程联立求解得出遮蔽段总传热系数值。将该计算值与CRK法及传统计算方法进行了对比 ,同时考察了管排与烟气错流换热时温差系数的影响。结果表明 ,CRK法的计算误差小于传统计算方法 ,在进行遮蔽段传热计算时 ,错流温差校正系数可近似按 1处理。     

高温高压模拟井筒流固耦合传热建模与数值求解

模拟井筒加温系统是用于模拟井下高温高压环境,对射孔器材进行高温性能检测的一种实验装置。模拟井筒为耐高温高压的厚壁圆柱形封闭腔体,为研究加温过程中腔体内流体与厚壁腔体之间的动态耦合传热过程,根据模拟井筒加热物理模型,建立了模拟井筒耦合传热数学模型。应用有限差分法离散模拟井筒耦合传热数学模型,得出厚壁井筒和腔体内流体数学模型的离散格式。使用迭代法分别计算厚壁井筒与腔体内流体区域的传热过程,在厚壁井筒与流体的交界边界处应用热平衡法进行耦合传热计算,求解模拟井筒耦合传热温度场,腔体内流体区域采用投影法对数学模型进行求解。通过仿真计算与实验结果的对比,验证了建立的高温高压模拟井筒流固耦合传热模型的正确性。     

换热器(火用)分析与热经济学分析

对换热器的热量(火用)损失和(火用)效率进行了分析。指出为取得较高的(火用)效率,传热单元数和水当量比应仔细选择,它们有一最佳值。对换热器进行了热经济学优化计算,得出换热器最佳参数与燃料种类、发热量、价格、换热器传热系数、烟气进换热器温度和换热器单位传热面积投资有关,并对它们之间的关系进行了讨论。     

气—液两相流传递研究

阐述了在气－＝液两相流传递研究方面的工作,包括气升式环流系统中的流体力学和传递、降液膜动下的传热和传质、“载气蒸发”技术的研究和开发等。并由研究惰气气冲击冷剂液浴中放热壁面强化冷却的操作机理,提出了“界面汽化热阱增强传热的原理”。     

利用ε-NTU法计算换热器的传热熵产生数

采用文献[6]修正后的熵产生数定义式,在ε—NTU法基础上,进行换热器的熵产分析,推导出各种型式换热器通用的熵产生数计算公式,且形式简单,计算方便。     

化工传递过程中“三传”的类似性分析

动量传递、热量传递和质量传递（简称三传）之间存在许多类似之处.即从传递的机理、传递的数学模型的建立方法、数学模型的求解方法及求解结果4方面分析“三传”的类似性,以便学生更好地掌握“三传”知识,培养学生利用“三传”知识解决化工生产问题的能力.     

An equation of entransy transfer and its application

Entransy is a physical quantity describing heat transfer ability, and heat transfer is accompanied by entransy transfer. Thermal energy is conserved in its transfer process, while entransy is dissipated because of the irreversibility of its transfer process. As a result, entransy transfer must have its rules which are different from those of thermal energy transfer. Based on the definition of entransy, an entransy transfer equation is derived, which describes the entransy transfer processes of a multi-component viscous fluid subject to heat transfer by conduction and convection, mass diffusion and chemical reactions. The expressions of entransy flux and entransy dissipation are obtained simultaneously, and their physical mechanism is clarified. And further, the theory and method of optimizing heat transfer applying the entransy transfer equation to the steady-state convection heat transfer process are expounded. The minimum thermal resistance principle and the entransy dissipation extremum principle are obtained by applying the steady-state entransy transfer equation to the steady-state convection heat transfer process. The cases of the single-component steady-state convection heat transfer and the steady-state heat conduction show the application of the theory and method.     

Constructal entransy dissipation rate minimization for ＂disc-to-point＂ heat conduction

Based on constructal theory,"disc-to-point" heat conduction is optimized by minimizing the entransy dissipation rate whereby a critical point is determined that distributes the high-conductivity material according to optimized radial or branch patterns.The results show that the critical point is determined by the product of the thermal conductivity ratio of the two materials and the volume fraction of the high-conductivity material allocated to the entire volume.The notion of optimal heat transfer performance can be attributed to the disc based on the entransy dissipation extremum principle.Comparing the results based on EDR minimization (entransy dissipation rate minimization) with those based on MTD minimization (maximum temperature difference minimization),one finds that the performance derived from the two optimization procedures are different.When the product of the thermal conductivity ratio and volume fraction is 30,the critical point of the former procedure is that for which the nondimensional radius of the disc equals 1.75,while that of the latter procedure is that for which this radius of the disc equals 2.18.Comparing heat transfer performances from the two procedures,the mean heat transfer temperature difference is decreased more for the former procedure thereby receiving an improved performance quota.     

特厚钢板阵列射流淬火的表面换热

采用特厚钢板专用辊式射流淬火试验装置和多通道钢板温度记录仪,测试出射流速度3.39~26.8 m·s-1、雷诺数12808~117340、水流密度978.7~6751.5 L·(m2·min)-1条件下,84 mm厚钢板淬火冷却曲线;进而基于反传热修正方法计算高温钢板淬火过程壁面温度和热流密度,描绘出沸腾曲线,分析多束圆孔阵列射流对特厚钢板淬火表面换热的影响.结果表明:射流速度、水流密度等参数影响钢板表面射流滞止区和平行流区换热机制,进而影响最大热流密度分布.射流速度较低时,壁面平行流区观察到混合换热和"热流密度肩"现象;随射流速度增大,膜沸腾换热机制消失,最大热流密度移至较低壁面过热度处.相关研究将对特厚钢板淬火过程温度场计算和组织性能调控提供有益的帮助.     

循环流化床锅炉变工况下的传热系数计算

为了提高循环流化床锅炉变工况下传热计算的精度,克服现有的关于炉内平均传热系数模型的不确定性,针对75 t/h循环流化床锅炉,依据在大量变工况试验的基础上所获得的不同负荷下沿炉膛高度的固体物料浓度分布,建立了变工况下分三区计算的传热模型。该传热模型正确反映了炉膛上部过渡区和稀相区平均固体物料浓度随循环流化床锅炉运行主导因素的变化规律。计算结果表明:依据三区传热模型计算的各区温度与试验运行值在各个工况下都吻合较好,该结果为循环流化床锅炉的动态特性研究和仿真研究提供了技术支持。     

基于仿生结构对水平管降膜蒸发换热的模拟

水平管降膜蒸发器是广泛应用于海水淡化和化学工业等方面的换热设备。建立了三维数值模型，采用VOF(volume of fluid)方法结合UDF(user defined function)程序对水平管外降膜蒸发过程的换热特性进行了数值模拟研究，深入研究了光管和强化管针对不同管间距、喷淋密度、蒸发温度和管径对液膜厚度以及平均传热系数的影响。模拟结果表明：在相同条件下，强化管的平均传热系数要明显高于光管，可见基于仿生学原理优化换热表面结构能有效提高水平管外降膜蒸发的换热效率。光管和强化管的平均传热系数随着蒸发温度的升高都呈上升趋势，随喷淋密度的增加呈先上升后减少的趋势。光管和强化管的平均换热系数随管间距的增大而增大，随喷淋密度的增加呈先增加后减少的趋势；换热管的平均传热系数随着蒸发温度升高而升高，随喷淋密度的增加呈先上升后下降的趋势。     

化工原理实验数据处理方法及误差分析

化工原理实验测量数据多,数据处理比较繁琐。文章采用模块化结构,编制了化工原理课程传热实验数据处理程序,实现了对空气热物性、传热系数、传热准则数等的计算,并进行实验数据误差分析,多元线性回归及方差分析。很大程度上减小了实验测量数据处理的工作量,提高了数据的精确度,能够起到排除主观因素影响,快捷、准确地给出实验结果,指出实验错误,强化实验教学。提高实验效果的目的。