气体分子碰撞频率和平均自由程公式的严格推导

本文指出一般教科书中,对于气体分子碰撞频率和平均自由程公式传统推导过程中的粗糙之处。从另一个全新角度,试图用麦克斯韦速率分布律,在平衡态下,引入气体分子相对速率分布函数,严格地推导气体分子碰撞频率和平均自由程公式     

混合气体分子的平均碰撞频率和平均自由程的初等推导

本文采用无引力弹性刚球模型,利用初级统计理论——气体与分子运动论,在普通物理热学范围内推导出由S种不同气体分子组成的混合气体分子的平均碰撞频率和平均自由程公式。利用此公式,得到了两种不同气体分子、洛仑兹气体分子,同种气体分子的平均碰撞频率和平均自由程。其推导筒明直观,物理图象清晰。     

两并列方形高层建筑局部风压干扰特性

对2个并列方形高层建筑模型进行了受扰建筑风压测量的风洞试验.根据试验结果,分析了施扰模型高度变化以及相对位置变化对受扰方形高层建筑表面局部风压的影响.结果显示,高度比固定、间距比变化时,平均和脉动风压系数干扰因子最大值在狭缝面和外侧面均随间距比的增大而减小,间距比等于2时,狭缝面的脉动风压放大较为显著,在前缘棱边的上端角部处为2.2,在迎风面和背风面则随间距比的增大而略有增大.间距比固定、高度比变化时,平均和脉动风压系数干扰因子最大值在狭缝面、外侧面和背风面均随高度比的增大而增大,狭缝面脉动风压增大最为显著,局部达2.7,在迎风面则受高度比变化的影响较小.     

太阳能喷射增效的中高温空气源热泵系统性能分析

为进一步研究太阳能喷射增效的中高温空气源热泵系统的性能,建立一维喷射热泵系统热力学模型(高温级以R1234yf为制冷剂,低温级以R245fa为制冷剂).采用能量模型和■模型相结合的方法,研究设计工况的变化对系统性能的影响.研究结果表明:当冷凝温度从45℃升高到70℃时,系统机械效率(COP_m)从6.28减小至3.42,以集热量为基准的热效率(COP_s)从0.79增大至1.00,以集热器吸收的有效热量为基准的热效率(COP_h)从1.55增大至1.95,■效率从20.0%增大至31.8%;当蒸发温度从-20℃升高到0℃时, COP_m从4.58增大至5.28,COP_s从0.75增大至1.03,COP_h从1.46增大至2.02,■效率从23.3%增大至28.9%;当中间蒸发温度从5℃升高到25℃时,COP_m从4.33增大至5.14,COP_s从1.05减小至0.84,COP_h从2.00减小至1.75;当中间蒸发温度为13℃时,系统■效率最大值可达25.7%;在冷凝温度和蒸发温度不变条件下,13℃是较为合理的一个中间温度值.     

刮膜式分子蒸馏过程的研究

对刮膜式分子蒸馏传热方程进行数值求解,针对0．25m^2刮膜式分子蒸馏器,以DBP(邻苯二甲酸二正丁酯)为物料进行了模拟计算。初步探讨了进料温度、进料速率2个参数对蒸馏器内头波温度及液膜表面蒸发速率的影响、模拟结果表明,头波温度随进料温度的升高而升高、随进料速率的增大而降低;液膜表面蒸发速率随进料温度的升高而增大,随进料速率的增大而减小.     

烧结冷却废气余热有机朗肯循环发电系统性能分析

以烧结矿环冷机末端出口流量为7.6×105 m~3/h、平均温度为170℃的冷却废气为研究对象,基于低温余热有机朗肯循环系统,采用R123,R245fa和R600作为循环有机工质,研究工质蒸发温度、过热度和冷凝温度对系统性能的影响。研究结果表明:系统净输出功率和总的不可逆损失随工质蒸发温度、过热度和冷凝温度的增大而逐渐减小;系统热效率随蒸发温度增大而增大,而随冷凝温度增大而减小,工质过热度增大对系统热效率的影响不大;当系统操作工况一定时,工质R600的净输出功率最大,而工质R123的系统热效率最高,且总不可逆损失最小;在实际操作过程中,为了获得较大系统净输出功率,应选择R600作为循环有机工质,设定蒸发器出口工质为饱和蒸汽状态,并采用较低的工质冷凝温度。     

燕尾形轴向槽道热管的蒸发冷凝传热特性

建立了燕尾形轴向槽道热管蒸发和冷凝薄液膜传热特性理论模型,并对模型进行了数值求解.对蒸发薄液膜区液膜厚度、接触面温度和热流密度分布进行了分析,给出了汽液接触面蒸发/冷凝传热系数沿轴向的变化.研究表明:在蒸发薄液膜区域,薄液膜厚度沿槽壁方向呈线性增加;汽液接触面的温度在起点几乎和壁面温度相同,随着薄液膜厚度的增加而迅速降低;在薄液膜的起始段,热流密度快速达到最大值,随即迅速减小.蒸发段的蒸发传热系数大于冷凝段的冷凝传热系数,蒸发/冷凝传热系数在整个绝热段并不都为零.同时,通过实验验证了模型的正确性.     

R134a/R23复叠制冷系统级间容量比的优化分析

为了提高复叠制冷系统的性能以及优化系统设计时各循环压缩机的匹配问题,提出了无量纲参数——级间容量比,即低温循环压缩机进口处的体积流量与高温循环压缩机进口处的体积流量之比。建立了复叠制冷系统的数学模型,分析了级间容量比对中间温度和系统性能系数(COP)的影响,并在蒸发温度为-75~-55℃、冷凝温度为20~50℃及复叠温差为5~13℃的各种工况下,探究了最优级间容量比与工况参数的关系。结果表明:若级间容量比增加,则中间温度增加,COP先增加后缓慢减小,存在使COP最大的最优级间容量比;工况温度对COP的影响大于级间容量比对COP的影响,随冷凝温度上升,最优级间容量增大,蒸发温度上升,最优级间容量比增大;复叠温差增大,最优级间容量比减小;冷凝温度、蒸发温度及复叠温差平均每上升10℃,最优级间容量比变化范围为0.1~0.2。由工况参数和最优级间容量比的计算结果拟合得到了优化关联式,其计算思路和结果分析可为实际设计中各循环压缩机排量的选型匹配提供理论依据。     

两相喷射器增压的二级压缩制冷系统性能分析

建立一维等面积两相喷射器热力学模型,改进传统的二级压缩系统,提出一种喷射器增压的二级压缩制冷系统.以R1234yf为制冷剂,采用能量分析模型,研究不同设计工况下喷射器的性能.结果表明:当蒸发温度升高时,系统的性能系数(COP)和喷射系数增大,喷射器升压比减小;当冷凝温度升高时,COP和喷射系数减小,喷射器升压比增大;当蒸发温度为0 ℃,冷凝温度为50 ℃时,COP随着中间温度的升高先增大后减小,且存在一个最优中间温度,系统性能提高率可达10%以上.     

表面蒸发对环形液池内稳态热毛细对流的影响

为了解表面蒸发对环形液池内热毛细对流的影响,对4℃冷水在其纯蒸汽环境中蒸发时的热毛细对流进行了数值模拟。结果表明,表面蒸发质量通量与液池内热毛细对流相互耦合,随着蒸发Biot数的增加,表面温度降低,热壁附近蒸发质量通量增大,但冷壁附近蒸发质量通量与Marangoni数密切相关;当Marangoni数较小时,蒸发界面无因次总蒸发质量随蒸发Biot数的增加而增大,当Marangoni数较大时,总蒸发质量随蒸发Biot数先增大、后减小;随着液池深宽比和半径比的增加,流动增强,总蒸发质量也增加。     

膜状冷凝初期过程的分子动力学模拟研究

采用分子动力学模拟方法,对氩蒸气在铂金属表面发生的膜状冷凝过程进行了研究.为保证冷凝过程在相对较长时间范围内持续稳定进行,提出了一种改进的气态分子补充方法.通过逐时对系统内局部温度及密度进行统计,获得了不同时刻的参数分布.结果显示:在模拟时间范围内,液膜厚度近似线性增加,壁面附近液相分子受固壁势能作用而呈现出密度振荡的"液体层状化"分布;液膜内产生温度梯度,固液界面处温度跳跃现象明显.考察了气体温度以及壁面润湿性变化产生的影响,结果表明:随着气体温度的升高,温度梯度以及温度跳跃均增大;液相密度略有下降,液体内层状区域的密度振荡范围略有减小,气液界面厚度增加;质量流率以及液膜厚度增长速率也都增大,反映出更大的气固温差加快了冷凝过程的进行,这一点与宏观规律一致.随着润湿性增强,液膜厚度增长加快,液体层状区内的密度振荡范围增加,液膜内温度梯度增大,温度跳跃大幅减小,冷凝过程得到显著强化.显然,近壁面区内的热传导对整个冷凝过程进行的速度具有重要影响.     

低比转速离心泵气液两相流动的可视化试验及数值模拟

为研究低比转速离心泵内部气液两相流动的流型和气泡直径的变化规律,采用高速摄像技术对泵内部气液两相流动进行可视化试验,同时采用Eulerian-Eulerian非均相流模型和RNG k-ε湍流模型对泵内部气液两相流动进行数值模拟,得到不同进口气相体积分数φ_0下叶片表面中间流线气相体积分数随中间流线相对位置的变化规律。研究结果表明:当φ_0从0.4%增大到3.5%时,叶轮内部流型分别为泡状流、聚合泡状流、气团流和分层流,泵进出口压差损失逐渐增加;保持初始液相流量不变,当进气量由1 L/min增大到3 L/min时,气泡的平均直径由0.61 mm逐渐增大到0.85 mm;保持进气量不变,当液相流量由5 m~3/h增大到10 m~3/h时,气泡的平均直径由1.00 mm减小到0.82 mm;叶片压力面和吸力面中间流线上的气相体积分数从叶轮进口到出口先增大后逐渐降低,出口附近由于漩涡的存在而使气相体积分数略有增加,且随着φ_0增加,压力面的气相积聚区域逐渐扩大。     

下击暴流作用下低矮建筑风荷载特性试验

以低矮建筑为研究对象,进行了下击暴流作用下的刚性模型风洞试验.利用冲击射流装置模拟下击暴流,分析了典型径向位置处建筑表面平均和脉动风压系数分布特征,研究了建筑风压系数、体型系数及气动力特征随径向距离(r)的变化规律.结果表明:低矮建筑在下击暴流作用下,迎风面受到正向风压的作用,屋面、背风面及侧面受到负压作用;当建筑的径向距离大于喷口直径(Djet),即r>1.0Djet时,建筑中心线处风压值的大小都随着r的增大而减小;当0.5Djet相似文献   

蒸镀太安薄膜的机理研究

以实验为基础对真空蒸镀太安炸药薄膜的机理进行研究.通过机理分析,阐明了真空度对薄膜质量的重要性;论述了蒸发温度和蒸发速率对薄膜形成的影响,绘制出太安蒸发速率与温度的关系曲线,计算出太安蒸发分子的平均速率与平均动能.实验表明太安是受热升华而蒸发的;提出了最佳蒸镀温度、提高吸附性的措施及薄膜生长类型对性能的影响.     

太阳能增效的复叠式空气源热泵系统能量分析与及分析

为了提高空气源热泵的效率和稳定性,提出一种太阳能增效的复叠式空气源热泵系统,建立系统的能量模型和模型,以R134a为制冷剂进行计算分析.结果表明:随着中间冷凝温度的升高,系统机械性能系数先增大后减小,当中间冷凝温度为38 ℃时,系统机械性能系数达到最优值;随着中间冷凝温度的升高,效率先增大后减小,当中间冷凝温度为22 ℃时,效率达到最优值;系统机械性能系数、制热量、损失随着蒸发温度的升高而增大;随着太阳辐射照度的增大,系统机械性能系数、效率及制热量均有明显提升;系统中损失最大的部件为集热发生器,提高集热效率、采用合理的运行参数是提高系统效率的关键.     

喷射式热泵系统的能量分析及分析

建立一维喷射热泵(EHPC)系统热力学模型,以R245fa为制冷剂,采用能量分析和分析相结合的方式,分析设计工况的变化对喷射器及系统性能的影响.计算结果表明:当发生温度升高时,喷射系数及系统热效率(COP_h)增大,效率降低;当蒸发温度升高时,喷射系数和COP_h,效率均增大;当冷凝温度升高时,喷射系数和COP_h减小,效率升高;该系统适宜的工作范围为蒸发温度-15℃以上、冷凝温度45℃以下.     

外场下SnO分子结构和特性研究

对Ｓｎ原子采用ＳＤＢ-ｃｃ-ｐＶＴＺ基组,Ｏ原子采用 ６-３１１＋＋Ｇ基组,利用密度泛函中的 Ｂ３Ｐ８６方法对 ＳｎＯ分子的基态结构进行了优化计算,并研究了外场对 ＳｎＯ基态分子的键长、总能、电荷布居分布、能级分布、电偶极矩、谐振频率和红外谱强度的影响。并利用杂化密度泛函理论（ＣＩＳ ＤＦＴ）方法研究了外电场对 ＳｎＯ分子由基态到前 ６个单重激发态跃迁规律的影响。结果表明,在所加电场范围内,随着正向电场 Ｆ的逐渐增大,基态分子的键长 Ｒｅ先减小后增大,在 Ｆ＝００４ａ．ｕ．时取得最小值 ０１７９６ｎｍ;总能先增大后减小,其在 Ｆ＝００３ａ．ｕ．时取得最大值 －２１４４８３９６ｅＶ;电偶极矩则先减小后增大,在 Ｆ＝００３ａ．ｕ．时取得最小值 ０２１２４Ｄｅｂｙｅ;ＳｎＯ基态分子的最高已占据轨道（ＨＯＭＯ）能量 ＥＨ和谐振频率逐渐增大;红外光谱强度、分子的最低未占空轨道（ＬＵＭＯ）能量ＥＬ和能隙 Ｅｇ则逐渐减小。外电场的大小与方向对跃迁电偶极矩、跃迁波长、激发能和振子强度均有很大影响。     

过渡段地基加固作用对桥台桩工作性状的影响分析

为研究过渡段地基加固作用(桩间距为3d,4d,5d和6d,d为CFG桩径)对邻近桥台桩工作性状的影响,进行离心模型试验及三维数值模拟。研究结果表明:过渡段地基加固作用对桥台桩受力变形影响表现为在竖向上利用CFG桩荷载深层传递作用改变软土地基沉降变形特性,在水平方向上CFG桩对软土的侧向流动起显著阻拦作用;随着CFG桩间距增大,受负摩阻力作用的桥台桩中性点位置下移,最大轴力增大,桩端阻力随之增大;桩身弯矩最大值随CFG桩间距增加而增大,其位置(最危险截面)从桩长1/2处逐渐转移至桩顶;桩身剪力分布大致呈"反S"型,2处拐点分别位于土层界面及CFG桩端平面,且随着CFG桩间距增加,土层界面处桩身剪力增大而CFG桩端平面处剪力减小;桥台桩水平位移随桩间距增加以一固定点呈旋转式增大,桩身挠曲也越明显,而桥台转角及水平位移随桩间距近似线性增加;与天然地基相比,CFG桩在一定程度上限制了路基荷载下土体蠕变特性的发挥。     

静压空气平面轴承特性与节流器间距关系的仿真研究

基于FLUENT仿真了同孔径等间距孔式静压平面空气轴承节流器2×2阵列,得到了4种间距下阵列的质量流量、气膜压力分布、速度分布等,为优化节流器间距提供了依据。采用Pave和Hex/Wedge Cooper方法划分阵列的几何模型得到非均匀体网格,然后基于三维双精度标准k-ε黏性湍流两方程模型实现了计算流体力学仿真。仿真结果表明:在一定范围内增大节流器间距,气膜静压力平均值减小但气膜承载力增大,增速逐步减缓;节流器间距的调整不影响阵列的质量流量;随着节流器间距的增加,气膜压力从最大值向环境大气压递减的速度变小,气体平均出口速度按比例减小,气体速度死区的面积增大。     

考虑气体分子按自由程分布时粘滞系数的推导

<正> 在推导气体粘滞系数时,一般的教科书都首先选定一个截面,从平均的角度,假定气体分子携带截面以上一个自由程λ处的动量,无碰撞地通过截面与截面以下λ处的分子进行动量交换,如(图1) 所示.然后得到动量输运的公式,再把它与牛顿粘滞定律进行比较,得出粘滞系数的表达式.这一方法不考虑分子按自由程的分布,从效果上看,气体分子无碰撞地通过了2λ的路程,很不便于人们理解.