矩形通道内蒸汽射流凝结换热面积的实验研究

针对超声速气液两相流升压装置内高速蒸汽射流凝结现象,在蒸汽质量流率为200~600kg·m-2·s-1、入口过冷水质量流率为4~18t·m-2·s-1、入口过冷水温度为20~50℃的条件下,使用矩形截面蒸汽喷嘴和混合腔进行了可视化实验研究;采用热平衡相变模型计算了蒸汽射流凝结的换热面积,给出了换热面积随汽水参数的变化规律,并建立了预测归一化换热面积的实验关联式。研究结果表明:蒸汽喷嘴截面形状对射流凝结流场结构影响不大,气液两相区是蒸汽凝结的主要区域,蒸汽在气液两相区内以小气泡的形式与过冷水完成能量交换,换热面积随蒸汽质量流率和过冷水温度的增加而增加,随过冷水质量流率的增加而减小。实验中测得的换热面积在2.4×10-3~7.8×10-3 m2之间,换热面积实验关联式预测值与实验值的误差在±10%以内。本文研究结果对超声速气液两相流升压装置的优化设计和安全运行具有重要意义。     

矩形通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热流型的实验研究

为研究有限通道内高速蒸汽与过冷水直接接触凝结换热(DCC)过程中汽液相界面的演化规律,搭建了具有矩形截面结构喷嘴及通道的可视化实验台,获得了入口蒸汽压力为0.1~0.45MPa、入口过冷水压力为0.1~0.4MPa以及入口过冷水温度为30℃条件下DCC过程的凝结形态,得到了基于入口参数的流型图。研究表明:矩形通道内DCC过程的典型流动形态可划分为蒸汽区、过冷水区、汽液混合层、回流区和均匀泡状流区,蒸汽区与汽液混合层之间有清晰的相界面;在不同的入口参数下会出现泡状流、界面振荡射流、尾部振荡射流、稳定射流和发散射流等凝结形态。获得了各种流型的下壁面温度分布规律,并通过计算,得到稳定射流的换热系数为5.2~9.0MW·m-2·℃-1。     

饱和蒸汽在高速过冷水射流外凝结换热的数值模拟

采用数值计算的方法,研究了高速过冷水射流外饱和蒸汽的凝结换热过程,在研究中,采用标准的k-ε紊流计算模型,两相界面上采用了凝结换热边界条件,并考虑了蒸汽凝结造成的相界面处的法向速度,计算表明,凝结换热强度完全由高速过冷水充中的紊流运动决定,其平均对流换热系数可以达到1．0MW／（m2,℃）,与实验结果相符合。     

微细通道内过冷水温度对蒸汽直接接触间歇凝结界面波动的影响研究

为了探究过冷水温度对T型微细通道内蒸汽直接接触间歇凝结过程的影响,开展了可视化实验研究.采用高速摄像机(帧率为5000 fps)捕捉到了蒸汽温度100℃、蒸汽体积流量550μL/min及过冷水体积流量14758μL/min等参数恒定且过冷水温度分别为30℃、40℃和50℃工况下,1000 ms内汽液界面瞬时演变行为.研...     

竖直槽道内蒸气向上流动凝结换热的实验研究

通过高速摄影仪拍摄手段,观察了制冷剂R410A蒸气在水力直径为14.34mm、长度为160mm的竖直矩形槽道内垂直向上流动凝结过程中壁面液膜的流动特征.实验结果表明:在饱和温度为28℃和质量流速范围为1.8~23kg·m~(-2)·s~(-1)实验条件下,随着质量流速的增大,壁面出现假滴状流动和层流波状流动,并且随着质量流速的增大凝结液膜逐渐增厚,液膜表面波动亦更加明显;槽道内的平均凝结换热系数随质量流速的增大出现先增大后减小的趋势.实验得到了槽道壁面测温点分割出的四段壁面的各段的平均凝结换热系数的沿槽道轴向的变化情况.     

热压通风房间地面对流换热过程分析

全尺度实验测试了单侧热压通风房间围护结构内表面和地面热质的温度变化,分析了室内初始温度、地面初始温度和通风口尺寸对地面对流换热的影响.结果表明:通风过程中室内温度逐渐降低,温度垂直分布趋于均匀;进风气流流经的测杆处地面的局部换热量和局部对流换热系数分别大于地面平均换热量和平均对流换热系数;对于室内初始温度较高的情形,地面局部对流换热系数较大,平均对流换热系数较小;对于地面初始温度较高的情形,地面局部对流换热系数较小,平均对流换热系数较大;上大下小的通风口组合对应的地面局部对流换热系数较小,平均对流换热系数较大;若室外温度为12℃左右时,室内初始温度为13～35℃,地面初始温度为33～41℃,则地面平均对流换热系数为2～8 W·m~(-2)·K~(-1),局部对流换热系数不超过18 W·m~(-2)·K~(-1).     

地面对流换热过程分析

全尺度实验测试了门窗夜间通风房间的围护结构内表面和地面热质的温度变化,分析了换气次数和地面与进风气流间初始温差对地面对流换热的影响.结果表明:换气次数为4.99~13.6次·h~(-1),地面与进风气流间初始温差为6.86~12.5℃时,地面平均对流换热系数不超过7 W·m~(-2)·K~(-1),局部对流换热系数不超过12 W·m~(-2)·K~(-1);换气次数较少时,由于少量室外冷空气在热压作用下由窗户下沿进入室内,使窗户附近地面的对流换热较强;地面对流换热量随时间逐渐减小,但平均对流换热系数变化不大.总之,换气次数越多,地面对流换热越强,但地面与进风气流间初始温差对地面对流换热过程的影响并不明了.     

严寒地区太阳能土壤源热泵土壤温度场特性

为了解决严寒地区地源热泵长期运行所引起的土壤温度逐年降低问题,建立了太阳能全年补热的土壤源热泵系统模型.结合某办公建筑土壤源热泵项目,建立了2口120 m深U形垂直埋管试验井,进行热响应试验,得出制热工况与制冷工况的土壤导热系数与热扩散系数分别为1.883 W·(m·K)~(-1)和7.608×10~(-7)m~2·s~(-1);制冷工况的导热系数与热扩散系数分别为1.758 W·(m·K)~(-1)和9.203×10~(-7)m~2·s~(-1).利用TRNSYS软件平台模拟了土壤温度场变化,结果表明:热泵运行10年的土壤温度降为5.17℃,获得了供暖、供冷、过渡季节的太阳能联合土壤源热泵系统的土壤温度的恢复情况.     

Andes上空中间层和低热层中大气周日潮的流星雷达观测研究

利用Andes(30.3°S,70.7°W)流星雷达2010年1月1日~2014年3月21日的观测数据,研究了中间层和低热层(mesosphere and lower thermosphere,MLT)区域水平背景风场、周日潮汐以及周日潮汐与行星波之间的相互作用;并与模式结果进行了比较。多年观测结果表明,在80~100 km高度,月平均经向风场在5~8月份是南向风,在10~2月份是北向风,其变化范围在~(-1)1~13 m·s~(-1)间,明显比HWM-07模式计算的月平均值-4~6 m·s~(-1)范围大;观测的月平均纬向风场全年主要以东向风为主,只有少数月份的少数高度为西向风,风速范围为~(-1)4~32 m·s~(-1),比模式计算的月平均值-20~37 m·s~(-1)变化范围略小。观测和GSWM-00模式给出的周日潮汐月平均振幅时空分布都呈现双峰结构,观测的最大峰值出现在3月份,经向和纬向分量月平均振幅峰值分别为51 m·s~(-1)和44 m·s~(-1),次峰出现在9月份,经向和纬向分量月平均振幅次峰值分别为40~37 m·s~(-1)。模式计算的经向和纬向月平均振幅峰值约为观测值的2倍,且峰值出现的时间也比观测值晚1~2个月。这些研究结果表明,模式对南半球月平均风场和周日潮汐的描述,与实际观测值间存在明显差异,还需要加强对南半球的观测研究,来不断提高和完善目前的模式。此外,我们的研究显示,在MLT区域,由于周日潮汐和行星波都比较强,周日潮汐能与不同周期的行星波相互作用,产生新的谱成分,从而导致潮汐发生短期变化。     

板式省煤器通道结构对换热特性的影响

通过软件Fluent数值模拟与试验验证,研究全焊式板式省煤器在不同结构参数和烟气流速情况下的传热特性.结果表明,当换热器椭圆水流道长轴为30mm,循环水流道的短长轴比为0.6,板间烟气流道间距控制在15mm,且烟气流速控制在8m·s~(-1)时,全焊式板式省煤器的综合换热系数达到50 W·(m~2·K)~(-1).     

椭圆管外含不凝气体的蒸汽凝结传热的数值研究

对含不凝气体的蒸汽掠过椭圆管外,伴随凝结发生的传热传质现象进行了数值模拟。研究了等周长椭圆管长短轴比(a/b=1.0~4.0)、工质进口速度(v)以及蒸汽质量分数(Y_v)对凝结传热及复合传热的影响。研究发现,当a/b为1.0时,凝结传热最强,随着a/b增大,椭圆管外凝结换热系数有所降低;当椭圆长短轴比为4.0时,约下降20%;椭圆管外的平均凝结换热系数随着进口速度和蒸汽质量分数增大而增大。     

蒸汽-兰炭换热与余热回收特性实验研究

利用自行搭建的蒸汽–兰炭气固换热实验系统,研究了整个料层内兰炭与蒸汽的换热及余热回收特性,分析了颗粒平均粒径、料层厚度、蒸汽流量对兰炭余热回收量和蒸汽?增的影响规律。实验结果表明:随着换热时间的增长,料层整体平均温度以先快后慢的趋势逐渐降低,有效换热系数逐渐减小,热回收量和蒸汽的?增上升;增加料层厚度、减小兰炭颗粒的粒径、提高蒸汽流量有利于有效换热系数的增加,有效换热系数的范围在3.5～52.0 W/(m~2·K)之间。此外,拟合出了粒径、料层厚度、蒸汽流量、料层整体平均温度与有效换热系数的实验关系式。     

非能动安全壳冷却系统换热器内冷凝换热模型研究

为研究核电站非能动安全壳冷却系统换热器内含不凝性气体的蒸汽在水平管内强制对流冷凝换热特性,基于Peterson扩散层模型,结合传热传质方程推导,对冷凝换热过程各环节分别进行建模,并同时考虑抽吸效应、液膜非均匀分布和气液界面粗糙度对局部换热能力的影响,最终得到了能够预测蒸汽局部凝结换热系数的计算程序。研究结果证实,该程序可以很好地反映管内各换热环节的变化规律,对管内局部换热系数有着较高的预测精度。此外计算结果表明随着管内气体冷凝过程的推进,各环节换热能力会逐渐发生变化,影响总换热过程的主要热阻也相应随之变化。     

南亚热带11种珍贵阔叶树种光合特性研究

【目的】了解我国南亚热带珍贵阔叶树种的光合特性,为造林树种的选择和结构优化提供参考。【方法】使用Li-6400便携式光合测定系统测定各树种的光响应曲线和二氧化碳响应曲线,采用模型拟合的方法,计算出各树种的光合特征参数并比较分析。【结果】不同珍贵阔叶树种的光合生理特性存在明显差异,各树种最大净光合速率为7.00~18.19μmol·m~(-2)·s~(-1),平均值为10.83μmol·m~(-2)·s~(-1)。最大净光合速率由高到低排序依次为柚木Tectona grandis(18.19μmol·m~(-2)·s~(-1))、米老排Mytilaria laosensis(13.07μmol·m~(-2)·s~(-1))、红锥Castanopsis hystrix(12.60μmol·m~(-2)·s~(-1))、降香黄檀Dalbergia odorifera(11.63μmol·m~(-2)·s~(-1))、香梓楠Michelia hedyosperma(11.29μmol·m~(-2)·s~(-1))、灰木莲Manglietia glauce(10.85μmol·m~(-2)·s~(-1))、观光木Tsoongiodendron odorum(10.64μmol·m~(-2)·s~(-1))、格木Erythrophleum fordii(8.90μmol·m~(-2)·s~(-1))、擎天树Parashorea chinensis(7.72μmol·m~(-2)·s~(-1))、山白兰Paramichelia baillonii(7.22μmol·m~(-2)·s~(-1))、铁力木Mesua ferrea(7.00μmol·m~(-2)·s~(-1))。光合能力较强的树种为柚木、米老排和红锥,较弱的为擎天树、铁力木和山白兰;对高光强适应能力较强的树种为铁力木、柚木、观光木和降香黄檀,较弱的为灰木莲和山白兰;对弱光利用能力较强的树种为格木、红锥和香梓楠,较弱的为山白兰、擎天树、观光木和米老排。【结论】在全球气候变化的背景下,可选择光合能力强的树种造林。格木、红锥和香梓楠对弱光利用能力较强,可作为松、杉人工针叶纯林近自然化改造树种。     

新型水平三维内微肋管的凝结换热性能

研制了一种新型三维内微肋管。在工质蒸汽进口压力为147、186、226和265kPa下,在凝结液质量流率为33～153kg/(m~2·s)范围内,通过对3种不同微肋尺寸的三维内微肋管的实验,得到了R11在水平管内的凝结换热性能。     

6种魔芋光合特性的比较研究

光合作用是植物根本特性,其光合参数与植物种类有关.魔芋属半荫生植物,为获得不同魔芋种光合作用相关信息,应用双曲线修正模型建立通光响应曲线,通过计算和分析,结果表明:甜魔芋、疣柄魔芋、株芽魔芋、滇魔芋、东京魔芋、攸乐魔芋的光补偿点(LCPs)在2.41～17.83μmol·m~(-2)·s~(-1)之间,东京魔芋(2.41μmol·m~(-2)·s~(-1))和攸乐魔芋(3.67μmol·m~(-2)·s~(-1))光补偿点显著低于其他魔芋,光饱和点(LSPs)在417.16～1 381.22μmol·m~(-2)·s~(-1),甜魔芋(1 381.22μmol·m~(-2)·s~(-1))和弥勒魔芋(1 323.76μmol·m~(-2)·s~(-1))显著高于其余魔芋种.表观量子产率(AQYs)疣柄魔芋最低(0.026μmol·mol~(-1)),弥勒魔芋最高(0.046μmol·mol~(-1)).甜魔芋的最大净光合速率(P_(max)=14.47μmol·m~(-2)·s~(-1))显著高于其余种,弥勒魔芋次之,疣柄魔芋最小.这些研究结果揭示了魔芋种间光合性能的差异,为高光效育种奠定了基础.     

水泥基气凝胶涂料防火性能试验研究

文章利用气凝胶板生产过程中的气凝胶废料配制水泥基防火涂料,通过试验研究该涂料的防火性能与气凝胶粉掺量的关系.研究表明,水泥基气凝胶涂料具有较好的防火性能,涂料的导热系数随着气凝胶掺量的增加而下降,涂料干容重从813 kg·m~(-3)降到527 kg·m~(-3)时,防火涂料的导热系数由0.227 W·m~(-1)·K~(-1)降至0.084 W·m~(-1)·K~(-1).涂料的防火性能随着气凝胶掺量的增加表现出先增强后减弱的特征,当涂料干容重从813 kg·m~(-3)降至583 kg·m~(-3)时,涂料的耐火极限时间由41 min增长至70 min,干容重进一步降低到527 kg·m~(-3),其耐火极限时间下降至50 min.     

羊草在多云条件下光合及水分生理生态特征研究

使用Li-6400便携式光合测定仪,对自然条件下呼伦贝尔草原羊草的光合及水分生理生态特征进行了研究,结果表明:八月的呼伦贝尔草原多阴云天气,羊草的净光合速率日变化呈现双峰曲线,蒸腾速率曲线与净光合速率表现出一致的趋势.光响应曲线、CO_2响应曲线结果表明:光合速率(P_n)与CO_2浓度(C_(CO_2))之间回归方程为P_n=-0.09051+0.03865 C_(CO_2)-1×10~(-5) C_(CO_2)~2,根据回归方程可求得CO_2补偿点为2.34μmol·m~(-2)·s~(-1),CO_2饱和点为1932.5μmol·m~(-2)·s~(-1).P_n与光合有效辐射(PAR)之间回归方程为P_n=-2.0596+0.02094 PAR-8×10~(-6) PAR2,光补偿点(LCP)为102.36μmol·m~(-2)·s~(-1),光饱和点(LSP)为1308.75μmol·m~(-2)·s~(-1),羊草较高的光补偿点和光饱和点是其适应内蒙古高原高光强环境的表现,也是其成为该地区优势植物的适应对策.     

蒸发与凝结现象的分子动力学研究

采用分子动力学方法研究了气液共存体系的蒸发与凝结现象,模拟验证了经典理论对界面分子碰撞流率预测的有效性,并通过对气液界面上的相变微观过程的分析统计,获得了气相分子凝结的判据,以此为依据提出了采用分子动力学方法统计凝结的新方法,模拟计算了3个不同温度下氩的凝结系数,对不同温度条件下的分子动力学模拟表明,氩的凝结系数随系统温度的升高而减小。     

不凝气体存在时水平单管外膜状凝结换热的数值研究

为查明不凝气体对水平管外膜状凝结换热特性的影响规律,建立了水平单管的气、液双边界层模型,该模型考虑了气、液膜之间的质量连续及能量连续特征,对于不同的壁面过冷度,用数值方法首次求解并分析了边界层内局部不凝气体质量分数、温度和速度的分布规律,计算结果表明,从主流蒸汽到气流界面,不凝气体含量和气膜速度逐渐增加而气膜温度降低,平均凝结换热系数值解与实验解符合较好 。