高炉炉缸炉底温度场和应力场模拟分析

为进一步研究高炉炉缸炉底在生产过程中的侵蚀成因,对某企业2 580 m3高炉建立二维传热模型,运用软件求解得到该高炉开炉初期和炉役末期的炉缸炉底温度场分布;对侧壁碳砖进行温度场求解并与应力场耦合得到其径向热应力分布。结果表明,该企业高炉"陶瓷杯+微孔炭砖"型复合炉缸炉底结构设计合理,死铁层的长期热应力作用导致侧壁炭砖发生崩角并加速形成环裂,是炉缸破损的主要原因之一。     

Optimization for the structure of BF hearth bottom and the arrangement of thermal couples

The hearth of ＂heat transfer method＂ and the ceramic cup synthetic hearth bottom of ＂heart isolation method＂ are two most popular designs for blast furnace （BF）. Although there are successful real examples, some disadvantages, for instance large heat loss and high cost, still exist for these designs. According to the theory of heat transfer, based on the calculation of temperature distribution of the hearth bottom, it is elucidated that all brick layers at the hearth bottom may not be considered as the only reason why different structures exhibited different temperature distributions although total heat resistance is the same, and then based on the effect of hot metal and cold water on different temperature distribution ranges, the concepts of ＂heat resistance＂ and ＂cooling enhancement＂ are put forth. Based on this, the disadvantages and the factors affecting temperature distribution, of the two types of hearth bottoms were illustrated. On the basis of these analyses, a novel structure for BF hearth bottom designing that can easily form ＂self-protecting＂ slag layer stably, called ＂the method of gradient brick layout that has an optimum combination of cooling enhancement and heat resistance＂ was proposed; it can not only prolong the hearth bottom longevity but also reduce the cost and heat loss.     

地铁隧道内应用毛细管网换热器传热理论研究

文章采用CFD模拟方法,针对某地铁地下站作为前端取热器使用的毛细管网换热器,模拟了夏季和冬季气-固介质之间的三维非稳态传热过程,分析了换热器所在隧道围岩内的温度场分布。研究结果表明:冬、夏季运行期内毛细管网换热器对围岩温度场的影响范围大约为5m;换热器换热量随流速的增加而增加,从传热效率和功耗2个方面考虑,毛细管内水流速取0.04~0.06m/s范围是相对合理的;夏季毛细管网换热器传给围岩的热量大于传给隧道空气的,说明其可以有效地利用浅层地热能,传热效果理想;冬季毛细管网换热器吸收隧道空气的热量大于围岩的,有利于空气的降温。     

换热场协同理论的数值模拟

场协同理论把对流换热比拟为有内热源的导热问题 ,认为对流换热的强化不仅取决于流体的流动和流体的物性 ,还取决于流场与温度场的协同关系。该文在场协同理论指导下进行了强化换热的机理探讨 ,利用数值分析的方法 ,从分析流场与温度场的协同配合关系入手 ,研究等壁温和等热流两种边界条件下两无限大平板间流动的换热特点。研究结果表明 ,在两无限大平板通道的流动换热特性和流场与温度场的协同状况有密切关系 ,并揭示了在该流动中影响换热的主要当量源。有针对性提出强化换热的方向。场协同理论为强化换热技术的发展提供了理论依据     

新型强化传热螺杆结构传热性能数值研究及场协同分析

利用CFD软件fluent对普通螺杆结构和新型强化传热螺杆结构在塑化计量段中的三维非等温流场进行数值模拟,研究两种结构流道内熔体的速度场、轴向和径向温度场、对流传热系数及场协同角的不同。结果表明：在塑化过程中,新型强化传热结构存在着径向的对流传质过程,加强了径向的对流传热,因此有较好的径向温度分布;新型结构较普通螺杆结构有较高的对流换热系数和较好的场协同性,从而加强了螺杆的对流传热。     

均匀电场对池沸腾换热的影响分析

对均匀高压电场作用下平板池沸腾换热的强化效果进行了试验研究,发现在较低过热度的范围内电场对换热有明显的强化效果.场强越高,相同过热度对应的换热系数越高.在相同的场强下,强化系数随着热流密度的增加而减少.结合试验结果对电场强化沸腾换热的机制进行了分析.在热流密度较小的范围内,对流换热占主导地位,电场强化对流换热使壁面过热度大大下降,导致相应过热度下汽泡的平衡半径提高,因此,抑制了核态沸腾.随着热流密度的提高,汽泡的产生和运动成为影响换热的主要因素,此时过热度的变化不是很大,在相同的过热度下,电场可以减小汽泡的临界半径,使汽泡增多.在汽泡准备区,电场会影响汽泡的核化;在汽泡成长区,电场会影响汽泡的长大、变形和脱离;在非沸腾区,电场会影响单相流体的自然对流换热.     

传热学中的有限元法数值分析

热分析在许多工程应用中扮演着重要角色,有限元法是热分析中常用、高效的数值分析方法,利用有限元法可以求解传热学中部件、管路的温度分布及其它参数．     

电场中气泡在换热表面上的变形及对沸腾换热影响

从电场分布的角度，研究了换热表面上气泡在电场力作用下的变形规律和气泡变形影响EHD(electrohydrodynaInics)强化沸腾换热的机理．电场分布决定了气泡在电场力作用下的变形方式，如果换热表面的电场强度高于周围液体或电极的电场强度，则气泡受拉伸作用：反之，气泡受压制作用．热边界层的存在会减小电场力对气泡的拉伸作用，增强电场力对气泡的压制作用，但不会改变气泡的变形方式，气泡在换热表面上无论是被拉伸还是被压制，都能使沸腾换热得到强化，但两者的强化换热机理不同。     

量热反应器传热因子连续估计方法研究进展

反应量热是化工行业中主要热分析技术之一,可以为反应过程安全评估提供大量有效的数据。反应热(Qr)的测量过程中,反应器与夹套间传热因子(UA)的获取是一个关键步骤,目前通用的测量方法是在反应前后进行校准,但其结果不能代表反应过程中UA的动态变化。研究传热因子连续估计方法可以获得更加精确的量热数据,为反应器的开发及工艺优化提供更为安全有效的指导。对于实验室规模小型反应器,温度振荡量热法(Temperature Oscillation Calorimetry, TOC)是一种连续估计UA和Qr的有效方法,本文从研究历史、原理、参数计算、仿真研究及方法评价对TOC进行了详细总结,仿真结果阐明了该方法的先进性和适用性。对于体积较大的反应器,状态估计技术则是更为广泛使用的一类量热参数连续估计方法,文中综述了自适应量热法、级联量热法和扩展卡尔曼滤波(Extended Kalman Filter, EKF)三种状态估计技术,其中展现了EKF在不同体积反应器中连续估计UA和Qr的模拟研究结果。最后,对比分析了温度振荡量热法和状态估计技术的优缺点、适用性等相关特性。在此基础上,对反应器量热技术进行了展望。     

同轴径向热管传热特性实验研究

为了解热管径、轴向外壁温度的分布情况及不同充液率条件下热管的换热系数,对新型碳钢-水同轴径向热管在5种不同充液率下的传热性能进行实验研究,分析不同热流密度下热管管壁的温度分布情况;并根据最小二乘法原理,推导热管传热系数与充液率及热流密度的实验关联式.研究结果表明:在实验条件下,50%充液率的热管传热性能最佳;在不同充液率条件下,热管的换热系数相对误差不超过7.92%.