金属冲击加热过程传热机构的研究

本文采用热态试验和数学模拟的方法,研究了金属板坯在快速冲击加热炉内被射流冲击加热时的内外部传热机构。结果表明炉内的热交换主要集中在炉膛下部并以对流换热为主,在传给金属的热量中,对流换热量可高达80％。研究还发现了冲击加热后期出现金属向炉膛的反向辐射这一新的传热特征,反向辐射出现的时间主要取决于对流传热率的大小。     

模拟圆筒炉加装多孔介质的实验研究

在模拟圆筒炉中进行了加装多孔介质和不加装多孔介质的对比实验,结果表明,多孔介质的对流-辐射能量转换效应强化了炉内的幅射传热,明显地提高了多孔介质上游侧的气体温度和降低了多孔介质下游侧的气体温度。     

电站煤粉锅炉炉膛对流换热的分析

分析了电站煤粉锅炉炉膛的流场分布,提出了主要随燃烧方式和燃烧器布置方式而变化的炉内对流换热模型．以四角切圆燃烧方式为例,按此换热模型进行了炉内对流换热计算．结果表明,对于１０００ｔ／ｈ以上大型锅炉的炉内传热计算宜考虑对流换热．     

水基碳纳米管悬浮液强制对流换热特性

对水基碳纳米管(CNT)悬浮液在内径1.02 mm水平不锈钢管内的强制对流换热和流动阻力特性进行研究,考察了CNT质量分数和悬浮液温度对悬浮液强化传热和对流换热特性的影响.结果表明:CNT/水悬浮液的流动阻力特性呈现出与水相似的特性,具有常规流体的流动特性;与水相比,CNT/水悬浮液显示出较好的强化换热特性,且CNT/水悬浮液温度越高,其传热强化效果越明显;当CNT/水悬浮液温度较高时,其在对流传热中呈现出明显的纳米效应,而在常温时依然显示出常规流体的传热特性.     

低大气压力下层状燃烧锅炉热力性能计算与分析

研究了大气压力对锅炉炉内介质热力性质的影响规律;在研究影响对流传热放热系数因素的基础上,建立了对流放热系数计算公式;验证了标准方法中影响辐射传热的火焰（烟气）黑度计算关联式的适用性．将上述研究结果与现行标准方法的有关内容相结合,形成了低大气压力下的计算方法,并结合对实例的计算比较和分析,得出了低大气压力对锅炉辐射传热和对流传热的影响规律,并由此提出了对工程应用具有指导作用的建议．     

磁场强化竖直平板自然对流传热特性研究

【目的】研究梯度磁场对竖直平板自然对流散热的影响,以提供一种强化竖直平板对流散热的新方法。【方法】构建磁致自然对流数学模型并编制相应的有限元程序;分析不同磁体剩余磁通密度、不同磁体位置情况下磁场强化竖直平板自然对流的传热规律;比较有无梯度磁场情况下竖直平板自然对流的传热特征。【结果】当磁体剩余磁通密度B_r>1 T时,竖直平板的对流传热能力随着磁体剩余磁通密度的增大而增强;当磁体位于竖直平板下端时,磁体对自然对流散热影响最大;两组磁体情况下比单组磁体情况下竖直平板的对流散热能力强。【结论】施加磁场可以强化或控制竖直平板自然对流散热。     

倾斜螺纹孔射流传热特性的数值研究

为了提高传统圆孔冲击射流的冷却效果,提出采用螺纹孔来代替圆孔,并采用数值模拟方法研究了倾斜状态下螺纹孔旋转冲击射流的复杂流动状态和传热性能,研究的影响因素包括射流倾斜角(α=45°～90°)、冲击距离(H/d=2,4,6)、雷诺数(Re=6 000～24 000)。研究结果表明:倾斜角和冲击距离对射流空间内旋涡的大小、形状和位置有较大的影响;在倾斜状态下,旋转射流冲击冷却效果要优于圆孔射流,但当α=45°时,旋转射流冲击靶面的对流传热效果会明显恶化;当Re=6 000,α=60°,H/d分别为2、4和6时,旋转射流靶面中心努塞尔数Nu比圆孔射流靶面中心Nu分别高139.9%、107.2%、27.3%;当冲击距离相同时,旋转射流靶面平均努塞尔数高于圆孔射流。与圆孔射流相比,Re≤18 000下提高射流Re,旋转射流能显著增强靶面传热能力。     

星型内插件高温换热管强化传热研究

采用实验的方法对星型内插件高温换热管强化传热进行了探讨和研究。对不同翅片内插件高温换热管辐射传热对整体换热系数的影响进行了讨论。结果表明：随着管壁平均温度的增加或翅片数的增多，内插件强化管总体对流技热系数增大，辐射热影响程度增加。若允许摩擦阻力系数增加一倍强，就可使总的对流换热系数较先管提高50％。     

涡节型、酒窝型强化管管内沸腾传热特性实验

以微型Capstone C30燃气轮机排放的烟气余热为热源,研究涡节结构强化管、酒窝结构强化管和光管管内沸腾换热特性。实验结果表明：涡节型结构强化传热管管内沸腾换热系数约为光管的1.6~2.1倍,管外对流传热系数约为光管的1.3~1.5倍,总传热系数约为光管的1.4~1.5倍;酒窝型强化传热管管内沸腾换热系数约为光管的2.1~2.5倍,管外对流传热系数约为光管的1.8~2.0倍,总传热系数约为光管的1.9~2.1倍。分析了涡节型强化传热管和酒窝型强化传热管较光管传热性能好的原因。     

单侧周期性温度边界下多孔介质方腔内自然对流传热数值模拟

采用局部非热平衡模型,在方腔左侧壁面温度正弦波变化的边界条件下,应用SIMPLER算法数值模拟研究了固体骨架发热多孔介质方腔内的稳态非达西自然对流,主要探讨了不同正弦波波动参数N、振幅A及方腔的高宽比M/L对方腔内自然对流与传热的影响规律。计算结果表明:方腔左侧壁面附近出现了周期性的正负变化的温度场分布,壁面局部传热系数出现了周期性的震荡现象;存在一个最佳温度波动参数N=3,此时流体相壁面的平均Nu达到最大值;存在一个最佳的方腔高宽比M/L=0!1,使得多孔介质方腔内自然对流传热效果最好,增加或减小高宽比都会在一定程度上削弱多孔介质方腔内的传热效果;相对于温度均一的边界条件,正弦波温度边界条件能够增大壁面的平均Nu数,起到强化传热的作用。     

煤粉炉炉膛内颗粒对流换热模型及其应用

提出了炉膛内单颗粒碰撞壁面导热模型，建立了颗粒流冲刷壁面的气固两相流模型，经理论推导，得到了单位壁面上颗粒的对流换热系数表达式，据此表达式对正常工交炉内颗粒对流换热强度进行了估算，并对炉内异常流动工况－火焰严重刷墙时颗粒对流换热强度进行了分析，获得了有益的结论。     

圆形喷嘴内部结构对射流冲击换热性能的影响

研究了内部结构分别为柱状和锥状喷嘴的射流冲击换热性能.在初始条件和边界条件相同的情况下,利用计算流体力学软件Fluent对两种喷嘴的冲击换热过程进行了热流耦合模拟.对流固交界面的压力、剪切力、湍流强度、对流换热系数等流场和温度场数据进行对比分析.模拟结果表明,锥状结构喷嘴的射流冲击换热性能明显优于柱状结构的喷嘴.所得结论对热轧钢超快速冷却设备喷嘴的设计具有指导意义.     

L12378圆形射流冲击和浸没冷却传热

以最新微电子设备冷却剂L12378为工质,首次试验研究了用圆形自由射流冲击模式电子芯片的局部对流换热的情况,测定了驻点换热系数的径向分布,发现驻点换热随射流Re数和热流密度的增加及喷嘴直么和喷距的减小而增强,自然对流数据表明小尺寸换热率比预算值高出3倍,严格按照沸腾传热试验程序得到了过冷度为24K时的池沸腾传热曲线。     

狭缝射流冲击柱状凸形表面流动换热特性

采用数值方法研究了狭缝射流冲击柱状凸形表面的流动换热特性,通过四种湍流模型计算结果与实验数据对比,确定了湍流模型适用性.以压力梯度分布为依据,重点分析了狭缝射流沿柱状凸形表面的流动结构和边界层分离特点及柱状凸形表面的强化换热特性.结果表明:RNG k--ε和Realizable k--ε模型具有预测适应性;狭缝射流冲击至柱状凸形表面,气体沿表面运动,速度降低,并在流动下游发生边界层分离;量纲一的逆压梯度随量纲一的曲率半径(D/B)的减小而增大,使得边界层分离更早出现;驻点区域换热Nu随量纲一的曲率半径(D/B)的减小而获得增强,但流动进入下游后,D/B对换热基本无影响;压力梯度是影响狭缝射流冲击柱状凸形表面换热分布的重要因素.     

Numerical simulation of circular jet impinging on hot steel plate

Flow structure and heat transfer characteristics of an axisymmetric circular jet impinging on a hot 1Cr18Ni9Ti medium plate have been simulated numerically using computational fluid dynamic (CFD) code. The relation between flow field of jet impingement and its heat transfer capability is analyzed, and the phenomenon that heat transfer at stagnation point is smaller than that of points directly around is discussed. The simulation result provides boundary conditions for thermalanalysis of medium plate quenching.     

组合式射流冲击冷却壁面稳态传热特性仿真分析

射流冲击是一种具有较高的局部换热效率的换热方式,具有重要的工程应用价值.以流体仿真软件Fluent为工具,设计了多个喷嘴组合式的射流冲击冷却模型,研究了组合式射流垂直和倾斜冲击壁面时的稳态传热过程,讨论了喷嘴倾角和间距对壁面传热特性的影响.发现随着斜喷嘴倾角增大,组合式射流的壁面平均努塞尔数先逐渐增大然后减小;组合式射流继承了单束直射流和斜射流的优点,在保证滞止区传热效率较高的同时,有效地提高了射流下游的传热效率并使壁温分布更加均匀;当斜喷嘴靠近直喷嘴时,组合式射流整体传热特性与单束斜射流相似;当沿横向和纵向增大斜喷嘴与直喷嘴间距时,壁面平均努塞尔数均增大.     

罩式退火炉不同内罩结构传热效率

针对传统的罩式退火炉内罩纵向刚度低的问题,提出了一种内罩结构形式--网格形内罩.通过对对流换热系数、传热面积等影响传热效率的各因素进行理论计算,将传统内罩与新型内罩进行了比较研究.指出了网格形结构对于提高内罩的换热效率,增加罩式炉的生产能力是有利的.     

侧喷加热铝材退火炉内流场与温度场数值模拟

采用热传导模拟实验研究铝卷层与层之间接触热阻对铝材退火的影响。根据实验结果分析,改变现有径向加热铝材退火炉内循环空气的流动方向,采用轴向对流换热方式,设计侧喷加热铝材退火炉,建立侧喷加热铝材退火炉三维仿真模型。利用CFD软件FLUENT,采用标准k-ε湍流模型,对侧喷加热铝材退火炉内气体流动和传热问题进行数值模拟研究。研究结果表明:与径向传热方式相比,轴向传热方式退火速度快,铝卷芯部与外部表面之间的温差小;侧喷加热铝材退火炉内气体流动顺畅,对流换热均匀,炉温温差控制在-1～1K,满足退火工艺对炉温均匀性的要求。     

强对流间歇式炉热工特征的研究

针对使用高速燃烧器的间歇式热处理炉,进行了在高速气流循环下的炉内热交换机构与特征的试验研究,得到了传给堆料金属总热流、对流热流以及辐射热流随加热进程的变化规律。根据实验与计算结果,还揭示了金属辐射反向热流是强对流间歇式炉内不可避免的新型传热特征。     

特厚钢板射流淬火过程厚向冷速实验研究

利用特厚钢板射流淬火试验装置,研究了15~35℃水温、1.0~3.0 m/min辊速对特厚钢板厚向冷速的影响,分析钢板在不同温降区间内的厚向温降、温度梯度和冷速影响因素.利用导热微分方程,采用反传热法计算钢板淬火温度场和冷速.结果表明:采用射流冲击淬火方式时,160 mm钢板心部冷速大于1.2℃/s;水温和辊速除影响钢板表面平均传热系数和换热形式外,还通过改变厚向温度梯度分布影响厚向冷速;水温或辊速升高,钢板厚向冷速降低,降低幅度与冷却强度、淬火时间以及钢板内部导热特性有关.