湿空气热物理性质计算方程

依据二元组分混合气体的性质,推导建立了由空气温度、压力和相对湿度表达的湿空气热物理性质的计算方程．为便于工程计算,将这些方程整理成了干空气的热物理性质乘以相应的修正系数．在供暖通风、空调制冷和干燥等技术领域中,使用这些热物理计算方程进行以湿空气为工质的有关传热传质和流动计算,不但精度高,而且使用方便。     

高温空气在部分离解和电离区的热力学性质的计算

在局域热动平衡下,考虑到高温空气中氮氧发生离解、电离和氧化反应,通过解Saha方程得到各种粒子浓度,从而计算出温度在2000～30000 K,压强在0.1～50 MPa范围内的比热容、熵、焓等热力学量的变化.     

锌精馏铅塔燃烧室煤气喷口和空气喷口流量分布

为了研究锌精馏过程中铅塔燃烧室内煤气喷口、空气喷口的流量分布,基于流量方程、能量方程建立了混联管道流量分布数学模型,并编制了计算程序.计算结果表明:铅塔燃烧室内各层煤气、空气流量分布不合理,而同一层中4个喷口的流量差别更大,且煤气喷口流量与空气喷口流量不匹配,在铅塔燃烧室的上三角区域内,煤气流量大于空气流量,而在铅塔燃烧室的下三角区域内,空气流量大于煤气流量.通过对铅塔燃烧室进行测试,并经过测试和计算,结果表明:铅塔燃烧室内存在上三角高温燃烧区以及下三角燃烧低温区,同时,高温烟气中含有不同含量的可燃物CO;铅塔燃烧室内煤气、空气喷口面积尺寸分布不合理,应该调整、改造.     

热通道玻璃幕墙的热工计算

简述了热通道的节能原理，推导出了热通道玻璃幕墙的热工计算模型，确定了模型中各方程的系数，介绍了计算及测量结果。该模型可用来计算内外侧玻璃的壁面温度、热通道内空气的温度和流速，以及室内的得热速率等，为相关工程计算提供参考。     

考虑空气垂直湍流热交换和空气水平流动热交换的近地层空气温度计算模型

为了解决城市区域近地层空气温度计算问题,将近地层空气在垂直方向上划分为若干层,针对每一层空气建立能量平衡方程,在方程中考虑了垂直方向上的湍流热交换作用和水平方向上的来流空气热交换作用,通过与下垫面和建筑墙面能量方程的联合求解可以得到近地层空气温度的垂直分布。采用广州地区小尺度区域（水平范围小于500米）和大尺度区域（水平范围大于1000米）夏季的测试结果对模型计算结果进行验证。结果表明,该模型计算结果与测试结果比较接近,比较样本中最大平均相对误差为3.62%。因此,该模型在预测城市区域近地层空气温度方面具有一定的准确性,可以用于城市热岛和热环境的理论分析工作。     

考虑垂直湍流和水平流动热交换的空气温度计算模型

为了解决城市区域近地层空气温度的计算问题,将近地层空气在垂直方向上划分为若干层,针对每一层空气建立能量平衡方程,在方程中考虑了垂直方向上的湍流热交换作用和水平方向上的来流空气热交换作用,通过与下垫面和建筑墙面能量方程的联合求解可以得到近地层空气温度的垂直分布.采用广州地区小尺度区域（水平范围小于500m）和大尺度区域（水平范围大于1000m）夏季的测试结果对模型计算结果进行验证.结果表明,模型计算结果与测试结果比较接近,小尺度区域比较样本中最大相对误差为4.18%,说明该模型在预测城市区域近地层空气温度方面具有一定的准确性,可以用于城市热岛和热环境的理论分析.     

流热网络耦合及局部三维计算方法研究

发动机空气系统可分别建立流体网络与热网络进行耦合计算。通过守恒方程进行迭代计算,并对参数进行修正,最终得到满意结果。提出一种流热耦合参数修正的思路,考虑了由于固体换热导致流体温度升高对密度及其他参数的影响。并以密度为标准,对其他参数进行修正,使计算结果更为准确。并通过编写空气系统部件集成仿真平台,实现局部快速三维仿真,得到流热网络计算所需的部分参数。     

基于图像处理技术的热防护服参数设定算法

对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导问题进行分析,建立热防护服各层厚度测量方法的数学模型。假定在皮肤外侧温度与时间关系的数据已知情况下,运用MATLAB软件,对皮肤温度与时间关系数据进行拟合,得到的拟合方程,绘制出整个传热模型过程的温度分布图;基于傅里叶定律和由能量守恒定律求得热平衡方程,计算出人体防热材料各层的最优厚度。该模型可作为高温坏境下测量热防护服各层厚度、预测人体热生理参数、评估舒适度和热传导实验的依据。     

蓄热式燃烧器内等温射流流场分析

为了解高温空气燃烧机理,建立计算机仿真模型,通过试验对仿真模型的有效性进行验证后进行蓄热式燃烧器内等温射流流场分析。结果表明,空气入口高速射流是产生回流卷吸和实现高温空气燃烧的主要因素,可采用一次燃料消耗空气中大部分氧气实现低氧燃烧来降低NOx产量,二次燃料入口距离与空气入口存在最优距离且其入射角度不宜过大,仿真计算结果与实验结果一致,验证了模型可靠性。研究成果对蓄热式燃烧器设计具有指导意义,也为热态射流流场分析奠定了基础。     

高温水蒸气氛围中煤燃烧特性研究

针对煤燃烧过程中产生大量NO_x的问题,提出了在燃烧系统中加入高温水蒸气来实现低氮燃烧的方案,并对此进行了热力学计算和实验研究。根据标准摩尔反应吉布斯自由能变、标准摩尔反应焓和平衡常数,理论计算了加入高温水蒸气后煤的挥发分燃烧过程中各反应发生的可能性和限度。反应路径推测的结果表明:高温水蒸气氛围中,在煤燃烧的温度区间内可能进行N元素转化为N_2的反应。利用HSC Chemistry软件计算了过量空气系数不同时,在系统中加入不同含量的高温水蒸气后的平衡态组分。热力学计算结果表明:当过量空气系数在0.6～0.8、温度在700～800℃时,向燃烧体系中加入高温水蒸气可以抑制NO_x生成;高温水蒸气的含量增加时,NO_x减少率增加。利用煤粉固定床燃烧实验系统进行了在水蒸气和空气氛围中煤粉的燃烧特性实验。实验结果表明:加入高温水蒸气抑制了NO_x的生成,且优于计算结果;NO_x减少率与水蒸气体积分数呈现非线性关系。该研究可为煤的低氮燃烧提供经济高效的参考方案。     

燃烧优化模型及其控制系统的研究

首先描述了在我国利用计算机进行节能的紧迫性和潜力,接着对燃烧优化的控制参数进行了探讨,叙述了燃烧优化对汽包水位、汽包压力、烟气含氧量、炉膛负压、蒸汽温度及锅炉热效率的控制要求,然后提出了几种燃烧控制模型,如风煤比控制、风煤比-氧量控制、风汽比控制、炉温信号控制、炉内微压波动控制等,最后提出了燃烧优化控制原则性方案.     

考虑环空液体热力学特征的持续环空带压预测模型研究

气井持续环空带压已成为影响井筒完整性重要原因。为此,基于传热学及流体力学相关理论,充分考虑温压耦合作用对环空液体热膨胀系数、压缩系数影响,建立了持续环空带压预测模型。基于塔里木盆地克深气田高压气井-A井现场实测数据进行了模型对比分析,并利用所建模型对A井进行了环空压力诊断及可调控因素分析。结果表明：所建立模型预测数据更具参考价值,模型平均精度达96.06%;A井环空压力稳定值为82.22 MPa,漏点最大流量为1 931.23 m³/d,环空压力恢复过程中环空气柱高度随时间增加呈先增大后减小趋势;预留一定环空气柱高度、压力及降低环空温度有利于降低环空压力恢复速度,气柱高度变化量与初始气柱高度及压力呈负相关,与初始环空温度呈正相关。所建模型可为现场气井持续环空带压预测、管理提供有效指导。     

过热度和高压压力对跨临界CO2汽车空调系统的影响

为对跨临界CO2空调系统进行优化设计,考虑压缩机绝热效率随压比的变化,分析了过热度、气体冷却器出口温度以及高压压力等对系统性能系数(COP)的影响,并与不考虑压缩机绝热效率随压比变化的情况进行了对比。结果表明:系统存在最佳高压和最佳过热度;最佳过热度随着气体冷却器出口温度的提高而增大;气体冷却器和压缩机效率是影响系统性能的主要因素;在较大高压压力下,与气体冷却器和压缩机效率相比,过热度的影响可以忽略不计。     

负压隔离病房空气环境控制研究

对负压隔离病房的空气环境以及病房内污染气体扩散机理进行了研究,利用数值模拟方法分析病房内流场、压力场、温度场和污染气体浓度场的整体分布,提出两个气流组织改进方案,优化病房污染气体扩散控制效果。模拟结果表明,三种通风方案均能保证不同区域之间满足大于5 Pa的压力梯度,病房温度分布满足夏季室内空调温度设计要求,采用顶送风/病床上方布置排风口的气流组织,能保证病房达到病患舒适度,并且能有效控制污染气体扩散。     

柴油机的低温起动

低温下粘附在柴油机各摩擦副之间的机油就会产生很大的阻力,而铅蓄电池容量下降,起动功率低,压缩空气在压缩行程中通过间隙泄漏的时间长、泄漏量多等使柴油机启动困难．通过一是提高柴油机的起动转速,从而可减少压缩行程过程中混合气泄漏造成的混合气压力的下降和减少混合气热量的散发时间;二是提高可燃混合气的温度;三是降低可燃混合气起动时的可着火温度,使之在低温下启动．     

用有限体积法(FVM)求解高压气体淬火时的热密度

基于湍流的数学模型,用FVM软件FLUENT计算了高压气体淬火过程金属表面的热流密度。计算中考虑了物性参数随温度和压强的变化,以及金属表面辐射随温度变化对换热的影响。计算表明金属的各表面由于对流情况的不同而有不同的换热系数,气压对气淬金属换热有较大的影响。     

空气低温氧化原油产出气的爆炸极限研究

设计了可燃性气体的爆炸极限测定装置,通过测定其安全性和准确性均符合本实验要求。空气与原油在油藏温度和一定压力下,低温氧化后得到CO、CH4、CO2等气体,根据该产出气的组成配制模拟混合气体,研究其爆炸情况,通过人工配制,对原油低温氧化后产出气中各组分比例进行调节,研究测定了不同压力和温度条件下的被测气体爆炸极限以及最高允许氧含量。结果表明：按照产出气组分比例配制的混合气体,不会在油藏条件下发生爆炸;爆炸极限和最高允许氧含量随温度和压力条件改变而改变,高温低压条件易使混合气体发生爆炸,而低温高压条件混合气体不易发生爆炸;二氧化碳对混合气体的爆炸有一定的抑制作用。     

参数耦合作用下复杂汽车塑件气辅成型工艺正交优化研究

熔体温度、熔体注射时间、气体延迟时间、气体注射压力、气体保压时间是气体辅助注射成型的关键工艺参数.为研究参数耦合作用下的气辅工艺优化问题,提出考虑参数交互作用的正交试验方法,以复杂塑件汽车后视镜镜框为对象,采用带溢料槽的满射注塑方式,分别得到针对气体穿透体积、进气端壁厚和中间壁厚的优化工艺参数组合.将优化结果应用于实际注塑过程,验证了方法的有效性.     

高温气流干燥氧化铝对流传热传质分析

基于两相流理论,提出了一个描述含湿氧化铝颗粒气流干燥过程的一维数学模型.模型考虑了干燥管内气固两相间的传热和传质、气固两相温度和含湿量的变化.利用Bird等所提出的努赛尔数经验公式对该气流干燥模型进行了数值计算,得到了含湿氧化铝颗粒在不同气流干燥条件下的干燥曲线.整个干燥过程的数值模拟结果与实验数据吻合得很好,可以用来预测含湿氧化铝颗粒的干燥湿度.另外,对固气比、气流温度以及气流速度对颗粒湿度沿干燥管高度变化的影响也作了计算和分析,结果表明固气比和气流温度对颗粒湿度的变化影响较大.低固气比、高气流入口温度,干燥过程颗粒湿度变化大,有利于颗粒干燥.而气流速度对颗粒湿度变化的影响则可忽略不计.