基于(火积)耗散的换热器热阻分析

讨论了一维导热、典型对流换热过程和换热器中热阻的概念,提出了基于煨耗散的换热器热阻和换热器热阻因子的定义.建立了基于这一热阻的换热器分析方法,讨论了传热单元数和热容量流比对换热器热阻的影响.     

管壳式换热器的热阻分析与传热强化

本文拟对管壳式换热器传热过程各热阻做数量级估算 ,并用数学理论分析总结传热系数随各热阻的变化规律 ,进而指出强化传热的有效途径     

基于(火积)耗散原理的中介水热容量优化研究

基于火积耗散优化原理,以换热器组的火积耗散最小为优化目标,对具有相变的换热器组的中介流体的热容量进行优化研究.算例显示相对换热量随中介水热容量和热导率分配比的增加而先增大后减小,存在换热量极大值;同时当量热阻随中介水热容量和热导率分配比的增加而先减小后增大,存在当量热阻极小值,极值点所对应的热容量和热导率分配为最佳结果.     

基于广义回归神经网络的污垢热阻预测

在生产中,换热器受到污垢沉积的影响较大。为了研究污垢在换热设备中的变化趋势,实验模拟了金属-水-蒸气体系下的换热器动态循环系统,测量了流经换热管中冷却水的各种水质参数,并结合实验数据,建立了基于广义回归神经网络(generalized regression neural network, GRNN)的换热管污垢热阻预测模型。通过交叉验证确定了最佳平滑系数为0.2,预测样本与实测样本具有较高的拟合精度,其相对误差最大为8.91,符合工程要求,证明该方法是可行的。     

基于火积的乏风催化装置换热器网络优化

以自主设计组装的乏风瓦斯预热直流催化装置预热系统为研究对象，基于热力学定律与火积分析理论，建立系统换热器网络热导系数模型，研究特定参数范围内最高运行温度、循环温差变化对换热器网络热导系数的影响。结果表明：当总热导系数大于某值时，随着最高运行温度的升高和循环温差的降低，总热导系数大幅下降；当总热导系数小于该值时，参数变化对其影响不再明显。鉴于此提出阈值优化概念，以一级预热系统为例，对比原设计值，采用阈值优化值作为设计参数时系统换热器网络对应总热导系数下降20.2%，热容流下降23.9%；对比以最小总热导系数为目标的优化，阈值优化能结合系统实际运行需求，以增加12.5%总热导系数换取热容流下降39.1%。     

接触热阻对高温换热设备管口区温度分布的影响

对高温换热设备管口区的传热进行了深入的分析。采用有限差分数值分析方法着重研究了管口区域内换热管与管板胀接面上接触热阻对管口区传热的影响，得到了管口区中的温度分布，并进行了相应的传热机理分析；还与未来考虑接触热阻时的计算结果进行了比较。     

管壳式换热器的热阻分析与传热强化

本拟对管壳式换热器传热过程各热阻做数量级估算,并且数学理论分析总结传热系数随各热阻的变化规律,进而指出强化传热的有效途径。     

由曲线拟合估算极限污垢热阻

在动态模拟试验中,一般采用Kern-Seaton模型来描述污垢增长的规律。但迄今还没有一种方法可以很好地求解此模型的极限污垢热限R_f~*和时间常数θ_c。本文证明,用麦夸脱法直接对Kern-Seaton模型进行曲线拟合,可以解决这一问题。     

新型重力热管换热器传热性能的实验研究

基于常规重力热管换热器难以安装翅片结构以强化管外换热,提出一种新型结构形式的重力热管换热器,该热管由一些并排的矩形通道而不是通常的圆管组成。并建立实验测试平台,进行一系列对比实验,重点分析加热功率、工质充液率、倾角及冷凝段风速对其运行热阻的影响。研究结果表明:加热功率对热管的运行性能有重要影响;当工质充液率约为20%时,热管换热器具有最小运行热阻;在最佳充液率为20%和加热功率为360 W时,运行热阻随倾角的增加有减小趋势,但当加热功率较大时,倾角对热管换热器的运行热阻影响不大;随着冷凝端风速的增加,热管换热器的运行热阻不断减小。     

换热器的(火积)理论强化传热评价准则研究

对于现有的(火积)理论只考虑了换热器换热量或传热温差的影响,而没有考虑压降和泵功的问题,分析和推导得出两种新的(火积)评价指标ET/EP2/3和ET/EP,并命名为EPEC(entransy performance evaluation criterion)指标,分别表征了单位压降和单位泵功下的换热量,这对换热器传热强化性能评价工作具有重要的参考价值。同时,对18°和27°平面螺旋折流板换热器和折面螺旋折流板换热器的实验结果分别进行了基于热力学第一定律、热力学第二定律以及新的(火积)理论评价指标的分析,研究表明:ET/EP2/3和ET/EP与单位压降和单位泵功下的换热量随有效度的变化趋势基本一致,验证了新评价指标的有效性和可靠性。不同评价指标均从不同方面反映了换热器的性能,同时也说明了不同评价指标之间的差异和针对不同换热器不同工况统一标准的必要性。     

(火积)——描述物体传递热量能力的物理量

从导热过程与导电过程的比拟出发，引入了与电容器的能量相对应的新的物理量Eh=QvhT／2．它具有“能量”的性质，它描述了一物体所具有的热量传递的总能力．由于它是热容量与温度乘积之半，因此把此物理量称之为[火积]．热量传递是一个不可逆过程，在传递过程中部分[火积]将被耗散，其数值可由[火积]耗散函数的体积分求得．在建立了[火积]平衡方程的基础上定义了[火积]传递的效率，从而可讨论传热过程的优化．在变分分析的基础上，提出了导热过程优化的[火积]耗散极值原理：对于具有一定的约束条件并给定热流边界条件时，当[火积]耗散最小，则导热过程最优（温差最小）；在给定温度边界条件时，[火积]耗散最大，则导热过程最优（热流最大）．基于[火积]的耗散这个物理量定义了多维导热问题中的当量热阻，从而可把导热优化的[火积]耗散极值原理归结为导热优化的最小热阻原理．最后，以体点散热问题为例，计算了使导热性能最好的导热系数的最佳分布，并对优化前后的导热性能作了比较．     

基于热阻网络法的电机瞬态温度场分析

针对用于电动汽车的驱动电机,要获得较高的功率密度并提升可靠性,必须进行温升分析与控制.通过有限元仿真可以进行精确计算,但存在计算效率低、实时控制较难实现等缺点.为快速分析电机温度场分布情况,在满足精度要求的前提下,本文基于热阻网络法,根据电机结构选取了关键部件作为温度节点,建立了8节点热阻网络,分析计算了热容、热阻、热源和边界条件,建立了矩阵数学模型,最终通过编程获得了额定工况下电机温度场的瞬态变化特性.结合有限元仿真,验证了该结果具备较高的可靠性,并从热阻网络的角度对限制电机温升的方法提出了建议.     

换热器传热过程的(火用)分析

本文以热力学第二定律为理论依据,对换热器的熵损失,熵效率进行了分析。导出了同时考虑热熵损失和流阻熵损失时的熵损失、熵效率的计算公式,结果表明,考虑了流阻熵损失后,换热器的熵损失、熵效率可能出现极值点。当热负荷一定时,换热器的管径,冷热流体的流速应合理匹配使换热器的熵尽可能地得到利用。     

接触热阻对环肋稳态换热的影响

一些风冷式换热器的肋片或电子元器件上的散热片,它们以一定预紧力缠绕或镶嵌在管的外表面．当安装不好或由于热应力作用使预紧力消失,肋片与管表面接触热阻会明显增大．文中通过对环形肋片的稳态换热分析,研究了肋基存在接触热阻时对肋片换热的影响．理论分析和计算表明,接触热阻的存在对环肋的散热有明显的不良影响,且对小尺寸肋片散热的影响更加明显．当接触热阻增大到１０－３（ｍ２·°Ｃ）／Ｗ的量级时,可使散热减小５０％以上．因此,对镶嵌或安装在管外的肋片,应选形成接触热阻小的金属,并应使表面尽量光滑．肋片一定要以较大预紧力安装在肋管上,保证接触热阻小于１０－４（ｍ２·°Ｃ）／Ｗ．     

不同材料翅片管换热器特性的试验研究

针对目前对翅片管换热器的试验研究大多不涉及到接触热阻,或者实际上将接触热阻归纳到气体侧热阻中的问题,对翅片管换热器的接触热阻进行了研究,逐步积累有关的数据。利用风洞试验台研究了在相同的加工工艺条件下,基管和翅片材料对接触热阻的影响。通过对4种工程常用材料的翅片管换热器的试验研究,在工业常用的雷诺数Re范围内给出了换热和阻力特性的试验关联式。试验结果表明,在1 300Re4 500的范围内,铁白铜管-铝翅片管外空气努赛尔数比304不锈钢管-铝翅片高28%~40%,在相同的加工工艺以及相同的翅片材料(铝)的情况下,304不锈钢管比铁白铜管增加的附加接触热阻为4.53×10-3 m2·K·W-1。本试验的不确定度为7.28%,接触热阻数据可靠,可供工程实际选用。     

换热器(火用)分析与热经济学分析

对换热器的热量(火用)损失和(火用)效率进行了分析。指出为取得较高的(火用)效率,传热单元数和水当量比应仔细选择,它们有一最佳值。对换热器进行了热经济学优化计算,得出换热器最佳参数与燃料种类、发热量、价格、换热器传热系数、烟气进换热器温度和换热器单位传热面积投资有关,并对它们之间的关系进行了讨论。     

基于单片机的绝热材料稳态热阻的测量

遵循国家标准，就单片机技术应用于绝热材料稳态热阻的测量提出了应用方法，介绍了串行A／D转换器TLC2543与单片机的硬件连接，热电偶信号的冷端补偿方法以及低价格、低功耗仪用放大器AD620的应用，对传统数字PID算法提出了新的应用方式。     

土壤热源热泵系统垂直U形埋地换热器传热过程及合理间距的分析

利用传热理论,提出了土壤热源热泵垂直U型埋地换热器的等效换热器,并通过传热热阻分析,得到：埋地换热器在土壤中的取热过程,热阻的主要成分是土壤和塑料管壁。在换热强度为单位管长40W／m（单位埋孔长度80W／m）,类似上海地区的气象与地质条件下,对50m深的埋地换热器孔中心间距至少为5－6m,才能保证换热器之间相互不受干扰。     

基于接触热阻的CSMC热结构耦合分析

热载荷是影响中心螺线管模型线圈降温过程力学性能的关键因素,接触热阻作为热载荷的影响因素之一,其大小直接影响线圈部件接触界面的热流收缩率,并进一步影响模型线圈的预紧功能.采用多点接触热阻理论计算模型线圈降温过程中预紧部件之间的接触热阻;然后使用罚函数法计算接触热阻作用下界面的温度场分布;最后基于耦合场理论创建热结构耦合计...     

基于耗散结构理论的故障分析与控制

利用耗散结构理论,对故障系统的耗散参量和耗散条件进行研究,得到它稳定、安全运行的基本条件,为预防故障、促进系统安全运行和提高日常安全管理水平提供指导;通过对故障系统的耗散行为进行分析,得出了故障发生的原因以及演化规律,为减少故障发生,安全状况的持久改进提供新途径和理论依据.