太阳能接收器中高温热管启动性能

针对高温太阳能热管接收器中高温热管的启动特性进行理论分析,计算其过渡状态和连续流动状态下的转变温度分别为273和419℃,并对V形沟槽与金属纤维毡复合吸液芯钠热管在不同加热方式、不同输入功率和不同倾角下的启动性能进行试验研究.试验结果表明,半周受热高温热管启动过程与全周受热的启动过程相似,均符合前端启动模型,不同加热方式下转变温度相同且绝热段转变温度与理论计算值吻合,半周受热高温热管启动时间稍短于全周受热启动时间.随输入功率增加,高温热管启动时间缩短,倾斜角度变化对启动性能无明显影响.     

太阳辐射对高温热管接收器传热的影响

为了研究高温热管太阳能接收器的传热性能,研究了其基本传热元件--高温热管在相应工作条件下的导热性能.基于高温热管半周向加热条件下传热特性试验的结论,研究了高温热管接收器工作时太阳辐射与热管温差的对应关系,从而得出太阳直射辐射与高温热管当量导热系数的关系.研究结果表明:太阳辐射强度对高温热管的当量导热系数具有重要影响,随着太阳辐射的增强,高温热管当量导热系数不断增大,当太阳辐照度1000W/m2时,当量导热系数达11400W/(m·K).表明高温热管太阳能接收器在工作环境中,太阳辐射越强,传热性能越好.     

高温下植筋黏结—滑移性能试验研究

为了研究高温下植筋的黏结—滑移性能,进行了高温下3 d植筋试件的拉拔试验.试验采用电炉加热升温,温度范围为25～350℃.当植筋试件加热到达设定温度后,立即进行拉拔试验,每个温度下进行5组试验.试验中量测了植筋试件的温度、拉拔力和滑移.根据试验结果拟合出了极限黏结力,峰值滑移随温度变化的公式.建立了高温下植筋黏结—滑移模型和高温下植筋本构关系模型.试验结果表明,当温度高于350℃后,植筋胶黏结力约为常温下4%,基本丧失承载力.     

高温工质冷凝换热试验台冷却水温度控制方法

在高温工质冷凝换热试验台中,冷却水供水温度的稳定性直接影响高温工质冷凝换热的试验结果.建立了冷却水加热设备——冷却水高位水箱的传递函数及控制传递函数模型,选择了积分分离式PI控制嚣,利用C Builder语言开发了冷却水温度计算机控制程序,设计了计算机监控系统.控制试验结果表明该PI温控系统响应快、抗干扰性好,控制精度高为(±0.2)℃.     

高温高应变率下建筑不锈钢动态力学性能研究

利用带有加热和同步对杆装置的分离式霍普金森压杆(SHPB)系统测定建筑不锈钢S30408材料在不同温度和应变率下的动态力学性能,并在DNS100材料试验机上进行了准静态(0.001 s~(-1))压缩试验.试验结果表明:建筑不锈钢S30408材料具有明显的应变率强化效应和温度软化效应,在一定温度条件下温度成为影响材料性能的主要因素.利用Johnson-Cook模型对不锈钢S30408材料进行了动态本构的拟合,并基于试验曲线特点进行修正.修正后的Johnson-Cook模型能够较好地反映材料性能,该本构模型参数可以为建筑不锈钢S30408材料在高温高应变下的动力分析提供依据.     

三角沟槽高温钠热管的启动性能

实验研究在不同倾角、不同加热功率条件下,三角沟槽高温热管的启动性能.结果表明:三角沟槽高温热管在水平放置时,由于冷凝液体回流不充分,蒸气量变少,导致热管绝热段出现温升“滞后”的现象.当三角沟槽高温热管在大输入功率下启动,会出现绝热段温度低于冷凝段的现象,但随着热管整体温差缩小,这种现象将随之消失.当热管倾斜放置时,重力作用促进了金属钠液回流,保证了蒸气量充足,缩短了启动时间,其启动性能要优于水平放置时的启动性能.     

热管内部强化传热安全及寿命的研究

介绍了利用分流管结构强化碳钢-水热虹吸管内部传热的试验研究,不同充钠量下,高温钠热管中钠-水反应的试验研究和低合金钢-碱金属热虹吸管相容性及寿命的研究.在试验研究的基础上,又相继开发了一系列热管设备,如高含尘气体下的大型热管蒸汽发生器、燃煤高温热管热风炉以及高温高热流密度下的分离式热管取热器, 从而反映了近年来热管技术研究开发的一些进展情况.     

组合式吸液芯高温热管热阻和瞬时传热性能分析

根据碟式太阳能热管接收器的工作情况,开发设计了加工简便、成本较低的组合式吸液芯高温热管.对该热管建立了热阻模型,通过试验验证热阻模型的可靠性,并从温度、热阻和当量导热系数3方面与三角沟槽/金属丝网吸液芯热管进行比较,分析了热管瞬时传热性能.在相同的冷却工况下,与三角沟槽/金属丝网吸液芯热管相比,组合式吸液芯热阻稳定且较小,当量导热系数较大.因此,组合式吸液芯高温热管较三角沟槽/金属丝网吸液芯热管传热性能优良,可较好地应用于碟式太阳能接收器.     

高温后混凝土动态力学性能时间效应试验

采用ANSYS软件模拟C60混凝土试件加热过程中的温度场,确定不同温度组试件的加热时间.利用高温SHPB试验装置进行不同加热长的高温后混凝土冲击压缩试验,分析了高温和加热时间对混凝土动态压缩力学性能的影响.结果表明:经历高温后且不同加热时间的混凝土材料,在自然冷却后表现出明显的温度软化效应和时间效应;在不同高温后,随着加热温度的升高混凝土动态抗压强度逐渐减小,峰值应变先增大而后略微降低且始终大于室温条件下的峰值应变;在相同温度且不同加热时间的条件下,混凝土随着加热时间的增加,其动态抗压强度不断降低,峰值应变总体上先增大后减小,弹性模量减小.     

金属材料的高温热物理性能测试探析

对金属材料的高温热物理性能测试主要是通过分析研究金属材料的试验数据，找到相关的经验关系式，并进而外推长期结果，这种方法能够很好的适用于包括应力，温度和化学成分等的多因素系统中。笔者经过多年的实践研究，利用单次试验可获得多项物理性能的测试方法，改建了一台高温物理性能综合测试仪。该测试仪可对金属材料的高温热物理性能进行综合测试。     

用热管技术增大夜晚沙土降温幅度的实验研究

进行了热管增大沙土降温幅度的实验.实验中使沙土温度高于大气温度,测量了随时间推移沙土的自然降温曲线和插入热管后沙土的强制降温曲线.实验分若干组:测同一沙层不同半径处沙土温度,测同一半径不同沙层处沙土温度,改变热管根数测沙土温度.实验结果表明:当入夜后大气温度低于沙土温度时,热管可以增大沙土降温幅度,从而使利用热管减缓沙土中的水分蒸发成为可能.     

高超声速飞行器热防护系统分析与数值计算

 针对大气环境内吸气式高超声速飞行器热防护要求,得出前缘、下表面和上表面的热防护结构应分别采用碳/碳(C/C)防热材料、刚性陶瓷防热瓦材料和柔性隔热毡材料。基于Abaqus 分析软件建立以机身为主的热分析有限元模型,计算了高超声速飞行器在典型气动加热载荷情况下的温度场分布和在整个飞行过程中温度的变化情况。通过温度分布得到机身前缘的峰值温度达1637℃,上下表面峰值温度分别为635、805℃,验证了本研究提出的热防护结构形式的有效性。通过温度与时间曲线得出飞行500 s 左右时,飞行器前缘及上下表面温度急剧增加、温度梯度大,500~1500 s 期间持续高温,在1500 s 后温度迅速降低。同时建立了C/C、陶瓷瓦及柔性隔热毡3 种典型耐高温材料的传热模型,对其防热结构的防热效率进行评估,得到其最佳的防热材料厚度为57.6、52.9、53.3 mm,可为防热结构的设计提供参考。     

散热模组中热管位置研究

由＂热致失效＂介绍电子设备散热的重要性及方式,通过将模型简化及热管位置的方案规划,经CFD仿真软件对各方案进行分析并对比结果,以此得出适合的最优化设计。     

大温差测试条件下热防护材料高温导热系数试验方法

热防护材料高温导热系数是进行高超声速飞行器设计不可或缺的参数。通过热防护材料导热系数理论分析以及传统稳态法试验原理数学推导,说明了热防护材料导热系数物理本质。探讨了试验温差对热防护材料导热系数测试的重要性和传统稳态法在测试热防护材料高温导热系数时的技术局限性。基于热防护材料内部温度分层特征以及导热系数-温度非线性关系函数形式直接假设,提出并分析证明了两种适用于大温差测试条件的热防护材料高温导热系数试验方法。对热防护材料高温导热系数获取有重要的参考价值。     

铝薄带超常铸轧辊套热应力仿真分析

采用双辊连续铸轧方法,实现铝薄带的超常铸轧,是一种高效、短流程、低能耗的近净和近终形成型技术.在铝薄带超常铸轧过程中,铸轧辊套温度场周期性的变化引起铸轧辊套内热应力场的周期性变化.根据铸轧辊套热应力数学模型,对铝薄带超常铸轧辊套热应力进行了仿真分析.结果表明,辊套外表面不仅热应力大,而且变化幅度大;辊套材料的导热能力、铸轧速度、辊套表面与冷却介质的换热系数对辊套热应力场有显著影响.图3,表1,参12.     

高速飞行器发动机舱内元组件热环境研究

为满足高速飞行器发动机舱内元组件热防护及热管理的需要,就热环境问题提出了严格准确的定义;然后基于此定义与准则关系式建立了一套估算高速飞行器发动机舱内元组件热环境的传热模型。利用建立的稳态热平衡方程,通过迭代求解得到某高速飞行器发动机舱内元组件在典型飞行工况下的一维热环境。对典型飞行工况下不同参数进行了系列研究。结果表明:舱内元组件的热环境随着冷却气流流量的减少而恶化,当冷却气流质量流量从1.0 kg/s减少至0.5 kg/s时,冷却气流出口温度增加了0.185 4无量纲温度。舱内元组件自身发热量对冷却气流的温升有较大影响;且冷却气流流量越小,温升越大。当冷却气流质量流量为1.0 kg/s时,元组件自身发热量导致了0.139无量纲温升,而当冷却气流质量流量为0.5 kg/s时,元组件自身发热量导致了0.294 9无量纲温升。     

基于微热管的太阳电池HCPV模组新型散热研究

高倍聚光光伏(HCPV)模组凭着其特有的优势,近些年得到了广泛的应用。HCPV模组采用的是III-V族多结太阳电池,尽管如今III-V族多结太阳电池的实验室最高光电转换效率已高达46.0%,而采用三结电池的HCPV模组,其最高转化效率只有35%左右。造成HCPV模组效率下降的主要原因之一就是模组的散热和工作温度均匀性问题。因此,如何对HCPV模组进行有效地均匀散热对提高模组转化效率具有重要的意义。热管作为一种高效相变传热技术,具有当量导热系数很高,且恒温传热的特点。本文针对典型HCPV模组的热流分布特点和结构特点,采用扁平微热管阵列作为新型散热器,实验研究了基于微热管阵列散热的HCPV系统的光电特性和散热特性。研究结果表明,优化工况下,采用微热管阵列作为散热装置的HCPV模组必常规HCPV模组其输出功率大约提高22%,表明该散热结构具有很好的应用前景。     

缝合三明治热防护结构热力耦合仿真分析

为了研究缝合三明治热防护结构应用于高超声速技术领域时的热力性能及内在机制,基于代表性体积单元模型建立了模拟热力联合载荷作用下响应的有限元仿真分析方法,分析了结构内部的温度和应力分布,以及随载荷历程的演化情况。研究结果表明：加热面温度为1 073 K时,缝合三明治热防护结构能够有效起到隔热作用;缝线作为“热通道”对隔热性能的削弱影响不明显,但不同组分间的热膨胀不匹配会引起应力集中;面板和夹芯界面处的拉应力以及夹芯内部较高的应力水平可能会导致结构损伤和失效。     

高过载下固体火箭发动机长尾喷管两相流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日两相流模型对不同过载及颗粒直径条件下的喷管内流场进行了数值模拟。分析了过载的加入和颗粒直径变化对喷管内流场的压强、温度、速度的影响。从结果分析得到:不同过载以及颗粒直径变化对喷管内部燃气压强、温度、速度的影响比较大,特别是对温度的影响尤为明显。在纯气相条件下时,燃气温度在喷管长尾段后部有明显的下降,但随着颗粒相的加入,在喉部附近以及扩张段中,两相流情况下的燃气温度高于纯气相情况下的燃气温度。     

半透明特性对热防护系统隔热性能的影响分析与验证

为研究对流加热和辐射加热方式下半透明特性引发的热防护系统(TPS)温度响应差异,选取氧化硅体系整体式TPS为研究对象,建立了考虑半透明辐射特性的分析模型,通过辐射与传导耦合计算,得到了辐射加热与对流加热下温度和热流的分布规律,并设计试验获取了试验件内部温度特征,将分析与试验结合,证明了半透明特性对TPS隔热性能的影响,可见在辐射加热试验中应采取措施降低表面半透明特性,以降低不同加热方式下的温度响应差异。