Entransy dissipation minimization for optimization of heat exchanger design

In this paper,by taking the water-water balanced counterflow heat exchanger as an example,the entransy dissipation theory is applied to optimizing the design of heat exchangers.Under certain conditions,the optimal duct aspect ratio is determined analytically.When the heat transfer area or the duct volume is fixed,analytical expressions of the optimal mass velocity and the minimal entransy dissipation rate are obtained.These results show that to reduce the irreversible dissipation in heat exchangers,the heat exchange area should be enlarged as much as possible,while the mass velocity should be reduced as low as possible.     

A comparison of optimization theories for energy conservation in heat exchanger groups

In general,thermal processes can be classified into two categories: heat-work conversion processes and heat transfer processes. Correspondingly,the optimization of thermal processes has to have two different criteria:the well known entropy generation minimization method and the recently proposed entransy dissipation maximization method. This study analyzes the thermal issues in a heat exchanger group,and optimizes the unit arrangements under different constraints based on a suitable optimization crite-rion. The result indicates that the principle of minimum entropy generation rate is valid for optimizing heat exchangers in a ther-modynamic cycle with given boundary temperatures. In contrast,the entransy dissipation maximization is more suitable in heat exchanger optimizations involving only heat transfer processes. Furthermore,the entropy generation rate induced by dumping used streams into ambient surroundings has to be taken into account,except for that originating from the hot and cold-ends of heat exchangers,when using the entropy generation minimization to optimize heat exchangers undergoing a thermodynamic cycle.     

激光辐照移动平板温度场分布的有限元分析

基于热传导理论,采用有限元方法建立激光辐照无限长移动平板表面激发瞬态温度场的三维模型,用以研究移动平板上下表面瞬态温度场.考虑板材料的热物理参数依赖于温度、板表面的热辐射及对流等因素,计算了上述因素及移动速度对温度场的影响,并进一步讨论了激光半径对温度场的影响.数值结果表明:激光辐照移动平板后,在材料中将产生准稳态温度...     

非线性耦合Hindmarsh-Rose神经元同步迁移

研究了Hindmarsh-Rose神经元在非线性耦合作用下的同步问题,进一步讨论了非线性耦合与线性耦合作用下同步的迁移,采用灰度图的方式表示出Laypunov指数,判定了混沌系统的同步;然后给定暂态过程值,通过计算误差函数给出二级耦合下线性耦合与非线性耦合同步参数区域,发现非线性耦合对线性耦合有比较强的调制作用.     

内燃机独立供能系统的性能实验

基于能量综合梯级利用理论提出了一种全新的能量供给系统形式——内燃机独立供能系统.介绍了系统的工作原理和特点.建造了实验样机,介绍了实验样机的系统组成.利用实验样机进行了详细的发动机性能实验、余热回收利用实验和内燃机独立供能系统总体特性实验.研究结果表明:所选用发动机具有较好的性能,能够满足内燃机独立供能系统的使用要求;设置的余热回收利用系统能够有效地回收发动机工作过程中产生的余热,随着发动机转速的提高,余热回收量增加,但余热利用率下降;系统总体性能较好,有较高的COP和COPz,系统的一次能源利用率大部分都在1以上,说明系统具有优越的变工况运行性能和较高的能源综合利用效率.     

室内信道中多极化MIMO系统的容量

针对室内多径信道,提出一种研究系统信道容量的方法,利用结合信道特征设计的三维多极化测量系统测量信道中多径入射信号的三维空间分布,代入天线方向图与入射信号进行空间积分计算出系统容量。利用该方法和系统对典型室内环境进行了测量,研究了真实的三极化天线组成的MIMO(multiple-input-multiple-output)系统的容量和摆放方向对多极化天线系统容量的影响。结果表明:三极化系统具有比单极化系统更优越的性能,可以利用该特性对室内环境中多极化MIMO系统的设计和布局进行优化以实现更高的系统容量。     

流量比对气膜冷却叶片表面换热系数的影响

为深入了解某型涡轮叶栅进口导叶叶片的换热规律,采用瞬态液晶技术测量了无气膜孔叶片和带气膜孔叶片在不同流量比下的表面换热系数,通过对比分析,研究了气膜出流和流量比变化对叶片表面换热的影响.实验中叶栅通道来流雷诺数为108 000,叶片气膜出流与叶栅通道来流的质量流量比为0、3.46%、4.61%、5.77%、6.93%、8.08%、9.23%.实验测量获得了无气膜叶片中截面的压力分布曲线,以及各流量比下叶片表面的换热系数分布云图及其平均值线图.研究结果表明:叶片吸力面存在气流流动分离;气膜出流使得分离点位置提前,并且缩短了分离再附着的过渡区域;气膜出流使叶片前缘、压力面和吸力面气膜孔区域的换热系数大幅升高,但对吸力面分离点后区域的换热影响不大;在实验工况范围内,气膜出流流量比越大,换热系数越高.     

方柱微结构芯片射流冲击流动沸腾换热实验研究

对喷射条件下的电子芯片在FC-72中的流动沸腾换热进行了研究,并和同工况下的光滑芯片作了对比.实验选取的工况如下:过冷度为25、35℃;横流速度Vc为0.5、1、1.5m/s;喷射速度Vj为0、1、2m/s.实验采用的硅片尺寸为10mm×10mm×0.5mm,通过干腐蚀技术在其表面加工出30μm×120μm、50μm×120μm的方柱微结构.实验表明,所有芯片的换热性能都随过冷度和流速的增加而提高,方柱微结构能明显地强化芯片换热,而射流冲击进一步提高了芯片在高热流密度下的换热性能.同一横流速度下,喷射速度越大,换热性能越好,尤其是Vc=0.5m/s、Vj=2m/s时,强化效果最显著.随着横流速度的增加,射流冲击的强化效果减弱,临界热流密度值增幅减小.     

X100直缝埋弧焊管断裂韧性的裂纹尖端张开位移试验研究

为了检验X100直缝埋弧焊管的断裂韧性,采用三点弯曲多试样法,在室温、-10℃和-30℃下对该焊管的母材、热影响区和焊缝部位进行了裂纹尖端张开位移(CTOD)试验.测试结果表明:在同一温度下,CTOD试验的表观启裂值δ0.05、条件启裂值δi和最大载荷值δm的分布规律为母材最好,焊缝次之,热影响区最差;采用裂纹扩展阻力和撕裂模量表征的分布规律为母材最好,热影响区次之,焊缝最差;焊接热影响区组织中含有大量呈块状分布的铁素体,而粒状贝氏体等增强相的含量较少,这会造成其韧性下降,使焊管出现局部失稳现象.     

高压高浓度CO2烟气辐射换热特性分析与计算

针对高压O2/CO2燃烧方式下高浓度CO2和水蒸气混合气体烟气的辐射换热问题,建立了一种新的宽带关联k分布模型.为了验证模型的有效性,以O2/CO2燃烧方式下炉内CO2和水蒸气生成状况为例,采用该模型与离散坐标法相结合的方法计算了不同温度(1 000~2 500 K)和压力(0.1~1.5 MPa)下一维无限大平行平板间混合气体的辐射强度和CO24.3μm谱带累积分布函数,并与逐线计算、全光谱关联k分布模型和基于指数的宽带关联k模型的计算结果进行了比较.结果表明:随着压力的增加,所提出的宽带关联k分布模型与逐线计算的结果吻合较好,与文献报导的两个模型相比,不仅计算精度有所提高,而且对混合气体的处理更加简便灵活,因此更适于高压下烟气辐射特性的计算.