应力状态对三点弯曲小试样蠕变性能评价的影响

针对大部分小试样技术没有规范化的标准,试样在尺寸上的变化往往会引起所受应力状态的变化,进而影响蠕变参数反演的准确性的问题,采用有限元法,基于三点弯小试样梁弯曲本构模型和Norton蠕变方程,分析试样在不同横截面宽厚比下的应力状态,及其对三点弯小试样蠕变性能的影响。研究结果表明,当横截面宽厚比b:2h<1:2时,试样趋向于平面应力状态;当b:2h>2:1时,试样趋向于平面应变状态;当1:2≤b:2h≤2:1时,试样介于两种应力状态之间。对于加载点稳态位移速率、蠕变应力、转换系数、蠕变参数反演结果,平面应力状态的影响明显大于平面应变状态;与单轴蠕变试验数据的对比结果表明,将试样横截面宽厚比控制在1:1≤b:2h≤2:1范围之内,能够提高蠕变参数反演结果的准确性。研究结果为三点弯小试样试验方法的合理应用提供依据。

螺旋片导流式分离器分离性能的数值模拟与试验研究

应用计算流体力学 (CFD)方法对不同结构参数的螺旋片导流式气液分离器在湍流状态下的流体流动场进行了数值模拟 ,研究了螺旋个数和螺距对螺旋片导流式气液分离器分离性能的影响 ,并与试验测定结果对比 ,由此验证基于数值模拟方法设计螺旋片导流式气液分离器分离效率的可行性与准确性 .分析结果表明 ,数值模拟结果与试验数据基本一致 ,可以作为螺旋片导流式气液分离器设计的有效工具 .

螺旋片导流式分离器压力简化计算

应用计算流体力学CFD(ComputationalFluidDynamics)方法,对湍流状态下不同结构参数的螺旋片导流式气液分离器螺旋结构中的流体流动场进行了数值模拟。通过分析比较螺旋个数和螺距分别对压力降的影响,从而修正达西公式,拟合出螺旋结构压力降的简化计算公式,并通过了试验验证。结果表明,用此简化计算公式计算的结果与试验数据基本一致,可以用于螺旋片导流式气液分离器螺旋结构设计计算。

换热技术从大型化向微小化的发展

在分析传统换热器结构特点的基础上,具体分析了目前常用紧凑式换热器的结构、性能及应用情况,阐述了微型化学(化工)机械系统的发展及应用情况。以氨冷器为例,分别进行了板翅式换热器和另一种高效的小型换热装置———热管换热器的设计,表明板翅式换热器具有更加高效的换热效率和紧凑的结构,由此综合说明了换热技术从大型化向紧凑化、微小化发展的必然趋势。进一步以典型的微型化换热器装置———微通道换热器、微通道蒸发器和微通道加热器为例,具体分析了微型换热技术广阔的应用前景。

基于单元流道模型的三叶孔板换热器热力性能研究

三叶孔板换热器是一种新型纵流换热器,广泛应用于核电装备领域。建立了三叶孔板换热器壳单元流道模型,利用商用软件FLUENT 14.0及三种湍流模型对换热器壳程流体流动及传热性能进行数值模拟,通过与试验对比优选了湍流模型。分析了其壳程流体流场和温度场的分布情况及支撑板间距、三叶孔孔高等结构参数对三叶孔板换热器传热和阻力性能的影响。在此基础上,进一步与整体模型的计算结果进行了比较。结果表明:采用可实现k-ε湍流模型的计算结果更为准确;壳程努赛尔数和阻力因子随支撑板间距和开孔高度的增大而减小;综合考虑相关因素,单元流道模型是研究纵流壳程换热器传热与阻力性能的一种可行且高效的模型和方法。

钎焊板翅结构残余应力的分布与优化研究

利用有限元法对不同操作条件下的钎焊板翅结构残余应力进行分析。计算结果表明,成型后的板翅结构单元中存在较大的残余应力,最大残余应力出现在钎角附近。钎焊过程中的固化急速冷却速度对钎焊残余应力有显著影响。急速冷却速度越快,越有利于材料性能的提升,但是钎角附近的残余拉伸应力也越大。另外,采用加压组装工艺可在钎焊后的板翅结构中产生残余压应力,有效提高了钎焊板翅结构的服役安全和寿命。

板翅式换热器封头强度的有限元分析

运用大型有限元分析软件ANSYS6 .0对板翅式换热器封头的承载能力进行了极限分析 ,研究了同一壁厚下结构形式不同对封头极限载荷的影响。应用ASME锅炉和压力容器标准第 8卷第 2册中AD 14 0设计准则对在最大允许设计压力作用下的封头最大应力点进行了评定 ,得到了板翅式换热器不同结构形式封头相应的特点和应用范围 。

开孔泡沫金属紧凑式换热器高温力学性能研究

基于开孔泡沫金属的特性,研发板泡式热交换器,通过单轴拉伸试验获得316不锈钢泡沫金属的短时力学性能和长时粘弹性参数,在此基础上引入小挠度薄板理论,将板泡结构简化作支承于地基上的薄板,基于对应性原理和数值逆变换方法,采用FORTRAN90编制程序,计算板泡结构的粘弹性弯曲变形和粘弹性弯曲应力,并与有限元模拟结果进行对比,验证该分析计算方法用于表征承压板泡式热交换器结构粘弹性行为的可行性与准确性。进而分析开孔泡沫金属结构参数对板泡结构的粘弹性弯曲变形和粘弹性弯曲应力的影响情况,结果表明开孔泡沫金属的孔隙率对板泡结构的安全性影响相对较大。

槽道板结构的应力分析方法

分析板翅式换热器和微换热器的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,解析计算槽道板结构的弯曲变形和弯曲应力,然后将这种分析法拓展到多层槽道板结构,进而利用有限元方法对其进行对比验证分析。结果表明,应用小挠度薄板理论和弹性支承结构模型分析槽道板结构的变形和应力具有较好的精度,为微小型装置或具有槽道结构设备的应力分析提供一种有效的方法和依据。

一种新型高效紧凑的冷冻式空气干燥机

介绍了传统冷冻式空气干燥机的结构 ,在此基础上用紧凑式换热器作为预冷器和冷却器 ,并将预冷器、冷却器、分离器、过滤器集合于一体 ,提出了一种新型、高效、紧凑的冷冻式空气干燥机———四合一空气净化器 ,并对其进行了实验研究。结果表明 :四合一空气净化器的性能明显优于传统净化器 ,且成本低 。

一次原表面型换热器传热性能的数值模拟

应用计算流体力学CFD(Computational Fluid Dynamics)方法,以周期性的单元控制体为模型,对一次原表面错流型换热器内三维稳态层流流场进行了数值模拟,分析了不同流动条件下控制体的传热和阻力特性,并与实验值进行了对比,结果表明,数值模拟结果与实验值符合得较好.在对速度场和温度场分析的基础上,研究了结构参数对传热性能的影响关系,为该类换热器的设计提供了可行性的方法和依据.

以设计为中心的虚拟制造技术及在化工过程装备中的应用

简述了虚拟制造技术的内涵、关键技术及应用现状。在分析化工过程装备特点基础上 ,对过程装备虚拟制造技术平台的体系结构进行了探讨 ,以典型过程装备螺旋片导流式气液分离器为例 ,对其数字化建模方法、数值仿真技术、虚拟设计和制造环境进行了研究。初步结果表明 :以设计为中心的虚拟制造技术的应用 ,可以有效地减少产品开发的时间和成本 。

带内翅矩形容器的力学模型与受力分析

分析微槽道换热器等新型设备的基本结构,通过引入小挠度薄板理论和弹性支承结构模型,建立了带内翅矩形容器的力学模型,并对其进行受力分析,导出了容器壁的挠度和内力的计算表达式。以板翅式换热器的单层通道为例,利用有限元方法进行了内翅结构尺寸对容器结构性能的影响分析。试验分析表明,应用带内翅矩形容器的力学模型进行带内翅矩形容器的挠度和内力分析,分析精度高,能满足工程需要,为新型设备的结构设计提供了一种有效的计算方法。

粘弹性条件下槽道板结构的准静态弯曲变形

引入小挠度薄板理论,将槽道板结构简化作支承于地基上的薄板,基于对应性原理和数值逆变换方法,以微槽道换热器为例,解析计算了槽道板结构的粘弹性弯曲变形和粘弹性弯曲应力,并与有限元模拟结果进行对比,由此验证用该解析计算方法分析承压槽道板结构粘弹性能的可行性与准确性。结果表明:解析计算结果与有限元模拟结果基本一致,该方法可作为承压槽道板结构设备力学设计的有效方法。

核电系统综合换热虚拟仿真实验的建设与实施

随着科学技术的发展,核动力技术正日趋成熟,但由于核电站装机容量大、结构系统复杂,运行于高温高压的极端工况,反应堆芯积累着大量放射性物质并且有迅速释放的可能,特殊的核安全问题仍然存在。为使学生掌握核电系统综合换热原理,建立核电系统安全运行观念,文章在分析传统核电系统综合换热实验特点及局限性的基础上,介绍了基于三维虚拟仿真技术建设的压水堆核电站系统综合换热虚拟仿真实验,并从实验设计原则、教学目的、实验原理、考核要求、实施效果等方面对该实验的实施进行了详细的介绍。

三叶孔板换热器壳程流动及传热数值模拟

三叶孔板换热器是一种新型纵流换热器,广泛应用于核电装备领域。针对目前使用较多的壳程'单元流道'模型的局限性,建立了三叶孔板换热器壳程整体模型,包括进出口接管。采用商用软件FLUENT14.0及RNG k-ε湍流模型对壳程流体流动与传热进行了数值研究,分析了三叶孔板换热器壳程流动与传热特性。结果表明:流经第一块支撑板后,流体已充分发展,并且随着壳程结构周期性变化,传热与压降也呈现周期性变化。在支撑板附近,流体流速变大,形成射流,并且由于支撑板阻挡,在支撑板前面和尾部产生二次流,能有效冲刷管壁,减薄流动边界层,起到强化传热作用。

管壳式换热器设计及软件开发

传统管壳式换热器的设计工作量大、效率低,设计方法比较粗糙,设计偏差较大。本文基于VB6.0编程语言,使用分段设计方法,开发出了管壳式换热器设计软件,该设计方法将换热器按照管壳程结构分为有限个单元,根据工艺条件,求解单元温度分布,依次对每个单元进行设计,进而完成整台换热器的设计,该方法充分考虑了介质物性随温度变化对设计的影响,设计结果与HTRI对比,误差很小。本软件可根据需要进行选型设计,也可以以总传热系数与总压降的比值K/ΔP为评价标准,选取性能最高的换热器结构,完成优化设计。

不同小试样测量蠕变性能的比较研究

小试样蠕变试验技术,在服役构件力学性能测试中得到了广泛的发展与应用。目前已有小尺寸单轴试验、小冲杆试验、剪切冲压试验、压痕试验、三点弯试验、悬臂梁试验、固支直杆弯曲试验、圆环试验和双杆试样等方法。基于上述小试样方法,重点从试样尺寸、应力状态、关联式类型、蠕变性能、变形测量和影响因素等方面,全面地综述不同小试样测量材料蠕变性能的方法和结果的异同。通过对比发现,不同类型试样所得蠕变曲线差异较大。小冲杆试样的数据转换过程较为复杂,试验过程中影响因素较多。悬臂梁试样和圆环试样的等效标距较大,变形测量误差小。三点弯、悬臂梁和圆环试样,蠕变试验过程中存在大变形效应,可采用临界载荷法预先控制试验载荷范围。固支直杆弯曲试样方法对摩擦的敏感性较低,可获得较为准确的断裂数据。所得结论为选择合适的小试样方法测试材料的蠕变性能提供理论指导和依据。

化学机械系统的微小化与节能

简述了化学机械系统小型化的趋势,提出微小型化学机械系统的概念。分析了小型换热装置、微型换热装置、微型反应装置的结构、性能及应用情况,并分别结合具体的工程应用案例,通过与传统装置的比较,综合说明了微小型化学机械系统具有极大的开发潜力和广泛的应用前景。文中还简要介绍了微小化制造技术的进展。

折流板切口方向对管壳式换热器传热性能影响

为了研究单弓形折流板的切口方向对管壳式换热器传热与流动性能的影响,文中通过建立3个不同折流板切口方向的管壳式换热器简化实体模型,运用CFD软件Fluent对管壳式换热器壳程传热与流动状态进行了三维数值模拟。以水为壳程流体介质,在不断改变壳程进口流速,使得壳程进口雷诺数Re在10 000到70 000范围内变化时,得到了不同状态下的壳程流场与温度场。根据数值模拟结果,以总传热系数α,壳程总压降Δp以及单位压降下的传热系数α/Δp作为综合衡量标准,分析不同折流板切口方向时的管壳式换热器壳程流场与温度场。数值模拟分析结果表明:折流板为垂直切口方向时,管壳式换热器总传热系数最大,压降最小,综合性能最好,另外2种折流板切口方向的管壳式换热器综合性能差不多。