余热锅炉结构参数设计优化研究

能源的再回收与利用是目前节能和能源行业关注的焦点,余热锅炉是余热回收过程中最重要的部件,相关参数的优化与分析己成为现阶段余热利用研究的重点,参数优化的结果可为余热锅炉工程设计提供参考。文章基于2500 t/h水泥窑窑尾烟气工况,针对水和其他5种有机工质进行余热锅炉参数设计优化,并利用Matlab编程进行数据计算,对不同工质相同参数与同种工质不同参数分别进行换热性能及压降分析,探究烟气迎面质量流速、管间距以及换热管长对余热锅炉换热面积、烟气和工质侧压降的影响规律。结果表明:6种工质按参数变化进行比较,其中水的换热面积最大;随着烟气质量流速和换热管长的增加,所需换热面积减小,而随着管间距增加,所需换热面积增加;在烟气侧压和工质侧压分别降低至50、1 k Pa的条件下,换热面积最小的工质为庚烷,其值为183.3 m2。

基于孔隙尺度的多孔骨架对固液相变的影响

相变储能材料中加入多孔介质骨架,可以有效地改善相变材料导热系数,增强其结构稳定性,防止相变材料泄漏,促进相变材料在电池热管理、太阳能发电等众多领域的应用。文章采用四参数法生成随机多孔介质骨架,并导入到固液相变两区域模型中,基于格子玻尔兹曼方法,从孔隙尺度分析了无量纲瑞利数(Ra数)、普朗特数(Pr数)、斯蒂芬数(Ste数)对方腔内填充多孔介质骨架固液相变融化传热的变化规律。结果表明:在相变期间传热方式由导热为主向自然对流传热改变,糊状区逐渐发生弯曲;Ra数越大自然对流越强,在达到准稳态阶段时融化率和热壁面平均Nu数都越大;Ste数越小,热壁面平均Nu数越大,相变材料融化速率越慢;在低Pr数(Pr<0.1)下,随着Pr数的增加,相变材料的融化速度逐渐增加,但Pr数增加到一定程度(Pr=0.1),继续增加Pr数,当达到准稳态阶段时,相变材料融化率不再发生变化。

具有梯度孔隙率的多孔介质封闭方腔内的自然对流

为研究梯度孔隙分布多孔介质内自然对流流动和传热问题,建立了三种不同孔隙率分布的多孔介质模型,采用有限元方法进行了模拟计算。基于场协同理论分析了具有梯度孔隙率的多孔介质方腔内速度场与温度梯度的协同关系,探讨了不同方向孔隙率梯度分布对多孔介质腔体内温度场和速度场的影响。研究结果表明,梯度孔隙率的多孔结构低孔隙率区域通过导热强化传热,高孔隙率区域随着Ra数的增加,对流换热逐渐增强,平均Nu数增大很快,具有梯度孔隙率的多孔介质封闭方腔内的自然对流得到强化。

基于孔隙尺度研究梯度孔隙率结构对固液相变的影响

为了进一步研究方腔内固液相变的过程,本文基于格子玻尔兹曼方法(LBM),采用两区域模型探究了方腔内填充不同方向梯度孔隙率分布的多孔骨架固液相变过程,从孔隙尺度分析了相变过程的流动和传热机理;并对梯度孔隙率多孔介质内固液相变过程中的糊状区做了详细的描述;重点研究了方腔内不同方向梯度孔隙率分布和均匀孔隙率骨架分布对相变过程的影响。研究结果表明:在填充多孔介质固液相变过程中,传热方式由热传导逐渐向自然对流换热转变,从而导致了上薄下厚的糊状区;在填充多孔介质骨架方腔内,不同方向的梯度孔隙率分布对相变过程的影响是不同的,与均匀孔隙率相比,从左到右线性减小以及从上到下线性增加和减少的多孔介质孔隙率分布,其融化率和高温壁面平均Nu数都较大,表明其孔隙率梯度分布的多孔骨架对相变换热起到了明显的促进作用;而当多孔介质孔隙率分布从左到右线性增加时,相变过程则受到明显的抑制。

地埋管直供与置换通风系统的研究

本文对地板辐射供冷系统中常见的结露现象进行分析,总结出了防结露的理论控制方法:一是保持相对湿度不变的情况下,降低环境空气温度使其露点温度小于地板表面温度;二是在相同送风温度的条件下,降低送风湿度,减小室内空气的相对湿度。通过实验获得置换通风系统对房间垂直温度分布的影响,用CFD模拟出房间温度分层现象。形成该温度场的主要因素是空气密度差作用形成的热流上升冷流下降,但在置换通风的机械作用下,房间在垂直方向上的温度差最大不超过2℃,不会影响人体舒适性。