机床热特性优化研究综述

随着精密加工技术的发展,探究机床各部件生热对精密加工的影响,以提升机床加工精度及精度稳定性成为当前研究重点。本文介绍了精密机床热特性的内、外环境影响因素及控制优化方法,从车间及其机床热环境、结构设计、冷却方式、热误差补偿技术4个方面展开,分析了现代精密机床中误差防止及误差补偿中使用的热设计措施,并针对现有机床温度分布不均、换热效果较差等特点,运用帕尔贴、碳纤维、相变微胶囊材料,结合传热学知识原理,提出了未来解决机床重要部件温升的可发展关键技术方案,以资参考。

高温太阳能吸热管在非均匀热流下的温度研究及结构优化

对腔式管状集热器在非均匀受热条件下进行温度场和热应力场的模拟。研究发现周向温差的不同造成吸热管的热变形分布不同,且吸热管后半段热变形最大;同时,太阳能辐射量随时间变化导致热流密度和吸热管壁面上的周向温差都在发生变化。鉴于此,分别从腔式集热器吸热管的结构、工作介质物性等方面入手以解决非均匀热流带来的形变问题。通过改变吸热管的结构、选择较薄的壁厚、降低管径、增大进口流速及掺入纳米粒子均能有效减小吸热管的周向温差,从而减少热变形问题。

Al-Si-Cu三元合金在太阳能高温相变蓄热装置中的数值分析

相变蓄热材料是太阳能热发电系统蓄热环节的关键。Al-Si-Cu三元合金作为相变蓄热材料具有性能稳定、衰减指数低、蓄热性能优良的特点。在实验的基础上,采用DSC、Hotdisk等方法对不同金属含量的Al-Si-Cu合金的热物性进行研究,同时对其封装材料进行了选择;基于不同形状蓄热单元,用Fluent软件进行模拟,最终选择了一个圆形相变蓄热单元和一个正六边形蓄热模块。结果表明:Al-Si-Cu三元合金相变蓄热材料集合了Al-Cu合金质量潜热大和Al-Si合金体积潜热大的优势;圆形结构蓄热单元换热性能最优;正六边形的模块能有效提高空间利用率,且更易于拼接,这对大型相变蓄热装置在工程中的应用具有重要意义。

聚光光热腔式集热器的结构优化

聚光光热集热器在光热发电系统中是一个关键部件,其性能直接影响光热电站的效率,因此对其结构优化研究有着重要的意义。本文对5种不同形状的集热器进行了数值模拟,结果表明球形集热效果最佳;针对球形集热器分析了不同开口比(S1/S2)对光学性能的影响以及不同倾角对对流热损的影响。结果表明:随着S1/S2的降低,集热器的反射光损减小,结合集热器的内部温度场得出最佳开口比为1/8;随着采光口面积增大,集热器内部低温对流换热区域增大,对流热损增大;随着采光口倾角增加,对流热损随之下降。