Hot Blast Flow Measurement in Blast Furnace in Straight Pipe

This article shows an innovative method to model and validate the hot air flow through the blast furnacés tuyeres. This study will be the basis for flow measurements implementation and safety interlocks for the pulverized coal injection. The flow measurements were taken in the blast furnace down leg pipes by installing refractory Venturi tubes. The system for the calculation of differential pressure takes into consideration the dimension of the Venturi, the air density and compressibility. The objective is to specify the flow transmitters required to automate a control system and implement safety interlocks for the coal injection plant.

Liquid mean velocity and turbulence in a horizontal air-water bubbly flow

The liquid phase turbulent structure of an air-water bubbly horizontal flow in a circular pipe has been investigated experimentally. Three-dimensional measurements were implemented with two "X" type probes oriented in different planes, and local liquid-phase velocities and turbulent stresses were simultaneously obtained. Systematic measurements were conducted covering a range of local void fraction from 0 to 11.7%. The important experiment results and parametric trends are summarized and discussed.

航空教学实践中的“鸡蛋热气球”探究

针对汉代典籍中的“鸡蛋热气球”原理,提出了鸡蛋膜热气球的猜想。结合航空专业本科生教学,组织展开了一系列“鸡蛋热气球”的理论分析与实验工作。结果发现,鸡蛋膜热气球在加热空气时无法升空,但在约3.3 m/s的上升热气流下,却是可以起飞的。本次教学实践活动结合航空科技史探究,激发了同学们的专业兴趣,也锻炼了他们的创新实践能力。

热风黏合烘箱有限元仿真分析与结构优化

为研究和提升热风黏合烘箱内部流场和温度场的均匀性,采用有限元分析方法对烘箱内部流场进行了仿真分析与优化。使用SolidWorks建立了烘箱流体域三维模型,根据烘箱工作时条件设定仿真计算的边界条件,通过实验测量得到纤维网的流阻数值,设定流阻相同的多孔介质模型代替纤维网实际结构,利用Fluent软件对烘箱内部流体域模型进行仿真计算,通过实验验证了仿真建模及计算的正确性。仿真结果表明:现有结构的烘箱上风道内流场不匀,纤维网表面温度场均匀性较差,针对仿真结果反映出的问题对烘箱结构进行了优化;优化后的烘箱仿真结果显示烘箱内部流场均匀性提升,纤维网上表面温度的总体均匀度由86.43%提升到93.06%。对烘箱进行结构优化后不仅提升了烘箱内部整体流场和温度场的均匀性,同时有利于降低烘箱的能耗。

基于三维有限元的热基镀锌气刀流场仿真

汽车、家电、建筑等领域的高速发展对无花镀锌板的锌层厚度及表面质量提出了更高的要求。气刀是控制镀锌板锌层厚度及表面质量的重要手段之一,而目前基本依靠现场工作经验对气刀进行实时调控,效率较低。本文基于有限元仿真方法,针对某钢厂热基镀锌线气刀,进行了气刀吹锌过程流场仿真分析。对气刀喷吹压力、气刀距离(距带钢)、带钢速度三种关键工艺参数进行了多工况仿真分析,得到了单一变量下的带钢表面剪切应力、带钢表面压力横向分布变化规律,研究分析了三种关键工艺参数对气刀刮锌能力的影响。研究表明:带钢表面压力及剪切应力与气刀压力呈正相关线性关系,气刀刮锌能力也随着气刀喷吹压力的增大呈线性增加;带钢表面压力及剪切应力与气刀距带钢距离呈负相关关系,当气刀距离在8~13 mm时,气刀距带钢距离对气刀刮锌能力影响较小,当距离大于13 mm时,气刀刮锌能力开始迅速减小,带钢速度对气刀刮锌能力无明显影响。

基于AMESim的热气防冰系统笛形管设计与仿真

笛形管是飞机热气防冰系统的重要组成部分,笛形管上的孔径、孔间距以及笛形管的引气入口参数决定了防冰供气流量的大小及分配,从而影响防冰性能。本文基于多学科系统建模仿真平台AMESim,建立了笛形管流量分配仿真分析模型,对机翼热气防冰系统笛形管结构参数进行迭代设计。设计参数包括笛形管管径、喷孔孔径及孔间距等参数,最终获得了能够平衡设计状态点防冰热载荷的结构参数和引气流量分配,得到了防冰系统的引气压力制度。本文提出的基于AMESim的笛形管迭代设计方法可为热气防冰系统中笛形管的设计与优化提供参考。

基于数据中心列间空调冷热通道隔离的仿真研究

随着数据中心规模的扩大,热管理成为数据中心运维的一项关键任务。本文以某数据中心机房为研究对象,利用CFD软件搭建仿真模型,比较采用封闭冷通道和封闭热通道技术时机房的温度云图和气流流线图,探讨冷热通道隔离对数据中心运行效果的影响。仿真结果表明,采用封闭热通道后机房的整体温度更加均衡,局部热点减少,提升了机房的容灾能力,也为后续机房气流组织优化提供参考。

600 MW超临界机组锅炉热一次风道流场优化改造

某电厂600 MW超临界机组锅炉空气预热器出口至磨煤机入口段热一次风道存在结构布置不合理、风道沿程阻力大、各台磨煤机入口热一次风量分配不均等问题,分析上述问题产生的原因,采用流场数值模拟的方法对热一次风道流场进行优化改造,从而达到降低风道沿程阻力、平均分配各磨煤机入口热一次风量的目的。

柱流多旋流大功率顶燃式热风炉的开发与应用

热风炉是高炉炼铁工序中的重要设备之一。宏兴钢铁有限公司1号高炉原配置的小帽子顶燃式热风炉因其固有的结构限制导致送风风温常年低于1 200℃、氮氧化物排放浓度高达100 mg/m^(3)以上,吨铁煤气消耗高达550~590 m^(3),影响了公司“降本增效”目标的实现。河南省豫兴热风炉技术有限公司使用其自主创新研发的豫兴柱流多旋流大功率顶燃式热风炉技术对其进行了技术改造,豫兴柱流多旋流大功率顶燃式热风炉通过采用独特的4排多旋流、多角度喷嘴结构,使燃烧室内煤气和空气充分混合燃烧,增大了燃烧器燃烧功率和效率,提高了风温,降低了煤气消耗;通过优化燃烧器拱顶高径比和上下部直径比,全面消除应力降低燃烧室高度,缩短烟气在高温区的运行距离和停留时间,降低空气过剩系数等技术手段,保证热风炉安全长寿和氮氧化物低浓度排放。改造后,热风炉送风风温稳定在1 250℃左右,氮氧化物控制在50 mg/m^(3)左右,吨铁煤气消耗350 m^(3)左右,单座热风炉格子砖蓄热能力和换热面积增加31%。

太阳能热气流发电及其对我国能源与环境的深远影响

为从根本上扭转我国能源面临的资源短缺、需求增势高、结构不合理、环境压力大等困境 ,本文从国情出发 ,提出充分利用我国广大荒漠化、沙化土地及其太阳能资源 ,大规模开发太阳能热气流发电 ,大幅度提高电力在终端能源结构中的比重 ,处理好与其它类型发电的兼容性与互补性 ,从根本上改善现行不合理的能源结构 ,将是在聚变能实现前即本世纪上半叶乃至中叶 ,解决我国能源困境的有效途径。太阳能热气流发电与风能的大规模互补联合开发 ,将有利于提高供电稳定性和电能质量 ,实现大面积荒漠绿化、沙尘暴治理和局域气候改善 ;发展基于太阳能热气流发电的电解制氢和海水淡化 ,将缓解我国油、气、水资源之不足 ;利用节余燃煤发展煤的液化、气化可进一步弥补我国油。

COMAS烘丝机整体改造与应用

浙江中烟工业有限责任公司下设两个生产基地,分别配备COMAS逆流式烘丝机和HAUNI顺流式烘丝机。为了克服烘丝机设备和叶丝干燥工艺差异、统一制丝生产工艺、实现不同产地产品的同质化,在对比分析了两种烘丝机工作原理和控制方式的基础上,对COMAS烘丝机进行了整体改造。内容包括:热风流向变为顺流式;风机增加变频调速功能,调节热风流量,减少能源消耗;采用HAUNI方式的热风温度与筒壁温度控制方式;在出料端安装负压传感器保持烘丝机进出风量平衡。改造后的COMAS烘丝机的热风流向、控制方式趋近于HAUNI顺流式烘丝机,各项工艺和物理指标均达到或优于改造前水平,烘丝冷却后含水率控制稳定,含水率偏差控制在0.18%以内,有效控制了干头干尾烟丝量,且减少了蒸汽消耗。

立式集热板式太阳能热气流发电系统性能研究

介绍了立式集热板式太阳能热气流发电系统的结构及原理,分析了系统的最大输出功率及最大能量转换率。分析得出,当发电系统中烟囱的高度、宽度及太阳辐射强度增加时,均可使系统的最大输出功率和最大能量转换率增加,其中烟囱高度的影响最为显著,同时环境温度对系统功率也有一定影响。另外,系统规模受高层建筑规模的限制,最大能量转换率比原始结构的太阳能热气流电站小,但可为城市建筑节能提供新思路。

双层通风幕墙热气流有限分析计算方法的研究

研究双层幕墙在温差作用下引起热气流流动状态。针对双层幕墙通道,建立气流的N-S动量方程、连续性方程和温度场方程,将通道分成有限段单元,在一维流动下寻求方程组的解析解,通过单元间的速度、压力及温度连续条件化为数值解,开发有限分析计算软件,并给出计算实例。

依托高楼的新型太阳能热气流电站系统

为了扩大太阳能热气流发电技术的应用范围,设计了一种依托高楼的新型太阳能热气流电站。介绍了这种新型电站的结构,并分析了其通风量、能量转换效率、经济性及环保效益。分析表明,这种新型的太阳能热气流发电系统从原理及结构上具有较高的可行性,同时可提高高楼室内空气质量,减少高耗能设备的使用率,改善楼体周围微气候环境,做到能源的梯级利用,是分布式能源系统的有益补充。

冷热气流冲击实验装置自动复叠制冷系统设计研究

冷热气流冲击实验装置是一种用于对机械和电子产品进行高低温交变冲击检验的实验设备,冷源系统是其重要的组成之一。采用具有精馏装置的自动复叠制冷循环,选用二元非共沸混合工质R22/R23作为制冷剂,进行了制冷系统及其关键部件(精馏装置等)的研制及混合工质R22/R23的不同配比和不同分馏操作工艺参数的探究。通过对实验样机工作过程主要热力参数的实验研究和调试,冷源系统输出的冷气达到了高低温冲击实验的技术要求。

热风风速和相对湿度对扇贝柱干燥特性及品质的影响

本试验以海湾扇贝柱为原材料，进行薄层干燥试验，研究恒定风温下不同热风风速、相对湿度对产品干燥特性和品质的影响。测定干燥过程中水分含量和水分活度（Aw）的变化，并对所得产品的收缩率、复水率、色泽、质构等品质特性进行了比较分析。结果表明, 整个干燥过程均处于降速干燥阶段，起始阶段干燥速率下降最快，随着干燥时间的延长，干燥速率逐渐平缓。提高风速、降低热风相对湿度都可以显著缩短干燥时间，水分活度（Aw）下降速也越快。不同热风风速和相对湿度对干贝的质构特性、收缩率和复水率也有显著影响，但是对干贝色泽影响并不显著。综合考量干燥速率和干制品品质，选择热风风速为0.8~1.2 m/s、热风相对湿度在8%左右为较适宜的海湾扇贝柱热风干燥条件。

太阳能热气流发电系统非稳态数值模拟

对太阳能热气流发电系统及蓄热层中的传热与流动特性进行了数值模拟。建立了集热棚、烟囱以及蓄热层内部的传热流动数学模型,分析了太阳辐射对蓄热层蓄热性能的影响。计算结果表明:土壤具有热惯性和较强的蓄热作用;蓄热层表面平均温度和烟囱出口平均温度随时间有一个较大的波动,且蓄热层表面平均温度的波动幅度更显著;蓄热介质的平均温度及系统散热量随时间波动,采用双层玻璃或薄膜材料可减小集热棚顶棚能量损失。

干燥中果蔬内部质热传递的数值模拟

根据果蔬多孔质特点，建立了热风、远红外和微波干燥果蔬过程中同时考虑温度、水分影响的内部质热传递模型．并进行理论计算和实测比较．热风干燥时温度水分和微波干燥时水分的模拟值与实测值十分接近；微波干燥时的物料温度和远红外干燥时的温度水分模拟值与实测值略有差异．分析了产生差异的原因．

基于静动态分离的MAF传感器动态非线性建模

热膜式空气质量流量传感器广泛用于汽车发动机,但是,在有些工况下,传感器的动态响应速度不能满足控制的要求。在研究中发现,传感器的动态特性有明显的非线性。本文基于传感器的静态和动态实验,提出了基于静动态分离的Hammer-stein两步法的动态非线性建模方法,建立了大小流量和正负阶跃统一的数学模型,更加准确地描述传感器的动态非线性特性。

发动机热膜式空气流量计设计与试验研究

针对目前国内船用双燃料发动机空气流量计设计较少以及模拟电路设计方案难以适用的问题,对流量计控制电路存在的缺陷以及非线性误差进行了研究,设计了一种基于MC9S08QD4单片机的发动机热膜式空气流量计。在充分利用芯片内部的硬件资源基础上,开发了热膜传感单元输出模拟信号采集、模/数转化以及流量信号输出控制等电路。同时,针对流量信号存在对环境温度交叉敏感等问题,采取了基于查表的自动标定方法和基于多项式拟合的误差补偿方法。对该设计进行了与标准流量计的性能对比试验和发动机不同工况下的性能对比试验。试验结果表明,该设计能有效减小的非线性误差影响以及减少工况变化对测量精度的影响,有利于实现空气流量计的自动化和智能化。