圆管和扁形管的绕管式换热器壳侧流体降膜流动特性

为探究异型管绕管式换热器壳侧流体降膜流动和分布特性,建立了绕管式换热器三维物理模型,并基于流体体积(VOF)法多相流模型进行了数值模拟,对比分析了圆管和扁形管的管外流体降膜流动特性。结果表明:圆管和扁形管的管外轴向降膜流动分布均呈现“波谷-波峰-波谷”形状;扁形管的管外流体降膜流动速度明显大于圆管;圆管的管外液膜最薄处为圆周角120°处,扁形管的管外液膜最薄处在90°~120°之间;随着管间距的增加,圆管和扁形管的管外液膜平均厚度均呈下降趋势,扁形管周向液膜平均厚度比等周长圆管小10%~29%;随着缠绕角的增加,扁形管的管周向液膜平均厚度比等周长圆管小4%~28%。因此,推荐使用扁形管替代圆管作为绕管式换热器的缠绕管。

圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱抗震性能研究

对圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱的抗震性能进行了试验研究,设计并制作了6根圆钢管混凝土柱进行低周往复荷载试验,探讨了橡胶粉掺量、长细比、轴压比和含钢率对试件破坏形态和抗震性能的影响。结果表明,圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱在低周反复荷载试验中的破坏形态与普通钢管混凝土柱相似,先是钢管在柱根部形成鼓曲,后被拉裂。橡胶粉的掺入会降低试件的承载能力,但提高了试件的耗能能力和延性性能。较大的轴压比会使圆钢管聚丙烯纤维橡胶混凝土柱提前破坏,其中,长细比对于试件的抗震性能有较大影响。

广义圆端形钢管混凝土短柱轴压承载力公式

为研究圆形、圆端形、变圆心角圆端形和矩形钢管混凝土短柱轴压承载力的统一计算公式,采用两种不同本构关系建立广义圆端形钢管混凝土轴压短柱的ABAQUS有限元模型,利用90个钢管混凝土短柱轴压试验数据与有限元计算结果进行对比,验证了有限元模型的可靠性。通过改变构件的截面形状和材料强度,设置了9组共90个广义圆端形钢管混凝土轴压短柱有限元模型。对有限元计算结果展开参数分析,研究截面平直段高宽比和截面圆心角对钢管混凝土约束效应的影响。基于统一理论和约束分区方法,以截面形状影响系数对套箍系数进行了修正,并在GB 50936—2014推荐的圆形钢管混凝土短柱轴压承载力公式的基础上,建立了广义圆端形钢管混凝土短柱的轴压承载力简化计算公式,最后采用452个广义圆端形钢管混凝土短柱轴压试验数据对公式的准确性进行了验证。结果表明:当材料强度和含钢率一定时,广义圆端形钢管混凝土柱的套箍约束效应随着截面平直段高宽比的增大而减小,随着截面圆心角的增大而增大;简化公式的计算结果与试验结果吻合良好,适用于圆形、圆端形、变圆心角圆端形及矩形钢管混凝土短柱的轴压承载力计算。

电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土柱轴压性能研究

进行了14根电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的轴压试验,分析截面高宽比、受火时间和含钢率对其火灾后剩余承载力的影响。试验表明:该类短柱的破坏模态均为局部屈曲、焊缝开裂和混凝土被压碎;试件的剩余承载力随着受火时间或高宽比的增加而降低,受火120 min后该类试件的承载力降低了7.8%~13.9%。接着建立了有限元模型,该模型可很好地模拟实测结果。基于有限元模型开展了理论分析,结果表明初始荷载对该类组合柱的剩余承载力影响较小。参数分析表明当混凝土强度从30 MPa增加到90 MPa时,其强度折减系数降低了15.8%;当截面周长从1 228 mm增加到4 913 mm时,其强度折减系数提高了20.5%;当受火时间从0 min增加到180 min时,其强度折减系数降低了8%;但含钢率、高宽比和钢材强度对其强度折减的影响较小。最后给出了电力火灾后圆端形不锈钢管混凝土短柱的剩余承载力的设计方法。

热送热装在热轧无缝钢管生产线的应用实践

根据华菱衡钢的实际情况,系统分析了现有工艺模式存在问题,提出使用热送热装工艺技术的必要性和可行性,进行了技术改造节奏理论计算,阐述技术改造的具体内容和预期产生的经济效益。

湍流普朗特数对竖直圆管高热流超临界二氧化碳流动传热性能的影响

超临界二氧化碳(supercritical carbon dioxide,S-CO_(2))因其腐蚀性小、临界参数低、高效等优势,广泛应用于燃煤火力发电、聚光太阳能发电、核反应堆等领域。其中,S-CO_(2)通常处于高温高压高热通量的加热湍流状态。现阶段湍流模型主要针对亚临界、拟临界流动问题,对超临界流体流动适用性较差,因此,该文开展超临界工况下管内S-CO_(2)湍流流动传热研究。针对剪应力输运模型(SST湍流模型),建立均匀加热垂直上升管内S-CO_(2)多场耦合数值模型,并通过实验数据验证模型正确性。研究湍流普朗特数(Pr_(t))对湍流模型的影响,并探讨关键运行参数对管内壁温度的影响。结果表明,Pr_(t)对高温高压高热流S-CO_(2)湍流流动传热有重要影响。当Pr_(t)从1降低到0.65~0.70时,内壁温的平均相对误差可降低约3.16%,对流换热系数可增加25.21%。通过对Pr_(t)的修正可以有效提高SST湍流模型的准确性,结果可为高热流密度下S-CO_(2)循环的发展提供一定理论基础。

提升多联机空调能效的室外机换热器设计

换热器作为空调产品的主要组成部件之一,对提升能效有重要作用。基于Ф5 mm及微通道等换热器在作为室外机换热器使用时的性能或制作工艺的局限性,提出了新的换热器结构来实现多联机空调能效的提升:通过缩小Ф7 mm铜圆管换热器的管间距来增加单排铜管数量,来同时实现增强管内换热能力(增大管内换热面积)和管外空气换热能力(增大最窄处空气风速来增加空气侧换热系数)的一种高效换热器结构。借助于仿真与测试手段,对该新型换热器进行了全面的分析和验证。对比原型Ф7mm换热器,仿真结果显示:在相同流动压降条件下(13.6 Pa),该Ф7 mm新型换热器的空气侧KA值(KA值表示为换热能力,等于换热系数K与对应换热面积A的乘积)比原型换热器高出20.7%,相应换热器的总KA值分别高出12.02%和9.11%;多联机空调整机性能测试结果显示:该Ф7 mm新型换热器在标准制冷、标准制热及低温制热工况的整机能效分别提升了1.9%、1.8%和1.5%。

铝圆管换热器在VRF热泵室外机应用可行性分析

通过利用仿真模拟和实验测试两种手段对内螺纹铝圆管换热器在某家用多联机空调热泵机型4 HP室外机的可行性应用进行了研究。从换热性能和成本两方面考虑,来确定此类换热器替换原来内螺纹铜圆管换热器的设计原则和改善措施。模拟与测试结果表明:相同运行工况条件下,对于管径Φ7 mm铜管换热器,如使用同排数管径Φ7 mm铝圆管换热器进行直接替换(其他结构特征不做改动,如管间距、排间距、翅片间距、流路等),整机制冷能效平均降低了2.2%,制热能效平均降低了1.8%,但可通过增加换热面积,调整流路设计,改良胀管工艺、内螺纹齿形进行改善。

底部焊接圆钢强化方钢管混凝土梁受弯性能分析

为研究焊接圆钢对方钢管混凝土梁的受弯性能的提升,运用ABAQUS有限元分析软件对某简支梁进行分析并和已知试验数据对比,验证了模型的正确性。在此基础上分析了各参数对其受弯性能的影响,其中圆钢截面积、圆钢钢材强度、钢管钢材强度、钢管壁厚等对该构件受弯承载力的影响较大,并总结出适合圆钢强化方钢管梁受弯承载力的估算方程,便于工程应用。

圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能提升机制

为探索拱腹焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制,在ABAQUS软件中建立了圆钢加固钢管混凝土梁数值模型,并采用试验数据验证了模型的合理性。通过分析圆钢加固钢管混凝土偏压构件的弯矩-挠度曲线、弯矩-纵向应变曲线、环向应变曲线、约束指数和中性轴偏移规律,揭示了焊接圆钢对钢管混凝土偏压构件弯曲性能的提升机制。进一步,分析了圆钢直径以及构件长细比对圆钢加固钢管混凝土偏压构件弯曲性能的影响规律。结果表明:焊接圆钢可以降低截面中性轴的位置,增大受压侧钢管环向应变,从而提高了受压区混凝土面积,增强了受压侧钢管对混凝土的约束作用,进一步提升钢管混凝土偏压构件的抗弯承载力和弯曲刚度,并且圆钢直径越大提升幅度越高;圆钢加固钢管混凝土偏压构件的极限弯矩随着轴压比的增加而减小,减小的幅度随着圆钢直径和构件长细比的增加而增大,焊接圆钢提升大长细比偏压构件弯曲性能的效果更好,且对大长细比构件弯曲性能的提升效果随着轴压比的增加而增大。

圆钢管柱外包钢管混凝土加固法应用分析

以太原植物园主入口钢结构中圆钢管柱的相贯节点域承载能力不足为研究对象,提出一种外包钢管混凝土加固法及施工工艺。采用ABAQUS有限元分析软件探讨了钢管空心率、混凝土强度等因素对承载力的影响以及加固后的破坏模式。结果表明:外包钢管混凝土加固法是可行的;可以显著提高圆钢管柱相贯节点域的极限承载力,但会降低节点的塑性变形能力;空心率比混凝土强度对节点极限承载力的影响大。该加固方法对于今后类似工程中圆钢管柱的节点域加固有一定的借鉴作用。

条带CFRP圆钢管锂渣混凝土短柱轴压性能研究

为实现建筑业的可持续发展,解决工业废料堆积及污染问题,以锂渣取代率、碳纤维增强塑料(carbon fiber reinforced plastics,CFRP)包裹间距和包裹层数为影响因素,将锂渣废料作为胶凝材料部分取代水泥,共设计9根试验柱进行力学试验,探究条带CFRP约束圆钢管锂渣混凝土短柱的轴压性能。通过观察试验现象和破坏形态,采集试验数据绘制力学曲线图,对条带CFRP圆钢管锂渣混凝土柱的极限强度、刚度和延性等多个力学参数进行分析研究。结果表明:锂渣掺量在0~20%时,随着锂渣掺量的提高,试件极限强度和初始刚度均增大,但延性下降约13.9%;将试件的包裹间距从25 mm增至40 mm,试件极限强度、刚度和延性均降低约5.0%,包裹间距为40 mm的条带围压方案在节省物料的同时还有较好的结构性能;将试件CFRP包裹层数从1层提高至3层,试件抗压强度、刚度和延性均提升18.0%~26.0%,可见包裹层数对柱性能影响较大。

20CrMoNbVTiB连铸圆管坯热轧无缝钢管工艺探讨

针对110S钢级油管用20CrMoNbVTiB材质连铸坯塑性差,轧制时变形抗力大,轧制过程中出现问题较多的情况,探讨并优化了Φ180 mm连轧管机组的工艺,包括提高环形炉温度,穿孔机使用较低的转速、大喂入角,应用磨合后的轧辊,调整连轧管机轧辊转速,减径前使用中频炉再次加热荒管等。使用优化工艺后,热轧过程顺利完成,顶头使用寿命大幅提高,修磨率大幅减小,产品成材率由81.6%提高至91.5%。

薄壁圆管成形方管工艺分析及模具设计

以薄壁圆管成形方管为研究对象,基于数值模拟的方法,对其成形过程进行了有限元分析,仿真结果表明,在无填充支撑物的情况下,当间隙超过一定值时无法成形。在管料中填充支撑物后,管料在自动化成形过程中出现管料卷曲、成形尺寸超差、模具使用寿命短等问题,通过调整小端夹紧的宽度尺寸、合模时模具零件间隙、更改模具结构及在模具零件表面镀TiN涂层,解决了这些问题。

低碳钢和不锈钢圆管轴向冲击碰撞吸能特性研究

针对金属圆管的吸能设计,通过落锤试验和动力显式有限元法对低碳钢和不锈钢圆管的碰撞吸能特性进行了研究。研究发现:轴向冲击下圆管的失效模式分为轴对称模式、过渡模式和非轴对称模式,初始几何缺陷的随机性是产生不同失效模式的原因之一。给出了平均碰撞力的设计公式,最后探讨了采用铝基蜂窝状填充材料对圆管耐撞强度的影响。

高能效SHEER加氢成套技术开发及工业应用

介绍高能效SHEER加氢成套技术。该技术实现了高温高压逆流传热技术、微旋流脱烃脱胺技术、非直接接触在线防除垢技术和新型反应器内构件技术的高效集成应用;开发了"部分自供热"加氢装置新型开工方法;开发了"只设反应开工炉"的加氢裂化(改质)技术,并在某炼化公司建成一套2.0 Mt/a加氢改质装置,工程投资降低4.56%和燃料消耗降低44.85%,可为用户带来很好的经济效益和社会效益,具有很好的应用前景。

台车加速度波形对3岁儿童损伤风险影响的研究

用不同长度的圆形薄壁吸能管和不同质量的台车,采用有限元分析和台车试验进行拟合,获得FMVSS213规定的动态试验台车碰撞加速度波形。将所得的台车加速度波形和已有的ECE R44台车加速度波形,加载到放置有Q3儿童有限元模型的两种(汽车安全带和ISOFIX固定式)背带式前向儿童约束系统碰撞仿真模型中,通过仿真,分析了加速度波形对3岁儿童乘员的运动学响应和损伤参数的影响。结果显示,加载FMVSS213加速度波形的儿童乘员的前向运动学响应比加载ECE R44加速度波形约提前20ms。加载FMVSS213加速度波形的头部前向位移、HIC15和头部与胸部的加速度均大于ECE R44工况。两种工况的上颈部轴向力和胸部压缩量无显著差异,但上颈部轴向力均大于法规限值(1 705N),而胸部压缩量均小于法规限值(53mm)。研究结果表明,FMVSS213动态加载试验对儿童约束系统的安全性评价要求更高,可为儿童约束系统的设计提供参考依据。

圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙抗震性能

提出了圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙结构.该新型剪力墙包含2种组合:不同受力体系(钢管混凝土、钢桁架与剪力墙)组合和不同材料(型钢与混凝土)组合,形成了多重组合剪力墙.进行了3个1/5缩尺中高剪力墙的低周反复荷载试验.在试验研究基础上,对比分析了剪力墙的承载力、延性、刚度及其衰减过程、滞回特性、耗能能力及破坏特征,建立了圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙的承载力计算模型,计算结果与实测结果符合较好.研究表明:圆钢管混凝土边框内藏桁架剪力墙与普通剪力墙相比抗震性能显著提高.

圆端形钢管内约束混凝土轴压短柱的力学性能

为改善圆端形钢管混凝土(CFRT)柱的力学性能,采取在钢管内部焊接拉筋的方式来提高对核心混凝土的约束效果,并采用ABAQUS对4种不同约束方式的圆端形钢管内约束混凝土(SCFRT)轴压短柱进行三维实体有限元分析,发现双向均匀对拉箍筋为最佳约束方式.最后,对2根圆端形钢管混凝土轴压短柱及2根双向均匀对拉约束方式的圆端形拉筋约束混凝土轴压短柱进行了试验研究,结果显示试验结果与数值模拟结果吻合较好,验证了双向均匀对拉约束方式的合理性.

连铸圆管坯的质量及其控制(上)

目前我国尚无连铸圆管坯的国家标准或行业标准,各企业只执行自行制订的技术条件。根据试验和理论分析,建议在连铸圆管坯技术条件中增加有关表层细晶区、柱状晶区和等轴晶区厚度比例及芯部状态等内容,并提出了相应的控制方法;鉴于连铸圆管坯质量的重要性,建议尽快制订国家标准。