外部机械化室式热处理炉设计分析

外部机械化室式热处理炉是钢管、钢棒热处理的重要设备,科学、合理化的设计有利于提高其整体运行效率和钢管质量。本文从外部机械化室式热处理炉工艺、结构设计角度出发,分析外部机械化室式热处理炉的整体设备设计需求。以某热处理炉设计为例,结合其工艺要求、安装流程、安全和质量检验要求,从不同方面探究了热处理炉的设计难点,旨在为相关从业人员提供参考。

烟气回流率对蓄热室式炉单周期加热的影响

为了研究烟气再循环对蓄热室式炉内燃烧现象以及钢坯在炉内加热过程的影响,以国内某蓄热室式炉为研究对象,采用数值模拟的方法,研究了不同烟气回流率下单周期炉内温度、钢坯表面温度以及烟气中NO_(x)体积分数和质量浓度的变化规律;并对炉温以及烟气中NO_(x)体积分数进行了测试,模拟值和实测值吻合度较好.研究结果表明:随着烟气回流率的增大,火焰边界出现发散现象,炉内峰值温度降低,平均温度呈线性下降趋势,烟气中NO_(x)体积分数呈指数下降趋势,但降低的幅度逐渐减小;当烟气回流率处于10%~20%时,钢坯表面温度呈现单峰分布,而当烟气回流率过低或过高时,钢坯表面温度则呈现多峰分布.综合考虑加热炉的经济性和环保性,最佳的烟气回流率应控制在10%~20%.

预燃室式火花塞在大缸径气体机上的试验研究

为解决大缸径气体机燃烧不稳定问题,在大缸径气体机上进行普通火花塞、预燃室式火花塞性能对比试验,及3种预燃室式火花塞对气体机性能影响的对比试验。结果表明:采用预燃室式火花塞可以拓展气体机稀燃极限,大幅提高发动机燃烧稳定性,平均指示压力波动率和最大缸内爆发压力波动率降低约45%,缸内燃烧速度加快,热效率提高约0.5%,涡前排气温度降低约15℃;预燃室式火花塞喷孔直径和数量对气体机燃烧的滞燃期影响较大,较小的喷孔直径更有利于缩短滞燃期,增大喷孔直径导致失火率上升,喷孔数量对失火率影响较小,喷孔直径和数量对燃烧持续期、燃气消耗率和NO_(x)排放影响较小。

天然气发动机预燃室式燃烧系统的研究

开发了火花点火天然气发动机预燃室式燃烧系统。该发动机通过采用新型的预燃室式燃烧系统 ,同时对发动机的燃料供给系统、点火系统等进行改进设计 ,实现了两级点火和稀燃、速燃 ,大大提高了燃烧速度 ,从而改善了发动机的动力性 ,降低了排气温度和排放量。试验结果表明 ,新的天然气发动机的动力性与原机基本相当 ,排气污染降低 。

多室式钢管混凝土T形中长柱轴压性能研究

为了实现对多室式钢管混凝土T形柱轴压稳定性能的研究,进行6个中长柱试件及4个短柱对照试件的轴压试验,重点考察前者的破坏形态、荷载-变形关系及截面尺寸对承载力的影响。试验结果表明,中长柱的力学行为与短柱有较大不同,其破坏属于整体弯曲破坏,增大腹板高度对承载能力会产生有利影响。同时,将改进Mander模型后所得的混凝土本构关系引入有限元软件ABAQUS中,对试验进行了有限元模拟,其结果与试验结果吻合较好。在试验及有限元分析的基础上确定了中长柱与短柱之间的界限长细比,并对这一新型结构柱稳定承载力的计算方法进行了探讨,给出可供实际应用参考的计算公式。

多室式钢管混凝土T形短柱轴压性能试验研究

对钢管混凝土T形柱进行合理的改进,提出多室式钢管混凝土T形柱(MT-CFST柱)。进行12个短柱试件的轴压试验并对其破坏过程作了详细描述,给出试件的轴压应力-纵向平均应变曲线,同时也考察试件的破坏形态及截面各尺寸、板件布置方式、钢板厚度、混凝土强度等因素对试件力学性能的影响。试验结果表明:多室式钢管混凝土T形柱能较好地增强T形截面内钢材对混凝土的约束作用,发挥两种材料的组合性能;试件的破坏以局部鼓曲和整体剪切两种形式为主,轴压性能受腹板高度、钢板厚度及混凝土强度的影响较大。同时,参考国内外4种钢管混凝土规范中的计算方法对试件的承载力进行计算,经过对比后发现,按EC4规范计算的结果与试验结果符合最好。

扩张室式消声器声学特性的有限元分析

应用有限元法分析进出口管同轴扩张室式消声器的声学性能,计算其传递损失并与一维平面波理论计算对比,分析一维平面波理论的适用范围。通过分析出口管偏置消声器,双出口管消声器和两腔消声器的声学性能表明:出口管位置和数量影响消声器中高频消声性能,而两腔消声器则能明显改善消声器中低频的消声效果。

涡流室式柴油机相关火焰微元燃烧模型的三维数值模拟

把涡流室式柴油机不同区域与不同时期的燃烧过程分开处理，将涡流室的燃烧过程划分为３个阶段，即：低温着火化学动力学反应阶段、高温预混燃烧化学动力学反应阶段和相关火焰微元的扩散燃烧阶段，而认为主燃烧室的燃烧只有相关火焰微元的扩散燃烧阶段。用Ｓｈｅｌ着火模型、Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程和相关火焰微元模型来分别模拟低温着火、高温预混燃烧和扩散燃烧过程。开发了三维数值模拟计算程序并对其进行计算，研究了涡流室中瞬态温度场的变化过程。模型预测的示功图和涡流室中的燃烧放热率与试验值吻合良好。

油束撞击法形成混合气在涡流室式柴油机上的应用

介绍了一种头部带挡块的轴针式喷油嘴在涡流室式柴油机上的应用。该喷嘴的特点是喷孔喷出的燃油直接撞击在挡块上，油束经挡块撞击在改变了方向的同时也产生油滴的二次雾化，从而达到既加大喷束与空气的接触面积，同时又限制了燃油喷进燃烧室中心的目的。发动机的台架试验表明，采用这种喷油嘴后，可以显著地改善原机的经济性和排放品质。在柴油机的标定工况下，比油耗和排气烟度分别降低４％和３０％。这种混合气形成方法为进一步提高柴油机的性能提供一个新的途径。

涡流室式柴油机空气运动的3维数值模拟

通过对标准ｋ－ε模型作适当修正来模拟气体的湍流运动，建立了涡流室式柴油机的空气运动的３维数值计算模型，开发了大型微机化３维数值模拟程序。首次对吊钟型涡流室式柴油机的流场进行了３维计算，计算结果与ＬＤＶ实验结果具有良好的一致性。画出了涡流室纵截面、横截面和侧截面上的速度矢量图。分析了各截面上气体速度的变化过程和涡心运动轨迹，研究结果揭示了涡流室中空气运动的３维流动特性。

涡流室式柴油机燃油喷雾过程的三维可视化研究

通过改进KIVA－Ⅱ程序中的油滴破碎和喷雾碰壁两个子模型，在微机上对涡流室式柴油机燃油喷雾过程进行可视化研究。画出油滴运动轨迹和燃料蒸汽浓度的三视图，研究涡流室内油滴的运动过程和喷油对涡流室内速度场和温度场以及平均温度和平均压力的影响，计算结果与高速摄影结果[1]基本一致。

阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的解析解

针对目前对阻抗上室式调压室突弃全负荷时涌浪的研究主要为数值解法和图解法而无解析解法,从调压室基本微分方程和调压室水位波动的规律出发,并结合断面不变的阻抗式调压室的涌浪计算的显式公式,分别推导了阻抗上室式调压室最高涌浪和水位波动的第二振幅的精确隐式公式和显式公式。通过实例验证了这两种解析解法简单方便、有效。

涡流室式柴油机燃烧室连接通道流量系数的研究

涡流室式柴油机燃烧室连接通道流量系数是否能够精确确定，将影响柴油机放热率计算及工作过程模拟计算的精度。本文在分析近３０年来国内外有关工作的基础上，根据稳流试验的结果，提出了计算涡流室式及变通道涡流室式两种燃烧室连接通道流量系数的两组经验公式。研究结果表明，这些经验公式比取定值流量系数及迄今已有的其它经验公式具有更高的可靠性，可提高涡流室式与变通道涡流室式柴油机放热率计算及工作过程模拟计算的精度。

涡流室式柴油机性能的改进和排放的降低

本文系统全面地分析了国内涡流室式柴油机的性能和排放方面的发展现状 ,并介绍了进一步的研究成果和提高其性能。

直立分室式流体连续通电加热系统的试验研究

设计制作了直立分室式流体连续通电加热系统并利用该系统对豆浆(固形物含量为6.01%,流量为(75±0.5)kg/h)进行了试验研究。试验结果显示,该系统能实现流体的连续加热,整个通电加热装置内豆浆的温度自下而上按加热室分段均匀上升,加热过程稳定,系统运行状态良好。通电加热过程中,在流动状态下豆浆的电导率与温度的关系为线性关系。但是,在相同温度下利用连续通电加热装置测得的流动豆浆的电导率小于利用静态通电加热装置测得的静止豆浆的电导率。其主要原因是豆浆在连续通电加热装置的极板表面上形成了焦煳层。

变通道涡流室式燃烧室燃烧特性的研究

作者研制的变通道涡流室式燃烧室，是一种兼有开式燃烧室热效率高与分开式燃烧室噪声、烟度、ＣＯ排放皆低等优异性能的新型涡流室式燃烧室。为了探求其性能的成因，本文建立了计算分开式燃烧室放热率的零维模型，应用作者提出的计算涡流室式及变通道涡流室式两种燃烧室连接通道流量系数的公式和同时精确测取的主副室压力示功图，精确计算了这两种燃烧室的放热率。据此，分析了两者在放热、噪声与排放特性方面的差异。研究结果表明，对于变通道涡流室式燃烧室，主室放热持续期短是其热效率高的重要原因之一；而其噪声、烟度、ＣＯ排放较低，则与它又具有分开式燃烧室的燃烧特点有关。

涡流室式柴油机起动孔作用机理和主燃室火焰扩展规律

关于涡流室式柴油机起动孔的作用机理至今没有一种公认的合理解释。作者利用高速摄影对活塞顶部的着火和燃烧情况进行了观测,发现起动孔有使主燃室直接着火和使涡流室容易着火的双重作用,从而找到了起动孔加速起动过程的作用机理。本文讨论了起动孔对发动机性能的影响。文章还分析了主燃室内的火焰运动规律,为设计合理的主燃室结构型式提供了依据。

直立分室式流体连续通电加热系统的升温特性

设计制作了直立分室式流体连续通电加热系统,利用该系统对自来水(流量为(40±0.3)kg/h,(50±0.3)kg/h)和豆浆(固形物含量为6.01%,流量为(50±0.5)kg/h,(75±0.5)kg/h)进行了试验研究.试验结果显示每一加热室轴线中点处自来水和豆浆的温度与加热装置的长度成线性关系;整个通电加热装置内自来水和豆浆的温度自下而上按加热室分段均匀上升;第Ⅵ加热室内自来水和豆浆在中心平面内中心位置上的温度均大于靠近壁管的温度,在中轴线上不同平面内的温度增幅均较明显,能分层均匀上升.

涡流室式柴油机供油提前角与工作过程及噪声的关系

以N485柴油机为样机,运用试验和模拟计算分析方法系统地分析了供油提前角变化时柴油机工作过程参数与噪声的变化规律。研究结果表明涡流室式柴油机在某一工况存在着一个最佳供油提前角,可使柴油机动力性、经济性、噪声等综合性能指标达到工程应用的最佳值;并给出了科学确定最佳供油提前角的方法。

涡流室式柴油机采用隔热技术的探讨

本文研究了在涡流室柴油机上采用隔热技术的有关问题,并根据试验与计算结果指出:副室隔热是较可取的方案;改善主室中期放热率和缩短燃烧延续期是提高隔热机热效率的关键;在缸套无隔热情况下,隔热机的冷却传热损失上升;零件表面PSZ 的喷涂层的寿命高于700～900小时。