流体传热场中的守恒定律及其解法

流体传热场[1,2]中的传热是自然过程或过程工业中常见的单元操作[3,4]之一,而套管式换热器[5]是一类典型的换热设备;在套管式换热器中的流体传热场涉及了流体运动[6],这些流体质点可能匀速直线运动(层流)、也可能波动运动(过渡流或湍流),所以确定流体质点运动的速度侧形(=■+■)成为了确定流体传热场的基础,本文中基于守恒定律探讨了流体质点运动速度侧形的求解方法。

流体传热场的数值解法

关于自然过程或过程工业中流体传热场[1]的方程,要么由于方程形式的复杂性,要么由于边界条件的不易求解性,很难得到问题的解析解[2,3];为了满足实际需求,多采用数值方法近似求解。

汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1~0.16 m^(3)/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。

线上线下混合式教学在流体输送与传热“示范课”中的应用

依托慕课(MOOC)进行线上线下混合式教学,充分利用信息时代的技术进行流体输送与传热“示范课”建设,对于概念抽象、原理难懂、公式计算繁多的化工类课程教学具有重要意义;提升了学生的自主学习能力和学习的积极性,取得了较好的教学效果.

聚光太阳能电站中氯盐作为传热流体的研究进展

太阳能是地球表面最丰富的清洁可再生能源,太阳能利用是全球可再生能源发展战略最重要的组成部分,将聚光太阳能发电(CSP)与热能储存(TES)耦合产生可调度的清洁电力是实现能源低碳转型的重要途径之一。太阳能光热电站的能量转换效率和功率成本是上述技术的制约因素。以熔融盐为代表,开发具有更高工作温度(>565℃)的热能储存(TES)/传热流体(HTFs)系统是提升太阳能光热发电效率的重要技术途径。其中,氯盐被认为是下一代最有希望实现更高效率和更低成本的TES/HTF体系之一。基于目前氯盐的研究现状,本文探讨了氯盐的基础研究和当前的发展策略,主要包括氯盐的热性能、腐蚀机理和缓解腐蚀的策略。分析结果表明,熔盐的最大工作温度是决定TES系统效率的关键。然而,金属结构材料在熔盐中的腐蚀限制了氯盐的发展。在高温熔盐中,抑制金属结构材料腐蚀的主要手段为氯盐提纯和加入缓蚀剂。

一种流体流过管束传热的综合性能评价方法

对于流体流过管束的换热过程以给定换热面积使换热量最大为条件导出经济结构尺寸与换热参数间的关系式 ,以及以过程中相对火用损失率最小为条件导出该流动换热过程最佳运行参数的表达式。联立上述两个关系式并借助于换热准则关系而得出结构尺寸、流动特征与换热性能间的综合优化准则关系式 ,以此作为性能分析与评估的判据。这样的综合性能评价方法可以在热设备传热过程的设计阶段完成 ,从而避免进行滞后的结构与性能间的评估。

传热流体动力斜齿螺旋纽带自动清洗技术

现有的热流体动力塑料光滑纽带不能用于低流速传热设备的自动清洗,为此研制了一种强化自动清洗力矩的斜齿纽带。其原理是在纽带表面上以一定间距排列反对称斜齿,被导向的传热流体对纽带的不对称反作用力形成一个旋转力矩。与现有光滑无齿的自转纽带相比,斜齿型纽带自转清洗力矩增大了75.48%～101.57%,传热系数提高了一倍,具有广阔的应用前景。因此,这种新技术很适合用在0.4m/s以上的低流速传热设备中进行自动清洗保洁和传热强化。

计算机数值仿真高粘变物性流体管内传热分析

高粘变物性流体传热过程在生产中广泛出现 ,其对产品质量、能耗等有重要影响 ,深入探讨高粘变物性流体流动传热规律有重要意义。文中采用SIMPLER方法 ,以苯乙烯 -聚苯乙烯物系为例 ,对高粘假塑性流体管内传热进行了仿真计算。结果表明 ,压力降受物性影响较大 ;

CFD项目驱动《计算流体力学与传热学》课程教学改革探究

本文分析了《计算流体动力学与传热学》课程教学中存在的问题,发现学生缺乏对此课程的学习兴趣、学生缺乏对数值计算基础理论的掌握、学生的成绩评价方式较为单一等,然后,从搭建远程CFD仿真平台、开发《计算流体力学与传热学》教学项目、改革考核方式3方面进行教学改革,并以“相变蓄热特性数值计算”专题为例,介绍了CFD项目驱动实践教学的具体方法,有助于高等学校工科能源动力类和化工类等专业应用型人才的仿真能力和创新思维的培养。

阶梯凹槽管的流体流动与传热特性的数值模拟

提出了一种阶梯凹槽强化管,采用SST k-ω数值模拟方法,对比研究了阶梯凹槽管和光管的传热、流体流动阻力性能差异,研究了阶梯凹槽管的几何尺寸对流体流动与传热性能的影响。结果表明:阶梯凹槽管对近壁处的层流底层有较好的扰动作用,其强化换热综合性能明显好于光管,传热强化明显。阶梯凹槽管比较适合于Re<10000流体的低Re场合。相应地,e/d大约在0.10、s/d大约在0.44、p/d大约在1.50较为合适,此时,在相同泵功率下阶梯凹槽管比光管多传递40%以上的热量,且Re越小多传递的热量越多。

“流体力学与传热学”课程教学改革实践

基于新工科背景对“流体力学与传热学”课程进行教育教学改革,在设定课程建设目标、分析课程教学存在的问题的基础上,分别从课程思政建设、线上课程资料库建设、“课堂教学+课内实验+项目训练+线上学习”的线上线下混合式教学模式探索、流动与传热数值仿真项目式教学设计、设计性创新性教学实验开发、多元化考核模式建立等方面开展了课程教学改革探索。课程教学为学生搭建了工程创新实践平台,将流体流动传热理论与工程实践紧密结合,学生的创新能力和实践能力得到了切实提高,为学科基础课程建设提供参考和借鉴。

变压器强油导向冷却方式的流体及传热分析

根据流体力学原理计算了强油导向绕组的流体场,根据竖直油道、水平油道油流速度求出对流换热系数及绕组温升。依据不同绕组结构的阻力特性,调整各个绕组间的流量分配,使之充分合理利用流量,并与绕组损耗和热负荷密度相匹配,使不同绕组温升均衡分布,同时适量控制油流速度,避免油流静电的发生。最后,对整个冷却系统的阻力特性进行分析,确定冷却器容量及油泵性能是否满足要求。

线聚焦光热发电传热流体的优化选择

基于12 MW熔盐菲涅尔光热发电工程,比较了二元熔盐相对导热油作为吸热介质的优势,重点分析了低熔点熔盐相对二元熔盐在线聚焦光热发电中电站防凝运行方面的优势。指出采用熔盐作为吸热介质,因提升了汽轮机主蒸汽的温度,较导热油可获得更高的热电转换效率,同时简化了发电工艺流程;采用低熔点盐作为吸热和储热介质,可降低系统防凝成本、减小储热系统设备投资,同时可减小系统运维风险。

基于OBE理念的流体力学与传热学教学改革

流体力学与传热学是机械工程专业的基础课,课程理论性强,知识点繁多,传统的教学方式并不能满足当前的教学需要。本文在分析流体力学与传热学课程教学现状的基础上,以OBE理念为指导,结合应用型本科高校的人才培养要求,从教学大纲、教学内容、教学过程、课程考核评价机制等方面就“流体力学与传热学”课程的教学改革进行了探索。

基于OBE的流体力学与传热学教学研究与实践

流体力学与传热学课程是机械类专业学生从事流体、能源机械相关工作的重要基础课,课程涉及知识点多、理论性强、难度较大,教学效果急需提高。开展问卷调查分析学情,结合OBE教学理念,针对流体力学与传热学理论知识多、内容抽象、教学难度大、专业联系不紧密、学生自制力不强、学习主动性不足的教学现状,从修订教学大纲、选取教材、改进教学过程、优化考核评价等方面进行教学改革与实践。通过教改前后的对比,发现通过OBE教学改革,提高了教学效果,促进了课程支撑的毕业要求达成度的实现。

新工科背景下流体力学与传热学课程教学改革探讨

通过分析流体力学与传热学课程在教学中存在的问题,针对这些问题探讨了该课程在教学过程中的一些具体做法,认为可从制订与专业适宜的教学大纲、梳理教学内容、选择合理教学方式、优化考核机制等方面入手,对该课程的教学实践过程有一定的参考价值。

“互联网+”背景下流体力学与传热学基础课程三位一教学实践探讨——以换热器换热为例

本文针对“流体力学与传热学基础”课程中流体力学和传热学相互独立,缺乏联系,公式抽象等特点,引入三位一体的课程教学实践,尝试依托泛雅学习平台,借助ANSYS仿真软件,通过课前让学生建立换热器模型,课堂上结合教材中的理论及公式,讨论分析换热器的流场分布和温度分布的换热情况,得出如何强化换热的结论,课后让学生利用软件进一步验证结论,并上传泛雅平台,构建教学内容、泛雅平台和仿真三位一体的课程教学实践。

吸附式制冷单管吸附床传热传质的数值模拟及分析

建立氯化钙—氨吸附式制冷单管吸附床传热传质模型 ,采用数值方法对该模型进行了求解 ,得出不同工况下的温度场 ,讨论了吸附床的有效导热系数、接触热阻、流体传热系数等对解吸量及制冷功率的影响。结果表明 ,提高吸附床导热有效导热系数 ,减小接触热阻可有效地改善吸附床的性能 。

电池架导热系数对水下航行器电池舱段内部发热和传热过程的影响

对锂/亚硫酰氯电池在水下航行器电池舱段中的发热和传热过程进行理论分析,在给定的工况下,对电池舱段内部发热和传热过程进行试验测量,利用FLUENT软件仿真分析了电池架导热系数对电池舱段内部温度随时间的变化规律和温度分布云图的影响.结果表明,电池舱段内部最高温度随着电池架导热系数增加而逐渐降低;采用铝基电池架能够满足该型号水下航行器在温度控制方面的工况要求(≤70℃),且具有一定的温度裕量.