往复压缩机压缩和膨胀热力过程研究

根据变质量热力学的基本原理,建立了在气体泄漏和不稳定传热耦合作用下的往复压缩机气体压缩和膨胀热力过程的数学模型,采用计算机对其进行数值求解,并分析讨论了传热、质量泄漏及其耦合作用对气体压缩和膨胀热力过程的影响。通过与实验测试结果的比较证明了所建立的压缩和膨胀过程数学模型的正确性,有助于更精确的描述往复压缩机的压缩和膨胀过程。

海风辐合线对雷暴系统触发、合并的动热力过程

利用加密自动气象站和雷达监测资料,结合VDRAS资料(其时间分辨率12 min、水平垂直分辨率分别是3和1 km左右),分别针对单纯海风辐合线触发和海风辐合线与已有雷暴系统合并的两个实例,揭示海风辐合线对雷暴系统影响的动力和热力过程。结果表明:(1)在环境系统风很弱时,天津沿海海风伸入内陆的移速约为15~18 km·h^(-1),且海风过后,气温降低、湿度加大。(2)海风辐合线配合地面高不稳定区,从而触发和加强了雷暴系统,对雷暴系统的预警时间可达2 h。(3)雷暴单体在海风辐合线附近产生,这与倾斜海风锋锋面(向海洋一侧倾斜)上的中尺度垂直环流相对应。(4)海风辐合线与雷暴系统合并后,雷暴系统强烈发展是由于海风辐合线附近积聚着水汽,同时也是辐合上升运动大值区的缘故。

锅炉受热面热力过程通用数学模型

建立了锅炉受热面热力过程通用数学模型。该模型的通用性包括三个方面：１）受热面动态计算与静态计算间的通用性；２）单相受热面与双相受热面间的通用性；３）模型在热力过程实时仿真及工程定量分析间的通用性。

船用蒸汽蓄热器非平衡热力过程

船用蒸汽蓄热器作为舰船上弹射装置的重要组成部分,具有充、放汽时间短,短时间内蒸汽消耗量大等特点,其运行特性直接关系到弹射装置能否安全、稳定运行。建立了船用蒸汽蓄热器实验系统,以过热蒸汽作为充汽汽源,进行不同工况下的充汽、放汽及连续充放汽实验。实验结果表明:蓄热器充汽(放汽)过程中,其压力呈现先急剧上升(下降)后随充汽(放汽)阀门关闭下降(上升),最终趋于稳定的强烈的非平衡热力过程;由非平衡热力过程导致的压降比随单位时间内充入蓄热器能量的提升而加大;蓄热器内温度变化滞后于压力变化,水温变化滞后于汽温变化。蓄热器非平衡热力过程研究可为蒸汽弹射系统的安全运行提供一定的技术支撑。

干气密封螺旋槽内润滑气膜的热力过程

基于滑移边界条件下的雷诺方程,不考虑密封环的变形,通过PH线性化方法、迭代法求解获得了气膜压力函数式.根据气膜微尺度流体流动过程中的熵变方程,得到了螺旋槽内气膜温度场分布.考虑微槽道内气流在不同阶段的熵变过程,分析了气膜温度场在不同多变指数下的分布规律,进而在不同多变指数下计算出密封环的热弹变形量及气膜厚度近似表达式,利用广义雷诺方程求解热弹变形下的气膜压力分布.在不同多变指数下对泄漏量进行计算并与无变形时的理论泄漏量进行比对.结果表明:随着气体从外径流入内径,槽内温度先升高后降低,密封环的变形量先增大后减小,泄漏量随变形量增大而变大,从而对密封性能产生影响.试验验证了泄漏量在采用不同多变指数时更接近于实际工况.这为螺旋槽干气密封的优化设计奠定了理论基础.

往复压缩机气体压缩热力过程研究

建立了往复压缩机压缩过程中伴有气体泄漏和不稳定传热耦合作用下的变质量系统气体压缩热力过程的数学模型,应用龙格-库塔法对其进行数值求解,并分别讨论了传热、质量泄漏及其耦合作用对气体压缩热力过程的影响。结果表明:气体质量泄漏对压缩热力过程影响较大,延长了压缩进程,在示功图上其过程线较为平坦。通过数值计算结果与实验测试结果的比较证实了所建立的压缩过程数学模型的正确性,所得到的压缩热力过程更符合往复压缩机的实际工作过程。

转子发动机热力过程数学模型

对转子发动机缸内燃烧过程进行分析,建立转子发动机热力过程数学模型的基本微分方程,并分阶段对方程进行简化,得到压缩期、燃烧期、膨胀期和换气期的质量和能量方程;以Matlab软件的Simulink为平台对单转子发动机热力过程进行仿真模拟,并将仿真结果与J.Abraham等所得结果进行比较。研究结果表明:仿真结果与J.Abraham等所得结果有一定偏差且滞后约4-,但最大偏差不超过7%,证明所建立的数学模型可用于模拟仿真转子发动机的运行状况。

温差发电的热力过程研究及材料的塞贝克系数测定

建立了半导体温差发电器件的基本模型;从稳态的热传导方程出发,对发电器件进行了热力学分析,推导出P型和N型半导体内部的温度分布函数及输出功率和发电效率的表达式;测定了一种Bi-Te-Sb-Se半导体热电材料在低温下的塞贝克系数随温度的变化关系,绘制了曲线并进行数值拟合;结果表明,该种半导体热电材料在低温下性能不佳,需改进配方或生产工艺方可使用。

海冰的热力过程及其与动力过程的耦合模拟

研究和讨论了海气相互作用过程中海冰演变的物理过程；大气和海洋对海冰的热力作用以及冰内物理过程；大气和海洋热力学参数对冰厚和密集度等协请参数的影响和上述物理过程的数学处理。计算了冰面与水面能量收支，并分析海体热力增长函数的特征；将热力模式与动力模式连接构成热动力模式。对渤海1989－1990年度海冰进行数值模相。结果表明，考虑热力过程的热动力模式，对类似于1990年2月12－18日海冰融化过程显示出明显的优越性，模拟结果与卫星和海上观测相符合。

渤海海冰热力过程处理

针对渤海海冰的生消漂移规律，以及对海冰数值模式延长预报时间、增强预报时效的要求，本文推导了与之相适应的海冰热力学过程的数学描述。并在考虑海冰中短期变化规律的基础上，对太阳短波辐射、净长波辐射及海洋热通量，提出以日平均量代替一个时间步长内的平均来进行处理的方法。个例研究表明该方法有较好的模拟能力，这为海冰数值预报延长预报时效提供了有效的保障。

机械蒸汽压缩浓缩渗滤液热力过程数值模拟

介绍了我国渗滤液的基本成分及处理方法,着重分析机械蒸汽压缩浓缩渗滤液的热力过程,以质量、能量方程建立相应的数学模型。阐述了渗滤液入口温度与换热器面积的关系、蒸发倍数与蒸发器面积、压缩比的关系。结果表明:环境温度的提高有利于降低机械蒸汽压缩系统的投资成本。提高蒸发倍数,需要增加相应的压缩机功耗,提高整个系统的运行费用。

TFE-E181双吸收热变换器热力过程分析

以TFE-E181(三氟乙醇-四甘醇二甲醚)为工作流体,采用一种新的溶液循环方式研究了大温升、双吸收式热变换器的热力循环性能.计算结果表明,与传统循环相比,该双吸收热变换器不仅具有更宽的操作范围,而且具有更高的性能系数和灯用效率,发生器产生的单位质量工质在吸收器中输出的热量和输出的灯用也更高,其提高的幅度随吸收温度的增高而变大.当温升为60℃时,其性能系数为0.22,灯用效率为0.45,单位质量TFE的制热量为130kJ/kg.同样条件下,以H2O-LiBr为工质对的双吸收式热变换器,其性能系数为0.32,灯用效率为0.66,单位质量的工质水的制热量为1250kJ/kg.此外,还分析了吸收温度、吸收蒸发温度对系统的性能系数、灯用效率、循环倍率、分流比的影响规律.

汽轮发电机蒸发冷却系统的热力过程及评价

汽轮发电机定子绕组中的蒸发冷却系统(evaporative cooling system,ECS),是以泵为驱动装置的强迫循环,其循环特点与常规制冷循环有着本质不同。利用热力学第二定律对ECS的热力过程进行了分析,讨论了系统热负荷和介质流量对ECS不可逆程度的影响,分析了ECS的功损,得出ECS的不可逆性受到换热温差、两相流动特点等多方面因素的影响,ECS自身产生的有用功也成为实际驱动力的一部分。针对ECS的独特性,提出了相应的循环性能评价函数,为ECS的实际应用及优化研究提供了一定的理论参考依据。

电站热力过程全工况全范围控制仿真研究系统

针对火力发电厂控制的复杂性，研制了一种基于火电站机组分析模型的全工况全范围控制仿真研究系统。该系统具有进行系统特性分析、系统辨识、多种控制模型研究、实际控制系统与模型连接等功能，同时利用多种建模手段建立高精度机组模型，便于控制系统试验研究和热力系统分析。该系统方便灵活，完善可靠，可为各项试验研究提供保证。

一种海冰热力过程参数化方案

由于海冰热力过程太复杂，难于精确计算冰面和水面热量收支方程中的每一项，并且净热量收支比每项小得多，因此难以确定海冰热力一动力模式中的净热通量。本文根据渤海的水文气象观测，详细分析了太阳短波辐射、长波辐射、云量、感热和潜热等对海冰热力增长函数的贡献，给出了一种海冰热力过程的参数化方案。并选取２个典型的个例进行了对比研究。模拟结果表明，该参数化方案能较好地模拟渤海海冰的热力过程。

电塑性摩擦焊接热力过程研究

探讨了强电场环境下LY12铝合金摩擦焊接的热力过程,并采用多元线性回归法计算了LY12铝合金初始摩擦系数。结果表明,强电场的引入降低了摩擦焊接初始峰值扭矩和平衡扭矩,且电场强度越大,摩擦焊接初始峰值扭矩和平衡扭矩值越低,焊接接头的轴向缩短量越大,而电场环境下摩擦焊接界面的最高温度则与无电场作用时基本相同;此外,LY12铝合金的初始摩擦系数随摩擦界面温度升高而增大,随摩擦压力的增大而降低,有电场作用时的数值较无电场时略低。

气闸舱泄复压热力过程研究

为满足航天员出舱活动的需要,出舱活动飞船气闸舱在满足载人飞船密封舱一般要求外,还需经历泄压和复压两个热力过程。伴随气闸舱的泄复压过程,舱内空气因泄压而发生热力膨胀降温现象,因复压而出现热力压缩升温现象;复压用气瓶在气闸舱复压过程中压力急剧降低也出现降温现象,其降温程度将影响气闸舱复压后舱内温度水平。运用热力学方法对气闸舱泄复压热力过程进行分析,并通过地面和在轨飞行试验验证了分析的正确性,本文工作将为后续载人航天器气闸舱的热控设计提供参考。

两相螺杆膨胀机热力过程特性研究

两相螺杆膨胀机在能量回收领域具有较好的应用前景。本文构建了螺杆膨胀机的转子型线,建立了其两相膨胀过程的数学模型,分析了工质压力、质量、干度等参数随主轴转角的变化规律。结果表明:孔口流动损失造成吸气开始及结束阶段均存在压力降低现象,泄漏导致膨胀阶段工质压力从低于理想值增加至高于理想值。吸气结束时吸气腔内工质质量低于理想值,实际输气量由吸气孔口流动损失和泄漏量决定。膨胀过程工质干度随主轴转角的增大而降低,排气开始时工质干度大于理想值。工质入口干度的增加导致输出功率逐渐降低,但单位质量工质的输出功率逐渐增加。

汽轮机性能验收试验中低压缸热力过程线的处理方法

根据ASME PTC6汽轮机性能验收试验规范确定低压缸排汽比焓的计算原则,介绍了目前国内外对计算低压缸排汽比焓及热力过程线的4种处理方法,并对各种方法的优缺点进行了具体的分析。针对某一具体机型,给出了4种处理方法的计算结果,并在实际试验计算中对各种处理方法的具体应用提出了建议。

CO2滑片膨胀机热力过程试验研究

为了提高制冷系统的效率，研制了滑片膨胀机，以替代跨临界CO2制冷循环中的节流阈．利用膨胀机气缸上2只相隔一定角度的压力传感器，获得了工作腔内压力随转角变化的完整曲线（p-θ图），并通过p-θ图分析了膨胀机的内部热力过程．结果表明：研制的滑片膨胀机能够实现连续、稳定的膨胀过程，但严重的内部泄漏使得膨胀过程中的压力下降非常迅速，并导致过度膨胀现象发生；