单井U型地埋管换热器传热特性与热渗耦合特性分析

在“双碳”目标下,浅层地热能供暖(冷)作为一种新型的清洁能源利用形式得到广泛使用。为提高浅层地热能的利用效率,以我国北方某综合能源供暖(冷)项目土壤源热泵系统为研究对象,构建单井U型地埋管换热器的三维非稳态传热模型,并利用Fluent软件分析其传热特性与热渗耦合特性。选取4.0,4.5,5.0 m等3个不同埋管间距和106.0,113.0,120.0 m等3种不同埋管深度,对地埋管换热器的换热总量及单位井深换热量分别进行对比分析。分析结果表明,埋管间距为4.0 m、埋管深度为106.0 m时,单井地埋管换热器的换热效果最佳。对无渗流和有渗流及不同渗流速度下地埋管换热器温度场进行对比分析,结果表明,地下水渗流会对地埋管换热器换热效率带来正向影响,并且随着渗流速度的增加,换热效果更好。上述分析为实际工程的地埋管方案设计提供参考依据。

非对称热渗流域多孔介质中的关键问题及研究方法

分析了在非对称热渗流域多孔介质中热渗流—力学耦合的几个典型问题 .根据Biot理论给出了在弹塑性多孔介质中热渗流—力学耦合问题的基本方程 ,论述了非对称域问题中热渗流方程的解耦形式 .讨论了热流体在多孔介质内的迁移、热渗透系数空间尺度效应、热渗流模型的物性系数及影响。

地下含湿岩土热渗耦合模型及换热埋管周围土壤温度场数值模拟

考虑了地下水的渗流作用和U型换热埋管的实际形状,建立了U型管地下换热器管内流体以及周围土壤热渗耦合物理数学模型。模型将土壤视为均匀的、各向同性的饱和多孔介质,土壤中水的渗流视为二维。管内湍流流动采用Realizable k-ε模型,数值计算采用Fluent软件。给出了管内流体以及周围土壤的温度分布数值模拟结果,分析了土壤中水的渗流对传热过程的影响、U型管两支管的热短路作用及回填材料对土壤温度场的影响。所得结论对地下换热器的设计具有理论意义。

垂直U型埋管换热器准三维热渗耦合模型及其实验验证

为了探讨热渗耦合对土壤源热泵地埋管换热的影响,基于多孔介质传热传质及地下水渗流理论,通过耦合竖直方向一维流体模型与水平面内土壤二维非稳态热渗耦合模型,建立了考虑地下水渗流影响的准三维U型埋管热渗耦合模型。基于模型的数值求解,探讨了土壤热物性及地下水渗流对埋管换热特性的影响。结果显示:土壤导热系数与比热容的增大均有利于加强埋管的换热,且地下水渗流的存在有利于强化地下埋管与周围土壤间的换热能力,提高土壤源热泵系统的运行效率。实验验证表明,所建模型具有一定的预测精度,可为地下埋管换热器传热特性的研究提供理论基础。

热渗耦合作用下U型埋管换热器的数值模拟

针对土壤耦合热泵地下U型换热埋管,建立了管内流体以及换热器周围土壤热渗耦合物理数学模型。所建模型考虑了U型管的实际形状,土壤考虑为饱和多孔介质,管内湍流流动采用R ea lizab le k-ε模型。采用F luen t软件对模型进行模拟计算,得到了管内流体以及周围土壤温度分布。分析了土壤中水的渗流对传热过程的影响,并对考虑渗流作用时不同土壤物性对单根U型垂直埋管换热器周围土壤温度场进行了模拟计算与分析。

土壤热渗耦合作用下U型埋管换热器换热特性数值模拟

建立了管内流体流动及周围土壤热渗耦合传热的垂直U型地埋管换热数理模型,采用数值方法对有渗流和无渗流工况下的土壤温度场分布、埋管出口温度、不同渗流速度下的单位井深换热量进行了模拟计算分析。结果表明,地下水渗流作用能减小埋管出口升温幅度,在埋管入口平均温度为33℃时,有渗流工况下的埋管出口平均温度为29.91℃,无渗流工况下的埋管出口平均温度为30.85℃。单位井深换热量随渗流速度的增大而增加,当地下水渗流速度为10 m/a和400 m/a时,与无渗流工况相比,单位井深换热量分别增大了约6.33%和71.33%。

热渗耦合作用下地下埋管换热器的传热分析

为确定地下水渗流对U型地下埋管换热器的影响,基于热渗耦合作用下的数学模型,采用整体求解方法求得管内流体、地下埋管换热器及周围土壤的温度场数值解。分析了地下水渗流对传热过程的影响,结果表明地下水流动对原温度场的影响明显,而且地下水流速越高影响越大。进一步分析了有渗流时不同土壤类型对地下埋管换热器的影响情况,在饱和状态下导热系数是主要的影响因素。

滋肾清热渗湿方治疗慢性肾炎并尿路感染72例

滋肾清热渗湿方治疗慢性肾炎并尿路感染７２例江苏省中医院全国中医肾病医疗中心（２１００２９）盛梅笑指导：邹燕勤关键词慢性肾炎，尿路感染，滋肾清热渗湿方慢性肾炎患者合并尿路感染临床并不少见，其中医病机特点为邪实正虚。若伴发的尿路感染得不到及时控制，迁延反...

热渗氢后309L和347L钢堆焊层的低频疲劳特性

研究了经高温高压渗氢后 ,30 9L 和 347L 不锈钢堆焊层短裂纹的低频疲劳特性。并用 da/d N=C(ΔJ) n 计算了裂纹扩展速度和门槛值。结果表明 ,经热渗氢后 ,30 9L和 347L堆焊层裂纹扩展的门槛值 (ΔJth)分别从空气中的 196× 10 - 6 MN/m和 35 5× 10 - 6 MN/m,下降为 144× 10 - 6 MN/m和 2 5 2× 10 - 6 MN/m;da/d N～ ΔJ曲线也比空气中的向左移 ,提高了裂纹扩展速度。

考虑热渗效应的高温管道-饱和地基相互作用研究

高温管道运输是海洋油气输送最常采用的方式之一,其中高温管道-地基相互作用机制是热屈曲可控设计的关键。管道温度变化不仅引起周围海床地基强烈的热水力耦合作用,还诱发孔隙水在温度梯度下发生迁移,表现出显著的热渗效应。基于OpenGeoSys有限元分析平台对高温管道与考虑热渗效应的饱和地基相互作用问题进行研究。基于质量方程和能量方程,推导了热渗效应影响因子理论表达式并提出了临界影响因子,界定了常见土-水参数下热渗系数临界值;通过OpenGeoSys分析平台二次开发嵌入热渗效应,建立了高温管道-饱和土相互作用模型,能够考虑管-土间的水热耦合作用和土体的热渗效应。通过与解析理论对比验证了所建模型的有效性,随后基于热渗影响因子和数值分析,探讨了热渗效应对管-土相互作用的影响程度,并详细分析了不同输油温度、不同初始埋深管道在运行期管周海床孔压和竖向位移的发展。结果表明:土体临界热渗系数为4.3×10^(-12)m^(2)/(s·K),为实际工程中是否考虑热渗效应提供了评估依据;热渗效应对土体孔压峰值影响甚微但会引起显著的稳态负孔压,提出的热渗效应影响因子确定了该负孔压幅值与峰值的比例关系;管道运行中温度往往诱发土体弱化和负孔压对管道稳定产生不利影响,并随输油温度、3 D埋深内的增加而加强(D为管道直径),3 D以上埋深热渗效应的影响差异不显著。

考虑热渗效应的有限热源固结近似解

通过建立考虑热渗效应和热流固耦合效应的饱和土体固结方程,研究了无限长圆柱热固结问题.利用Fourier和Laplace变换及其逆变换,给出了热固结问题的解析解;然后对空间内无限长圆柱形热源问题进行研究,得到非等温条件下柱体周围饱和土体温度、孔隙水压力的近似解,并总结其规律,分析了热渗系数、固结系数对温度作用下土体固结的影响.

热渗温度对表面Al合金化Nd-Fe-B烧结磁体的性能及结构的影响

采用表面热渗Al工艺,实现了对Nd-Fe-B烧结磁体的表面保护和优化高温磁性能。通过在Nd-Fe-B烧结磁体表面热渗Al,在磁体表面形成了与基体冶金结合的致密的Al合金层。在Al合金层的保护下,表面热渗Al磁体的耐腐蚀性能得到了明显改善且磁性能保持良好。在高压加速老化测试168 h后,Al-700磁体的单位表面积增重量(3.40 mg·cm^(-2))远低于基体(14.28 mg·cm^(-2))。利用电化学工作站测试了表面热渗Al磁体的极化曲线,其腐蚀电流密度值较基体明显降低。显微组织分析表明,Al合金化层的厚度随热渗温度的增加而增加。在700℃的热渗温度下,晶界内形成了均匀连续的富Al相,从而获得了较优异的综合性能。根据XRD相分析,热渗过程中,随着温度的升高,Al、Fe和Nd原子在合金层中相互扩散越剧烈,磁体表面相继形成Al-Fe相和Nd-(Al,Fe)相。该研究为提高Nd-Fe-B烧结磁体的耐蚀性能和性价比提供了新的思路。

考虑热渗效应的有限长圆柱热固结解

在作者已建立的饱和多孔介质耦合非线性热弹性理论基础上,考虑热渗效应,建立了饱和多孔介质耦合热弹性固结方程,并推导了有限长圆柱热固结问题的解析解,进而以温控三轴试验的试样为例进行了算例分析,同时利用COMSOL软件进行了数值模拟,并将解析结果和数值结果进行对比.结果表明:在不排水条件下,影响试样最终孔压大小的参数是:土的泊松比>弹性模量>水的体膨胀系数,渗透系数对孔压变化影响不大,考虑与不考虑水土压缩性不影响孔压的计算;相对线弹性情况,考虑非线弹性膨胀系数随温度变化时的孔压有所下降,轴向应变变化很小.

热渗耦合作用对温室埋管加热土壤的传热影响

考虑到植物灌溉时,水流动对日光温室浅层地中热水管增温土壤效果的影响,建立了温室土壤加热埋管及周围土壤的热渗耦合模型;研究水渗流对地埋管加热土壤温度场分布的影响.结果表明:埋管埋深、平均进回水温度和管间距对埋管加热土壤的影响显著,管道内水流速≥0.10,m/s时,埋管上层温度变化不大.

SKD61钢热渗铬及淬回火组织性能研究

以固定的渗铬配方、温度和时间,对SKD 61钢进行渗铬处理及渗铬后的淬回火处理;通过硬度测试、附着性分析和耐磨性试验,对渗铬处理后的试样进行机械性质差异分析;利用X射线衍射分析仪(XRD)与扫描式电子显微镜分析钢材的渗层微观结构。分析结果表明:渗铬后SKD 61钢在渗层区的碳化物组分为Cr_(23) C_(6)、Cr_(7)C_(3)、Cr_(3)C_(2),淬回火并不能改变物理相态;经过淬回火后,渗铬层的硬度、膜厚等也无明显改变,但基材的硬度值会提升,渗层硬度和基体硬度的过渡较为平稳,渗层和基材具有更好的结合力,且耐磨性更好。

多层地质与热渗耦合环境下U型地埋管换热性能研究

以重庆某工程实际地层环境为依托,建立管内流体流动及周围土壤热渗耦合传热模型,采用数值方法对有无渗流工况下的埋管出口温度、单位井深换热量、钻孔壁过余温度进行模拟计算分析。结果表明,连续运行7天工况,渗流速度为5×10-6m/s时,热渗耦合模型比纯导热模型的单位井深换热量提高10.74%;间歇运行工况下,单位井深换热量随着运停比的增大逐渐减小,较连续运行的单位井深换热量增加11.9%。

表面热扩渗技术在金属双极板表面改性中的研究进展

燃料电池因其环保和资源利用率高等优点近年来备受关注,对改善全球环境具有重要意义。双极板是燃料电池的重要组成部分,目前燃料电池中大多数的双极板为石墨双极板,其厚度大、加工成本高、柔韧性较差,而金属双极板是替代石墨双极板的最佳材料,其易于加工、成本较低。目前对金属双极板表面制备涂层的研究最为广泛,然而大多数涂层方法工艺复杂,容易形成缺陷,且对燃料电池商业化来说过于昂贵,因此可以通过对金属双极板进行热扩渗改性以满足其服役性能。介绍了不同金属双极板的表面改性技术,列出了不同种类的热扩渗改性技术,重点概况了热扩渗工艺以及耐蚀、导电性能。分析结果表明,对于热扩渗工艺,在制备双极板时应选用合适的温度,以减小或消除形变对双极板的影响;制备出均匀、致密且组织单一的热扩渗层可以明显提高金属双极板的性能;在空气和模拟燃料电池溶液环境中形成的氧化膜和钝化膜同样对金属双极板的性能具有重要影响。在金属双极板表面进行热扩渗改性研究,以提高其耐蚀性、导电性及服役稳定性,同时开发出新型复合工艺,对推动金属双极板在燃料电池的应用至关重要。

响应面优化复合糖液配方对非热渗糖工艺处理杏脯的影响

该实验以新疆特色林果李光杏为原料,为解决杏脯加工步骤繁多问题,采用配比复合渗糖溶液,将硬化、护色、渗糖、防腐简化为复合渗糖溶液,同时进行非热渗糖处理,旨在研究鲜杏果果脯最佳非热渗糖配方。研究利用单因素试验结合模糊数学感官模型,以感官品质、理化性质、营养成分为指标测定复合溶液结合冷渗处理对果脯品质的影响。设计响应面法优化试验、进行数据的处理和分析。结果表明:复合溶液渗糖配方为:1.0%CaCl_(2)+0.8%护色剂(0.20%L-半胱氨酸+0.20%抗坏血酸+0.60%柠檬酸)、糖稀液(白糖烯:砂糖=2:8)(以上比例均按质量分数计算)。该配方进行低温冷渗处理后杏脯的模糊感官得分为84.10,硬度3636.50 g,总糖含量为39.20%,可滴定酸含量为1.52%,维生素C含量为6.60 mg/100 g,色差值为38.41,POD酶活性为1.72 U/g、PPO酶活的相对活性是1.21 U/g。综上所述,该条件处理的杏脯相较传统工艺能提高营养物质保留率,提升感官特性,具有良好鲜杏风味,品质最佳。该研究为果脯非热加工处理提供理论依据。

镁合金表面热扩渗金属防护层的制备与性能

镁合金是一种轻质结构材料,将镁合金应用在交通工具中,可以降低其整体质量和能源消耗,同时提升其机动性能和续航能力。然而,镁合金易腐蚀,需强化其耐蚀性。表面扩渗法是一种常见的镁合金表面强化方法。在一定温度下,扩渗剂中的金属元素向镁合金表面传输,并形成一层防护层。首先介绍了几种常见的镁合金表面扩渗法,继而介绍了镁合金表面热扩渗的主要影响因素,然后介绍了采用这种方法制备的扩渗层的性能。在镁合金表面热扩渗形成的典型扩渗层厚度可达数百微米,同时扩渗层硬度和耐蚀性相对基体有明显提升。表面热扩渗可对镁合金进行有效的表面强化。

表面微织构协同热扩渗技术改善材料表面摩擦学性能的研究进展

表面微织构因其能够有效改善摩擦副之间的摩擦学性能而获得国内外学者的广泛关注。通过将表面微织构与热扩渗技术相结合,可以充分发挥2种技术的优点,进一步提高摩擦副之间的摩擦学性能,为更复杂环境下的应用提供可能。首先概述了表面微织构的常用加工方法及其所加工的织构类型,系统地归纳总结了表面织构在不同润滑工况下的减摩机理。其次,从不同的表面热扩渗技术入手,分别综述了盐浴渗氮技术、等离子渗镀技术、热氧化技术和化学气相沉积与表面织构的协同作用研究现状,根据摩擦因数、磨损量和表面硬度等性能参数,分析总结了不同复合技术的可行性以及对基体摩擦学性能的影响。相对于单一表面处理技术,复合技术能够进一步提高材料的表面硬度,延长织构的使用寿命。一般来说,复合处理表面的耐磨性显著优于单一技术处理的表面和未处理表面,但摩擦因数受工况的影响较大。最后,对该复合技术的研究发展做出总结,提出不同织构参数和热扩渗参数对基体摩擦磨损性能的影响有待进一步探究,开展极端工况下复合技术的应用基础研究,推动复合技术在摩擦领域的发展。