基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型

对辐射地板传热过程进行分析,提出了基于形状因子的辐射地板传热量计算等效热阻模型.为了验证简化模型的合理性,采用数值模拟计算结果进行验证,并与标准手册中采用的简化模型计算结果进行对比分析.结果表明,当管间距变化范围为50~250mm,换热管上端填充层厚度变化范围为25~65mm及热水平均温度变化范围为25~45℃时,ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差均较大,最大分别为20.2%,30.4%和22.8%,而本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差较小,最大不超过3%;当管间距变化范围为50~200mm,换热管上端填充层厚度变化范围为15~55mm及冷水平均温度变化范围为10~20℃时,ISO标准幂函数计算模型、ASHRAE手册平面肋片模型及地暖设计手册等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差也均较大,最大分别为80.1%,17.7%和16.8%,而本文提出的基于形状因子的等效热阻模型计算结果与数值模拟计算结果相对误差较小,最大不超过2%.

球突翅片的传热流动特性及等效热阻数值分析

为了提高翅片管换热器的传热系数和减小压降,提出了一种球突型翅片,通过数值模拟研究其传热与流动性能,同时应用(火积)耗散理论对其传热的不可逆性进行分析。计算结果表明:与平片相比,其传热能提高26.21%～39.53%,而阻力系数仅提高16.62%～27.04%,同时综合性能增加16.54%～32.56%;这说明该翅片具有高传热系数低压降的特点,是一种性能优良的翅片。通过(火积)耗散分析可以看出:球突翅片的等效热阻减小,其传热的不可逆性减弱。

膨胀型钢结构防火涂料分段等效热阻的确定

在总结分析膨胀型防火涂料隔热性能评价方法的基础上,提出了分段等效热阻的概念,即用热阻值的大小综合反应涂料的导热系数和膨胀厚度的变化,根据膨胀型防火涂料的反应特点,将涂料的热阻分为膨胀前和膨胀后两个阶段分别进行计算,并提出了计算分段等效热阻的方法。对2种型号的膨胀型防火涂料进行了标准条件实验,用分段等效热阻模拟的试件温升与实验结果相一致。分段等效热阻可以作为不同型号防火涂料隔热性能的评价依据,为更准确地进行钢构件的防火设计提供数据参考,并可以辅助分析防火涂料的防火机理。

重庆地区反射隔热涂料等效热阻测算

建筑反射隔热涂料作为一种新型节能材料,在夏热冬冷地区的建筑中已有较为广泛的应用。通过对体形系数在0.34～0.44范围内不同类型的建筑进行能耗测算,研究分析外墙采用反射隔热涂料时建筑能耗值比采用普通涂料时的增加率,并将其折算为反射隔热涂料的等效热阻,从而提出在重庆地区反射隔热涂料等效热阻取值建议。

基于比等效热阻法的片状填料填充聚合物复合材料的导热性的预测

基于比等效热阻法建立了简化了的片状填料填充聚合物基复合材料的导热模型并推导出了相应的等效导热系数公式。以云母片填充聚乳酸为例,应用有限元软件ANSYS建立了云母体积分数在11%下的聚乳酸/云母复合材料的三维稳态热传导单元模型,并模拟了热流沿云母片厚度方向和径向传递的过程。结果表明,当热流沿云母片轴向方向上流动时,经ANSYS模拟求得的复合材料的等效导热系数和文中推导的公式的所给出的预测值更为接近;当热流沿云母片的径向流动时,随着云母体积分数的增加,复合材料的等效导热系数的预测值呈指数性增长,并且高于ANSYS的计算结果。有限元结果和本文的公式均表明,片状填料填充聚合物复合材料的等效导热系数可分解为是沿热流不同正方向上的贡献,更长的等效导热路径使片状颗粒在填充聚合物后能提供更为出色的导热性能。

膨胀型钢结构防火涂料等效热阻探讨

结合建筑钢结构防火技术规范规定的膨胀型防火涂料等效热阻计算方法,收集各厂家膨胀型防火涂料型式试验报告,计算现有防火涂料的等效热阻值。采用各厂家报告计算的等效热阻平均值,分别进行框架结构主次梁和网架结构防火验算,计算值大于平均值。统计耐火极限2h防火涂料的涂料厚度,均小于最大建议施工厚度7mm,建议各厂家提供可施工最大厚度的型式检验报告,为工程设计人员确定合理的等效热阻提供依据。

磷石膏空腔模无梁屋盖等效热阻理论分析

磷石膏空腔模无梁楼(屋)盖是以预制磷石膏空腔模为永久性施工内模的整体现浇空心板,具备混凝土用量优于实体板、结构高度小、施工便捷等优势,但对该类新型结构体系的热工性能研究尚鲜见报道,热工设计参数的缺乏阻碍了该结构体系的进一步推广应用。本文以T形截面双向密肋式磷石膏空腔模无梁屋盖为研究对象,建立6种截面高度的传热模型及模拟电路,根据等效热阻理论,计算夏季隔热及冬季保温两种工况的等效热阻,并与实心混凝土屋盖、自保温混凝土屋盖对比分析。研究表明:夏季隔热工况的等效热阻比冬季保温工况大;磷石膏空腔模无梁屋盖的保温隔热性能比实心混凝土屋盖好,但其热阻小于自保温混凝土屋盖临界热阻,基于热工性能的截面形式有待进一步改良。

特长水下公路盾构隧道结构防火保护策略及关键参数研究

特长水下公路盾构隧道普遍设置独立排烟道进行顶部集中排烟。现有隧道工程防火技术“护顶不护墙”,顶部设有排烟道时,顶部防火保护施加在烟道板上,而烟道层拱顶管片及车道层两侧管片不施加防火保护,存在安全隐患。根据隧道结构实际可能受到的火灾高温作用,结合管片、烟道板结构相对重要性,提出了新的车道层侧墙管片、烟道层拱顶管片、烟道板结构防火保护策略,即车道层所有结构表面采用RABT火灾升温曲线,烟道层所有结构表面采用基于CFD模拟的火灾升温曲线,耐火极限均不小于2.0h,管片耐火极限由管片混凝土表面及距表面25mm处温度判定,烟道板耐火极限由烟道板的极限弯曲变形量和极限弯曲变形速率判定。基于所提出的防火保护策略,开展数值模拟及耐火试验研究,确定了防火保护技术参数。结果表明:车道层侧墙管片防火保护层等效热阻应不小于0.10℃·m~2/W;烟道层拱顶管片防火保护层等效热阻在排烟口处不小于0.10℃·m~2/W,且随距排烟口距离的增大逐渐减小,距离排烟口16m处减小为零;隧道侧墙常用装饰材料搪瓷钢板在火灾过程中易发生变形而脱落;无防火保护烟道板耐火极限大于2.0h,掺加PP纤维、钢纤维可提升烟道板的耐火性能。

一种简化的高温热管启动模型

热管堆具有体积小、结构紧凑、功率密度高和固有安全性好等优点,被认为是深空和深海任务中最有前途的候选之一。为了研究其启动特性,建立兼顾计算精度及求解效率的热管启动模型至关重要。本文在充分考虑吸液芯区工质的熔化及气液界面处的蒸发和冷凝现象的基础上,建立了基于二维导热的热管壁和吸液芯区热阻网络模型。对于蒸汽区,基于尘气模型(DGM),研究分析了两种不同模拟方式的求解精度和计算效率。通过对不同碱金属热管实验的模拟,验证了模型的准确性。结果表明,模型能较好地模拟高温热管的启动特性,简化的等效热阻模型具有更高的计算效率,其更适合于热管堆系统的启动特性模拟。

基于预测负荷的暖通空调系统优化调度

随着我国“双碳”目标的提出,公共建筑能耗低碳化成为重点研究领域,其中基于冷热负荷预测结果优化供能系统调度策略是实现“按需供能”的有效技术手段。针对公共建筑,基于热阻法构建了冷热负荷预测模型,根据负荷预测结果,采用改进粒子群优化(PSO)算法对复合冷热源供能系统的负载、水网供回水温度和流量、阀门开度以及泵组启用台数进行迭代寻优,以供能系统运行成本、机组寿命和环保性为优化目标提出全工况最佳运行策略。基于研究成果对某公共建筑冬季供热系统进行节能改造,可在满足建筑热负荷、平衡水力工况和延长机组运行寿命的同时,分别实现降低泵组功耗10.66%、系统运行成本21.52%。结果符合理论实际,证明了所提方法的可行性与有效性,为公共建筑的按需供热、节能运行提供了有效参考。

基于热路解析模型的海底电缆动态温度场计算与短时允许载流量评估

准确计算海底电缆动态温度场和短时允许载流量对保障海缆安全运行具有重要意义。针对现有的解析方法无法精确求解海底电缆动态温度场和短时允许载流量的问题,提出一种最优热路解析模型,将海底电缆的本体和埋设环境进行分层建模,推导出可以计算海底电缆外部环境等效热阻、热容的公式;然后采用热电类比法构建海底电缆本体和埋设环境的热路解析模型,并应用控制变量法确定热路解析模型的最优分层数和最优传热半径。最后,以某500 kV型号的交流海底电缆为例,对所提最优热路解析模型进行分析验证。计算结果表明:该最优热路解析模型具有较好的准确性和高效性;基于该模型对海底电缆的短时允许载流量进行评估,计算发现海底电缆短时允许最大载流量与海底电缆的初始稳态电流和过载时间有关。

钢结构膨胀型防火涂料的现状及发展趋势

介绍了建筑钢结构的耐火特性与测试方法,概述了防火涂料的作用机理及其等效热阻,结合基础理论与工程实践,分析总结了市场上各类膨胀型钢结构防火涂料的优点与局限性,结合涂装施工的便利性、成本与周期等因素,对双组分膨胀型防火涂料在建筑钢结构行业的发展趋势进行探讨。

架空导线动态增容的热路法稳态模型

应用动态增容技术提高现有架空导线的输送能力,需要准确计算架空导线的隐含容量。为此,首先分析了架空导线动态增容的基本原理并比较了各种传统动态增容模型的优缺点。然后,根据传热学理论建立了架空导线动态增容的热路法稳态模型,该模型仅需监测导线温度以及环境温度,并根据该模型推导了架空导线允许载流量的计算方法。最后,设计了室内、室外架空导线加载不同阶跃电流的温升实验。实验结果表明:在室内较稳定条件下,随着导线温度升高等效热阻RX逐渐减小,当温升达44°C时RX减小了7.7%;室外实验中根据模型计算的允许电流与实际值相对误差为-1.7%。可见,根据架空导线热路法稳态模型可实现对架空导线隐含稳态载流量的准确评估。

空中飞机红外成像仿真模型研究

从红外辐射和热传导基本定律出发,综合考虑目标实际结构、太阳辐射、天空长波辐射、气动加热及周围环境辐射等因素的影响,依据空中快速目标热辐射特性,分析气动加热对飞机蒙皮辐射的作用,运用等效热阻对内热源部分进行估算,突出发动机传热部分对飞机整体辐射产生的影响,并建立一种可靠实用的空中飞机红外成像仿真模型,仿真过程中结合对空实拍红外图像进行动态调整,目标模拟结果真实感较强。

500kV充油海底电缆导体温度分布式光纤传感监测及应用

依据海南联网系统500 kV海底电缆捆绑特殊海底光缆的实际情况,通过分布式光纤传感技术结合经有限元仿真模型优化的IEC60287热路模型的方法可以监测海底电缆内部的温度分布。在实验室中搭建岸上模拟实验平台,利用中压电缆捆绑光纤的结构进行捆绑电缆岸上模拟实验。同时,将经验证的温度监测方法应用于海南联网系统500 kV海底电缆,以C相空气段为例监测捆绑电缆光单元的温度。采用有限元仿真计算电缆表面的温度,根据电缆表面的温度基于热路模型推导出对应的导体温度,得到电缆导体在实际运行过程中的温度变化。岸上模拟实验测量的导体温度与数值计算得到导体温度的误差低于1.77%,验证了海底电缆导体温度监测方法的准确性。

基于一维稳态导热模型的多层组件常压隔热性能试验研究

为准确获取被多层组件包覆的空间站常压热试验之热边界,文章基于一维稳态传热模型,对15单元多层组件的等效隔热性能进行了常压环境下的试验测量。结果表明:该组件的热特性较稳定,且受环境温度影响较小,忽略相关测量误差可以近似认为其当量导热系数为0.02 W/(m·K),等效热阻为2.88℃/W。研究结果可用于空间站常压热试验的热边界分析,为常压热试验的准确开展提供数据支撑。

计及人体舒适度和柔性负荷的综合能源协同优化调度

基于能源互联网框架,提出了一种计及人体舒适度和柔性负荷的综合能源协同优化调度方法。首先,从用户需求侧的角度研究能源使用特性,将柔性负荷分为可转移负荷、可削减负荷以及可转换负荷,分别建立数学模型,并分析其经济性;然后,根据建筑热物质特性,构建了建筑等效热阻模型,用于分析冷/热功率与人体舒适度之间的关系;最后,考虑人体舒适度和用户侧柔性负荷,以综合能源服务商运行收益最大为目标函数,得到了园区级综合能源协同优化调度结果,结果表明所提模型可提高经济性并促进新能源的就地消纳。

1000MW级轴向氢冷汽轮发电机定子铁心通风系统

对采用轴向通风冷却系统的 1 0 0 0 MW级汽轮发电机定子铁心的通风和发热进行了研究 .对定子铁心 ,根据节点单元等效热阻网络法的要求 ,建立了定子铁心中典型的矩形单元、扇形单元、通风孔单元和齿顶单元模型 ,给出了这些单元等效热阻的计算方法 ,建立了各单元热平衡方程组 .以一台 93 0 MW的水氢氢汽轮发电机为例 ,计算出了其定子铁心通风孔单元的通风和气体温升 ,以及每个铁心单元的温升 .

表贴塑封器件的老炼方法初步研究

目前在高可靠性应用领域里已开始有限地选用工业级表贴塑封器件。为提高整机的可靠性,需要对表贴塑封器件进行可靠性筛选,而老炼是其中至关重要的环节。相比比较成熟的直插器件的老炼方法而言,表贴塑封器件老炼尚有一些问题需要进一步研究与探讨。文章对表贴塑封器件与直插器件老炼过程中的结温控制方法进行了比较与分析,指出了两者结温控制的主要区别。基于此,提出基于等效热阻估算及结合器件壳温控制结温的表贴塑封器件老炼试验方法,对包括SC-75、UCSP等封装的元器件进行了老炼试验和测试。筛选后的元器件已应用于工程实践,并通过了一系列的试验考核。

建筑反射隔热涂料的制备及隔热性能的研究

研究了自主研发的建筑反射隔热涂料使用在轻质屋顶和重质屋顶的等效热阻,得出影响等效热阻的主要因素是围护结构的等效热阻、涂料的太阳辐射吸收系数和气候参数,同时通过试验总结涂刷建筑反射隔热涂料墙体内外表面及室内温度的变化规律,验证了建筑反射隔热涂料的隔热效果优于非隔热涂料,同时指出夏季炎热的地区外围护结构中涂刷建筑反射隔热涂料对改善室内热环境、降低空调制冷能耗有显著意义。