An Investigation into the Effect of Porous Medium on Performance of Heat Exchanger

In this paper, a detailed numerical investigation of two-dimensional laminar forced convection in a porous channel with inlet and outlet slot is presented. A uniform heat flux is applied on one wall of channel and another wall is isolated. The flow in the porous medium is modeled using the Brinkman-Forchheimer-extended Darcy model in which the inertia and boundary effects are taken into consideration and thermal dispersion effects are not included in the energy equation. Parametric studies are conducted to evaluate the effects of particle diameter, Reynolds number on the heat transfer and friction factor. Nusselt number and friction factor are developed for efficient design of a porous heat exchanger based on the present configuration. In order to solve this problem Fluent software was used.

层流介质中曲面螺旋桨旋转对腐蚀静电场的影响

为了研究实际海水环境下螺旋桨转速及海水流速对舰船腐蚀静电场的影响,提出了一种层流介质条件下腐蚀静电场的求解方法.结合流体力学及电化学相关理论,建立层流状态下的曲面螺旋桨旋转模型,利用动量积分法和电化学方法分别求解层流介质下曲面桨叶表面的边界层厚度和极限腐蚀电流密度,基于该电流密度建立电偶极子模型对腐蚀静电场进行求解,并通过实验验证结论的正确性.结果表明:层流状态下,静电场的幅值大小随着螺旋桨转速及介质流速的增加而增加,在流速及转速较小时,理论数据与实验数据拟合程度较好.

堆积床内丙烷/空气预混燃烧的实验与数值研究

对惰性堆积床内丙烷/空气预混气体的燃烧过程进行了试验测量和数值研究.通过测量稳态燃烧时燃烧器内温度场,结合一维稳态层流模型的数值模拟,分析了堆积床内不同工作条件对火焰结构,燃烧稳定性和污染物排放的影响.同时对非稳态过程的燃烧波传播进行了简单的观测和分析。

考虑局部非热平衡的流体层流横掠多孔介质中恒热流平板的传热分析

对流体层流横掠多孔介质中恒热流加热的平板,应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy流动模型和流体与多孔介质之间局部非热平衡理论建立守恒方程组,应用数量级分析和积分法,得出了速度边界层厚度、热边界层厚度、壁面黏性摩擦系数和对流传热系数、流体与多孔介质之间局部温差的计算公式。结果表明,速度边界层与光板时明显不同,其在平板前端迅速增长,之后越来越平坦,趋于一个恒定值;而热边界层则沿着流动方向不断增长,类似于光板时的情况;局部的表面对流传热系数在平板前端达最大值,之后逐渐减小,也类似于光板时的情况;多孔介质与流体间的局部温差在平板前端达最大值,之后呈现沿着流动方向逐渐减小的变化趋势。

中厚板延伸率不合格试样断裂机理研究

中厚板拉伸试样出现了延伸率不合问题,并且拉伸试样断口出现了层状撕裂现象。通过对试样断口形貌、试样变形区和未变形区金相组织的研究,认为:中厚板中心区域珠光体比例高是层状撕裂试样厚度中心呈现脆性的原因,这种脆性区导致在拉伸过程中最先萌生裂纹,并最终导致拉伸试样延伸率不合;出现层状撕裂的试样在拉伸之前并不存在结构上的分层和断口分层,在断口上出现的平行于轧制方向的裂纹是在拉伸过程中形成的;当珠光体带的宽度超过25μm时,试样在拉伸过程中在珠光体带中易出现裂纹并导致断口出现层状撕裂。

中厚板层流冷却系统水流量的动态调节

因中厚板层流冷却区域短,且电动调节阀具有磁滞特性,故很难应用反馈控制方式。为此开发了一种新的基于PLC的流量数据采集和流量调节方式。测试表明,该方法流量控制精度95%以上在±2%以内。

层流冷却方式对中厚板温度场影响的数值模拟

针对“首钢”中厚板轧后冷却设备的布置特点,在分析中厚板轧后冷却传热特点的基础上,利用有限差分法模拟了轧后不同层流冷却方式对中厚板温度场分布的影响.模拟结果表明:中厚板内外温差随着冷却速度的增加而加大;同等冷却速度下,为了达到相同的终冷温度,不同的层流冷却方式对中厚板厚度方向的冷却速度和温度分布产生重要的影响.为了达到相同的冷却速度,且在不加大中厚板内外温差的情况下,使喷淋冷却水变稀并且间断开启集管的方式是中厚板冷却的最佳方式.

超快速冷却对中碳钢组织和性能的影响

利用超快速冷却装置,通过控制轧后冷却路径,对某中碳钢的显微组织和力学性能进行了系统的研究.结果表明:超快速冷却可以抑制先共析铁素体的生成,破坏原有先共析铁素体的网状分布;超快速冷却显著缩小了珠光体的片层间距;随着超快速冷却后温度的降低,实验钢的强度和室温冲击韧性同时得到了提高.高温终轧+超快速冷却工艺可以使中碳钢获得良好的力学性能,避免了低温轧制带来的轧机负荷大的弊端,提高了轧制节奏.

流体层流横掠多孔介质中等温平板的对流换热积分解

对流体层流横掠多孔介质中等温平板的二维流动应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy模型和流体与多孔介质之间局部热平衡的传热理论建立质量方程、动量方程和能量方程,应用数量级分析的方法对方程组进行了简化,并应用积分法得出了边界层内流体的速度分布、温度分布、以及摩擦系数和对流换热系数的理论表达式。结果表明,多孔介质中平板表面的速度边界层厚度与光板时有明显的不同,其在平板前端迅速增长,尔后变得非常平坦并几乎不再增长;而热边界层厚度则和光板时类似,沿着流动方向不断地增长。

考虑局部非热平衡的流体层流横掠多孔介质中等温平板的边界层分析

在考虑流体和多孔介质之间瞬时局部非热平衡的前提下,对流体强迫层流横掠多孔介质中等温平板的二维流动应用Brinkman-Forchheime-extended Darcy模型建立守恒方程组。对方程组进行数量级分析简化,应用积分法进行近似计算,得出了速度边界层厚度、热边界层厚度、壁面黏性摩擦系数和对流传热系数的计算公式。结果表明:在多孔介质中沿平板的速度边界层厚度与光板时明显不同,在平板前端迅速增长,随后逐渐变得平坦,趋于一个恒定值;而热边界层厚度则与光板时类似。

750mm中宽带热连轧层流冷却控制系统

针对层流冷却自动控制系统所需功能,设计出整套控制系统。用SIEMENS组态软件WinCC开发层流冷却区人机界面,完成其与PLC系统的通讯,实现层流冷却区所有功能的监视与控制。此套控制系统已在某750mm热轧带钢厂得到成功应用。

基于BP神经网络的中厚板层流冷却终冷温度预报

通过分析层流冷却过程中钢板终冷温度的各种影响因素,建立了终冷温度的BP神经网络预报模型,确定了网络的输入、输出量.运用"试凑法"对不同网络结构进行了训练,最终确立了神经网络模型结构,并用所建模型对终冷温度进行预测.结果显示:网络预测值与现场实测值比较逼近,误差基本维持在±7℃,证明所建模型是合适的,可以用于生产现场的指导.

流体层流横掠多孔介质中等温平板的边界层分析

基于Brinkman—Forchheime—Extended Darcy流动模型和流体与多孔介质之间瞬时局部非热平衡的传热理论,对流体层流横掠多孔介质中等温平板的强制对流传热进行边界层分析.对建立的控制方程组应用数量级比较的方法加以简化,采用积分法求解动量积分方程和能量积分方程,得出边界层内的速度分布、温度分布、速度边界层厚度和温度边界层厚度、壁面上的摩擦系数和对流换热系数的表达式.

层冷控制模型在中宽带轧制中的应用

介绍了层冷过程控制模型及其冷却模式、冷却方式和模型自学习策略,将层流冷却控制模型应用于国内某厂中宽带轧后冷却过程.采用现场Q235A、4.5mm热轧中宽带生产数据,分析了带钢在输出辊道上集管组温降及现场应用效果,结果表明,该层流冷却控制模型现场应用效果良好.

王村选煤厂设计磁选机入料稳流箱的实用研究

为了提高王村选煤厂磁选机的磁选效果,降低介质消耗,实现节支降耗,降低企业的运营成本,对工程流体力学中层流和湍流流动的特点进行分析。由于该厂稀介泵给料量大,导致液体物料的流速变快后,给料箱内出现"翻花"现象,细颗粒磁性物来不及黏附在滚筒上,介质随尾矿流失严重。通过给磁选机的上料管和进料管之间安装稳流箱,将湍流转变成层流,保证了磁选机的均匀入料,提高了磁选机的磁选效果,使介质消耗由2.2 kg/t降低到1.4 kg/t.

中厚板平均温度计算方法的研究与应用

中厚板厚度方向平均温度是轧后层流冷却过程的重要控制参数,它直接影响终冷温度和冷却速度的控制精度。以内能为基础建立平均温度解析模型,通过合理假设建立钢板厚度方向上的温度和比热解析模型,计算任意时刻钢板的平均温度。对各种计算结果进行比较可知,基于内能的多次曲线算法具有较高的计算精度。将计算模型应用于层流冷却过程控制系统,结果表明系统控制精度得到较大幅度的提高。

加权多模型最优控制器在中厚板层流冷却系统中的应用

针对层流冷却过程中冷却精度低的问题,提出一种基于加权多模型的控制方法.首先对历史数据丰富的中厚板,实现精确控制.对于生产批次少、生产量小的中厚板,采用多个模型加权的方法获得加权冷却模型,并在线提高终冷温度的控制精度.对于首次出现的中厚板,利用最接近该厚度的加权系数实现初始控制,同时实时调整加权系数,以满足控制精度的要求.仿真结果表明了该方法的有效性.