热水解污泥在波节管中流动传热的数值研究

利用数值模拟方法,考察了低湍流雷诺数(Re=4 000)情况下热水解污泥在几种型号波节管的管内流动和传热性能,系统研究了波节管的波节高度H、波谷圆角半径r、波节间距P以及波节长度S1对波节管的流动及传热性能的影响。结果表明,在相同管径及管长下,波节管的换热效果明显比光滑管好。由于管内形成径向二次流,湍动剧烈,传热得到强化,但是进出口压差也相应增大。波节高度H对波节管的强化传热起决定性作用,波谷圆角半径r、波节间距P以及波节长度S1主要对流动阻力产生影响。在研究中采用的波节管相对于光滑管,努赛尔数Nu和阻力系数f分别最大增加130%和129%,并且当H=4 mm,r=10 mm,S1=20 mm,S2=25 mm时,综合换热因子η达到最大值2.1。     

大口径火炮身管内膛烧蚀磨损数值计算

目的定量研究身管内膛烧蚀磨损规律,指导身管的寿命预测和结构设计。方法采用完全隐式差分格式对一维传热控制微分方程进行离散,求解身管截面径向不同位置、不同时间的温度分布。在差分法求解身管内膛温度的基础上,采用一维半无限大烧蚀模型和傅里叶导热定理,推导身管内膛烧蚀模型。最后,基于ALE自适应网格,动态模拟不同射弹数下身管内膛尤其是膛线的退化规律。结果身管周向烧蚀磨损量远小于径向烧蚀磨损量,但最大磨损量出现的位置基本一致,均发生于坡膛部位和膛线起始处。其中,坡膛处磨损最为严重,部分位置坡角遭到严重破坏。此外,膛线起始处的磨损整体呈内缩趋势,尤其膛线导转侧磨损较大。结论身管烧蚀磨损主要集中在坡膛始50~200 mm,整体呈现先迅速增加、再迅速下降的趋势。第500发弹时,身管导转侧烧蚀磨损量峰值为1.6 mm,非导转侧磨损量峰值为1.4 mm,导转侧烧蚀磨损径向分量和周向分量普遍比轴向分量高0.1~0.2 mm。     

直接再生吸附制冷系统吸附床层传热特性研究

文章设计了以活性炭/异丁烷为工质对的直接再生吸附制冷装置,建立了吸附床换热系数计算模型,分析了换热流体流量和床层空隙率变化对直接再生吸附床层传热特性的影响。结果表明:吸附床的换热系数随流体流量增加先增大后稳定不变;水的流量低于15L/h或异丁烷流量低于1200L/h时,随着空隙率增大,床层换热系数逐渐减小;水的流量大于15L/h或异丁烷流量大于1200L/h时,随着空隙率增大,床层换热系数维持在最大值不变。     

空气源热泵热水器螺旋套管冷凝器换热性能的实验研究

以R22为工质对空气源热泵热水器螺旋套管冷凝器的换热性能进行实验研究,在进水温度17~34℃、水流量0.4~0.53 m3/h的范围内,测试冷凝器的总换热量、总换热系数随进水温度、进水流量的变化,结果表明:螺旋套管冷凝器的总换热量、总换热系数随进水温度的升高而减小,对于0.53 m3/h的水流量,当水温由17℃上升到34℃,总换热量、总换热系数分别减小约22.5%、16%。总换热量、总换热系数随进水流量的增加而增大,进水温度为17℃时,当进水流量由0.4 m3/h增加到0.53 m3/h,总换热量、总换热系数分别增加了约20%、25%。     

HG-45b宽温区环控装置研发

针对载运装备宽温区人机环控的需要,在HLD-45b环控装置应用实践的基础上,分析了中高温混合工质流动和传热特性对系统性能的影响,认为优化蒸发器结构、强化室内侧换热能力可进一步提升产品性能。根据应用需求研发了HG-45b宽温区环控装置,基于HLD-45b的室外机配套设计了壁挂式的室内机,改进蒸发盘管结构、增大换热面积和蒸发风量,并优化热力膨胀阀的匹配。新款HG-45b与HLD-45b的检测对比数据表明,制冷量提高约10%,压缩机功率降低约5%,能效比提高约14.5%,系统性能稳定,压缩机排气温度、排气压力均在安全范围内,达到了系统优化的目标。     

蜂窝流道热沉强化传热数值模拟

热沉是模拟太空深冷环境的核心部件。为提高空间深冷环境的模拟效果,更好地满足型号试验需求,设计了一种蜂窝流道热沉。利用流体力学理论和有限元方法对蜂窝热沉内部流体的流动和强化传热进行数值模拟,分析流道结构参数对流体流动和换热的影响,确定最优的流道结构参数。结果表明,同等条件下蜂窝热沉表面温度低于管板式热沉5 K左右,温度均匀性可达到±2 K;流道深度和间距是影响流体在热沉中流动与传热的重要因素,合理选择流道结构参数可以提高热沉的换热性能;需要综合考虑传热和阻力问题来确定最优的流道结构参数,最优的蜂窝热沉流道间距为75 mm,深度为10 mm。     

空冷塔对大气环境温度湿度影响的数值模拟

运用FLUENT建立空冷塔模型进行数值模拟,研究不同出口温度、环境温度和侧风速度下空冷塔与大气环境之间的传热.结果表明：不同出口温度及环境温度对空冷塔与大气环境间的换热有显著影响.其中,当出口温度升高到328K时,空冷塔近地面层空气温度上升6.22K,而其相对湿度由47.7%降至31.78%,空气干燥程度增大;随着环境温度与排气温度间温差增大,换热效果更为显著,表现为冬季空气干燥程度变化最大,春秋次之,夏季最小.不同环境风速对空冷塔与大气环境间换热区域影响显著,其中,当侧风风速为7m/s时,热交换影响区域可达11.17km,且空冷塔近处相对湿度由47.7%降至39.47%.     

身管内膛热化学-机械烧蚀磨损数值计算

目的探究身管烧蚀和机械磨损的作用机理,完善身管热化学–机械烧蚀磨损模型,指导身管寿命预测和结构设计。方法以弹炮耦合系统摩擦行为为切入点,提出一种计及摩擦热的热化学烧蚀材料退化模型。基于Archard磨损理论和动压润滑原理,以动压润滑摩擦替换传统弹炮耦合过程采用的干摩擦,提出一种身管机械磨损材料退化模型。结果身管内膛烧蚀磨损主要集中在坡膛和炮口位置,500发射击后坡膛位置最大径向、周向烧蚀量分别为1.3、0.8 mm,炮口位置最大径向、周向机械磨损量分别为0.32、0.26 mm。结论材料退化模型能够较为准确地描述弹炮耦合系统中身管内膛的烧蚀磨损特性。数值模拟结果与实际膛线烧蚀磨损具备较好的一致性。     

“火炮身管烧蚀磨损机理及寿命提升技术”专题序言

未来战争形态和作战样式将形成以网络为中心、以信息为主导、以火力为主战的一体化联合作战模式。火炮是各国军队装备数量最多、使用最广泛的武器之一,为了能适应未来作战需求,必须将高速机动、远程精确打击、高效毁伤作为主要发展目标。随着火炮威力性能的不断提高,发射过程的高温、高压、高速等特征更加显著,导致身管内膛工作环境更恶劣,烧蚀磨损程度加剧,身管寿命大幅度降低,这已成为严重制约火炮性能稳定发挥的重要因素。国内外相关研究人员一直高度关注火炮发射过程身管-火药燃气-弹丸之间相互作用产生的烧蚀磨损机理、抗烧蚀磨损技术、身管寿命评估等问题,但是这些研究都没有形成完整的技术体系,尤其是在基础性和共性的科学问题研究方面显得十分薄弱。例如,对身管内膛镀铬层的破坏机理和损伤规律研究还处于空白状态。近年来,我国加大了对火炮身管烧蚀磨损机理及寿命提高技术方面的应用基础和工程技术研究,取得了阶段性研究成果。     

加氢裂化装置热高分气换热器失效分析与对策

随着原油的日益劣质化,加氢裂化装置原料中硫、氮、氯等腐蚀性杂质含量增加,导致装置腐蚀风险增大。通过分析某加氢裂化装置热高分气换热器的腐蚀状况,试验测定了换热管内介质中腐蚀性杂质的类型和含量,分析了换热管材料的化学成分,进行了换热管材料的金相组织分析,以及腐蚀穿孔部位材料的电子显微分析和微区EDX分析,对换热管内部流体的流动状态和结晶温度分析计算,确定了换热管的失效原因,针对性提出了防止高热分气换热器腐蚀失效的措施。