热科学与技术杂志

热科学与技术杂志2020年第6期

• 空气源热泵烤烟房温度波动特性实验研究

  艾元方,农倩

  针对空气能热泵烤烟房有效烘烤加热时间短，烘烤温度波动大等问题，进行空气能热泵烤烟房温度波动特性实验研究，分析影响空气能热泵烤烟房温度波动的有关因素。实验表明：有PLC通电自检比无PLC通电自检的温度波动最低值低1.7℃；热泵开机延时30s比热泵开机延时15s的温度波动最低值低0.9℃；无电辅热比有12kW电辅热的温度波动最低值低0.4℃；热泵烤烟房存在15～30s的热泵过渡时间，热泵过渡时间越小，热泵烤烟房温度波动越小；在无PLC通电自检，热泵开机延时0s，有12kW电辅热工况下，热泵烤烟房有效烘烤加热效率在58℃取得极小值；烤烟控制器控温范围只影响热泵烤烟房温度波动的振幅。

• 碳酸二甲酯液相音速测量与理论估算

  周琦,占涛涛,张颖,何茂刚

  生物燃料作为化石燃料的替代物越来越受到人们的重视，脂肪酸甲酯(FAEEs)是生物燃料中的重要组成成分。本文利用布里渊散射法，分别沿0.1、1、3、5、7和10 MPa六条等压线，在293.15 ~ 373.15 K的温度范围内，测量了碳酸二甲酯的液相音速。为方便工程应用，根据实验数据给出了碳酸二甲酯音速与温度和压力的关联式。在本文的p – T热力学区域内，实验值与关联计算值之间的平均绝对误差为0.20%。最后，结合碳酸二甲酯音速实验值和密度文献值，给出了碳酸根(-CO3)、甲氧基(CH3O-)基团的Wada常数基团贡献值，分别为0.72769±103和0.66851±103。

• M701F联合循环机组余热锅炉启动过程优化研究

  李伯勋

  针对三菱M701F级燃气-蒸汽联合循环机组经常参与调峰而涉及到频繁启停，且余热锅炉因惯性大而启动慢的特点，结合余热锅炉的工作原理及相关特性 ，为了缩短余热锅炉启动时间，提出了一种启动优化模型。该方法以APROS(Advanced Process Simulation Software)模型为基础，综合理论分析和经验归纳，对余热锅炉内部各模块进行了详细的仿真研究。仿真结果表明，以APROS为基础的优化模型能够在准确模拟余热锅炉稳态运行工况的同时缩短至少20%的启动时间，对联合循环机组整体的运行优化有很大的帮助。

• 铝用阳极生产过程的热平衡分析及余热利用

  杨开敏,唐文捷,刘瑞,高守磊

  在我国节能减排的能源政策的指导下，铝用炭素阳极生产作为一种高能源消耗的行业，尤其需要在余热利用等方面开展工作，以提高能源利用效率。通过对某企业铝用炭素阳极生产工艺进行调研分析，考核了热、质流向及平衡情况，着重对生产过程中主要能耗环节进行分析，找出可以利用的余热，提出了相应的余热利用方式，并进行了可行性分析。本文结果对提高铝用炭素阳极生产工艺能源使用效率具有一定的参考价值。

• 间歇性大功率相变热沉研究

  李伟健,白敏丽

  针对某300W大功率间歇式热源，选用9wt%膨胀石墨-56号石蜡复合材料作相变工质，铝翅片作导热结构，基于Fluent软件，采用等效比热容数学模型，在安全温度为65℃情况下，设计得到能稳定运行3500s的相变热沉。针对该相变热沉，为验证等效比热容数学模型的可靠性，搭建了相变热沉测试系统，研究了热源功率及相变工质对热沉控温性能的影响。结果表明：等效比热容数学模型有效可靠；相变材料熔点越低，相变热沉温控时间越长；而热源输入功率越高，相变工质熔点的影响将变小。此外，为降低系统内部温差、减少石蜡泄露以及降低加工成本，进一步提出了热管-回转式翅片相变热沉，热管-回转式翅片相变热沉在热源功率为300W条件下，温控时间高达4300s，内部温差仅在1.6℃以内。

• 基于等效比热的MPCMs平板层流传热理论模型

  赵敬德,黄海

  采用边界层的能量积分方程法，基于等效比热模型，对微胶囊相变悬浮液(Microencapsulated Phase Change Materials slurry, MPCMs)的热边界层进行理论建模，推导出了MPCMs外掠平板换热加热等壁温边界条件层流工况下，包含斯蒂芬数的MPCMs的对流换热关联式，然后与数值模拟结果进行比较。结果表明，对流传热系数的解析解与数值模拟结果趋势上相一致，修正后的解析解与数值模拟结果高度吻合。

• 四氧化三铁纳米流体强化热管换热的实验研究

  张云峰,刘　鹏,夏　寻

  通过实验研究四氧化三铁（Fe3O4）纳米流体重力热管的传热性能。在不同输入功率、不同充液率、不同纳米流体质量浓度的工况下测试热管的外壁温度，再理论计算其等效对流传热系数、热阻。结果表明：当充液率为50%，输入功率为40W时，水基液重力热管和纳米流体重力热管都有最高的等效对流传热系数，并且纳米流体质量浓度为1%时，重力热管具有最高的等效对流传热系数5455.4 W.m-2.K-1，较水基液重力热管最多可增大79.1%。四氧化三铁纳米流体运用于重力热管可以有效减小其热阻、强化其传热性能。

• 集流槽宽度对同侧出入流水冷式油冷器翅片流动换热性能的影响

  谢翌,奚冬

  本文采用基于Navier-Stokes方程组对同侧出入流水冷式油冷器翅片中冷内却剂的流动情况进行了模拟，研究了翅片两端集流槽宽度对翅片流动换热性能的影响。结果表明，随着集流槽宽度的增加，翅片内部流动死区的面积逐渐减小，冷却剂的对流换热逐渐增强，翅片内部高温区中冷却液的温度逐渐降低；在翅片性能方面，随着集流槽宽度的增加，冷却剂在出、入口间的压降逐渐降低，平均对流换热系数逐渐增加，传热因子j与摩擦系数f之比逐渐增加，翅片综合性能逐渐提高。

• 锌镍单液流电池正极内部流动与传质过程的格子Boltzmann方法数值模拟

  姚寿广,孙泽义,徐礼康,程杰

  本文针对锌镍单液流电池多孔正极，基于格子玻尔兹曼方法从孔隙尺度对多孔正极内的流动传质及化学反应过程进行了模拟，获得了多孔电极孔隙内部电解液渗流速度场，浓度场和电流密度变化。从孔隙内渗流与传质的角度分析了不同充电电流、电解液流速和多孔电极孔隙率对电极电化学反应的影响。

• 横向流对搅拌浮选槽流动特性影响的CFD数值模拟

  孙伟成,卢涛,陈强,赖茂河

  浮选机在受到横向进入的矿浆时，其流场特征也不尽相同。基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics-CFD）方法，数值模拟KYF型浮选机在横向流（清水）作用下，分析对不同流量对浮选槽流动循环特性、湍动能的影响。同时，根据叶轮监测点压力值周期性波动特点，通过漩涡强度准则的涡识别方法分析不同压力点时刻叶轮区域涡系结构的变化。结果表明：横向流量的增加，浮选槽上循环作用会有一定的减弱，每个定子间隙的径向流速度峰值关于横向流轴线呈现明显的不对称性，顺流侧的径向速度峰值整体低于逆流侧。横向流量的增加也会引起混合区和运输区的湍动能增大，此外，横向流对浮选机因叶轮旋转搅拌引起流场中的旋转涡流起到抑制作用。

• 热湿耦合作用下新建墙体保温层湿积累研究

  何宣澄

  墙体新建初期含湿量较大，在墙体干燥过程中可能产生严重的湿积累问题，导致保温层受潮严重，影响墙体保温性能。以夏热冬冷地区长沙市的典型建筑墙体为研究对象，采用WUFI@Pro建筑围护结构热湿传递模拟软件，对新建墙体内部保温层从初建成到湿稳定过程中的含湿量变化规律及湿积累进行研究。同时从饰面层的选择、隔汽层的设置、保温层的位置三方面对新建墙体湿积累的影响进行分析，为更好控制建筑墙体保温层中湿积累的产生提供参考。

• 户用秸秆压块采暖装备优化设计与试验

  王冬计,刘联胜,袁野,段润泽,李辉,周易星

  北方农村地区以廉价秸秆压块燃料采暖是实现化石能源替代、减少污染物排放的重要措施。然而高效秸秆压块采暖炉的缺乏成为制约其发展的瓶颈。本文结合压块燃料燃烧特性,对前期研发的秸秆压块采暖装备进行优化设计与试验测试。结果表明：优化后自动送料装置可实现12h无人值守,炉膛内火焰脉动强烈；烟气中NOx浓度、CO浓度、烟尘浓度分别为62.48mg/m3、522.04mg/m3、31.1mg/m3,降幅率分别为31.5%、46.8%、35.2%；林格曼烟气黑度小于1,额定热功率为10.19kW；热效率为84.69%,提高6.54%。

• 严寒地区农宅阳光间节能及玻璃优化分析

  马令勇,张昕,李清,李栋,朱永健

  随着人们对室内环境要求的提高，我国农村住宅建筑（简称：农宅）的能源消耗逐年增加。为减少农宅能耗，降低二氧化碳排放，满足节能需求，提出一种附加阳光间的被动农宅形式。通过EnergyPlus对该附加阳光间农宅进行了分析，获得了其采暖期的建筑能耗，研究了附加阳光间玻璃层数、填充气体及空气层厚度等因素对农宅能耗的影响，并优化了附加阳光间的玻璃结构。研究结果发现，与传统农宅相比，在农宅南侧附加阳光间，可减少建筑采暖能耗1115.64 kw·h。双层玻璃内填充气体种类和空气厚度对建筑能耗影响较大。其中，填充氪气时建筑能耗最低，空气层厚度9mm时建筑节能效果最好。

• 掺杂Ce改善Mn基脱硝催化剂抗水抗硫性的模拟分析

  王金玉,王翠苹

  本文通过密度泛函理论（DFT）在原子层面探索了载体类型、金属元素对催化剂抗水抗硫性的影响机制。研究发现，H2O分子在活性组分β-MnO2上的吸附为物理吸附，且相比于 γ -AI2O3载体，H2O分子在ZSM-5分子筛载体上更难吸附，ZSM-5分子筛作载体能提高催化剂的抗水性；掺杂金属元素Ce，不仅抑制了H2O分子在活性组分β-MnO2上的吸附，而且阻碍了SO2分子与活性组分β-MnO2的反应；当SO2和H2O分子同时吸附时，由于SO2的吸附能力更强会优先吸附且占用更多的吸附位，SO2分子会阻碍H2O分子的吸附。通过实验方式对模拟结果进行验证，实验结果与模拟结果一致，进一步证明了模拟结果的准确性。该研究为提高催化剂的抗水抗硫性提供了理论依据。