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关键词： 间接蒸发冷却器   传热传质   水膜   二次空气  

摘要： 由于间接蒸发冷却空调中喷淋水的蒸发,二次空气与水发生了传热传质,这是一个复杂的耦合过程。本文简要介绍了间接蒸发冷却空调的运行原理,在焓湿图上分析了二次空气的变化过程,整理了二次空气、喷淋水、蒸发冷却器结构等因素对传热传质过程的影响,从实验和仿真两个方面概括了现阶段国内外的研究方法和成果,总结了现有传热传质过程研究的不足,指出了下一步研究方向。

关键词： 无管束蒸发   吸附热池   供热   功率密度   传热传质  

摘要： 为改善吸附热池的传热传质性能以提高吸附热池的能量/功率密度,提出无管束蒸发换热强化策略,通过理论仿真分析了该策略的有效性并建立了储热容量为30 kWh的吸附热池系统。研究结果表明:与有管束蒸发器相比,所述无管束蒸发器的热阻减小了94.9%,吸附-蒸发速率提高了24.2%,因此,与基于有管束蒸发器的吸附热池相比,基于无管束蒸发换热强化策略的吸附热池的平均供热温度提高了3℃,充分证明了无管束蒸发策略对提升吸附热池传热传质性能的有效性。同时,该研究也表明,提高脱附温度和降低冷凝压力也可以有效提高吸附热池的能量/功率密度,从而使吸附热池获得更好的供热性能,当吸附热池的脱附温度升高到170℃、冷凝压力降低到7.5 kPa时,吸附热池的能量密度和功率密度分别达到了113.21 Wh/kg和149.45 W/kg,供热温度和制热水能力分别达到了55℃和1980.2 L/h,验证了所设计吸附热池系统向多用户同时供热或向单用户长时间供热的能力,为提高未来吸附热池的能量/功率密度,实现大规模储热提供了理论和实验基础。

关键词： 激光粉末床熔融(LPBF)   悬垂结构   不连续性   传热传质   In718  

摘要： 针对激光粉末床熔融(LPBF)成形中点阵倾斜支杆的悬垂打印质量问题,以In718悬垂熔道为研究单元,建立三维介观数值模型.基于离散单元法在建模软件EDEM中建立粉末床模型,基于有限体积法在Flow-3D中实现LPBF熔道成形过程,通过数值模拟分析激光-粉末颗粒相互作用的流动、传热、熔化、凝固过程.结果表明,实体-粉末交界区域容易出现不连续的熔道,改善工艺参数可以提高该区域熔道成形的连续性.在低能量密度(44.19 J/mm^(3))下,施加高激光功率(300 W)不会产生匙孔缺陷,能够以比低激光功率(87.5 W)更强的马兰戈尼流动、更快的熔池流动速度填充不连续点,提高实体-粉末交界区域的熔道连续性.

关键词： 污泥干燥   传热传质   模型开发   污泥含水率  

摘要： 本文基于傅里叶导热定律和Richards含水率方程,并在方程中添加水分蒸发率源项,提出了一种适用于间接干燥条件的污泥干燥传热传质模型。通过与水平加热表面污泥干燥实验进行对比,发现新模型能正确反映含水率随时间变化的趋势,与实验值吻合度良好。采用验证后的模型分析了不同壁面温度条件下污泥平均温度、含水率及蒸发速率的变化特性。本文模型研究为开发适用于工程的干燥机优化设计方法提供了参考。

关键词： 电弧增材制造   数值模拟   熔池流动   传热传质   焊道形貌  

摘要： 通过数值模拟研究了不同送丝速度下电弧增材制造单道熔积成形过程中的传热传质及熔池流态,分析了送丝速度对焊道形貌的影响.结果表明,当送丝速度较小时,基板接受的电弧热较多,熔池的熔深较深且流动性较强,成形焊道较宽且高度较低;随着送丝速度的增大,熔融金属向上堆积,熔池体积增加,送丝速度达到一定值时,电磁力与表面张力达到动态平衡,熔深与焊道高度接近;当送丝速度较大时,液态金属对流减弱,熔深较浅,在表面张力的作用下,熔池边缘收缩导致焊道隆起.模拟与试验结果吻合较好,研究结果可以为GTAW电弧增材技术的工艺参数调控提供理论依据.创新点:通过数值模拟方法探究了送丝速度影响电弧增材制造熔池传热与流动,以及焊道成形的作用机理.

关键词： 质子交换膜电解池   电化学   仿生结构   沟槽   两相流   传热传质  

摘要： 质子交换膜水电解(PEMEC)是极具发展前景的水电解制氢技术,但其发展受到成本与能耗的限制。为了有效改善质子交换膜电解池阳极通道内热量传递和气液两相传递能力并提高电解性能,对电解池通道壁面结构进行研究。基于电化学原理、传质传热理论,建立了三维非等温质子交换膜电解池单通道模型,对电解池阳极通道速度、温度以及气液两相分布等方面进行分析,研究了仿生沟槽和常规沟槽对电解池热质传递以及电化学性能影响。结果表明,(1)电解池阳极通道中加入沟槽对电解池流体速度、热质传递性能及电化学性能均有不同程度优化;(2)仿生曲面沟槽相较于常规几何沟槽,对电解池各方面性能的优化效果更加显著,仿生曲面沟槽与三角形和V形沟槽相比,阳极通道传热系数分别提高10.8%和28.2%,液态水和氧气最大传质速率相对优化率达到47.0%和83.3%;(3)沟槽间距会影响通道流体扰动程度,扰动次数和沟槽数目呈正相关,当通道长度一定时,沟槽间距越小,扰动越频繁,电解池通道流体速度增大,电解池整体性能提升。研究结果可为质子交换膜电解池的设计提供一定参考。

关键词： 南方科技大学   助理教授   蒸发装置   多物理场耦合   物理位置   能量输运   界面性质   传热传质  

摘要： 近日,南方科技大学机械与能源工程系助理教授林蒙团队报道了太阳能界面蒸发领域的相关工作,该工作通过使用实验和理论计算结合的方法来定量分析太阳能界面蒸发装置多物理场耦合的能量输运和转换过程,从传热传质的角度量化界面性质(蒸发界面的物理位置和厚度),从而指导优化蒸发器件的设计和效率的提升。相关研究成果以“Understanding Interfacial Properties for Enhanced Solar Evaporation Devices:From Geometrical to Physical Interfaces”为题发表在能源类期刊ACS Energy Letters上。

关键词： 储氢合金   吸氢反应   传热传质   冷却槽   数值模拟  

摘要： 建立了某金属氢化物反应器二维数值模型，并通过吸氢实验中反应器温度变化曲线验证了模型的准确性。对储氢反应器增加外部冷却槽，分析了不同冷却流体种类及流速下，反应器温度和储氢量的变化情况。结果表明：冷却水作用下，储氢罐中心区域的反应速率逐渐低于壁面区域，冷却水流速率越高，吸氢反应所需时间逐渐缩短至一个定值。在相同流速下，冷却介质为水和油时，反应器温度与储氢量的变化特征相似，但水的冷却时间比油缩短约20%、储氢时间缩短约15%。当冷却介质为空气时，冷却槽内空气受热浮力影响，靠近壁面的空气流速降低且温度高于初始值，导致其与合金的温差缩小、传热能力降低，吸氢时间明显加长。

关键词： 火龙果   热泵干燥   传热传质   收缩变形   多物理场耦合  

摘要： 目的:提高火龙果干制品的品质。方法:基于多孔介质理论和菲克定律,建立火龙果传热传质与固体力学多物理场耦合的数学模型,并研究火龙果在热泵干燥过程中的温度与含水率的变化规律。结果:考虑体积收缩的模型计算精度更高,达到干燥标准时,模拟值与试验值的最大相对误差为9.2%。火龙果片在干燥初期温度分布由表面向中心逐渐降低,后期达到平衡,而水分分布呈相反趋势。火龙果片在热泵干燥过程中的温度、湿度梯度力是导致其收缩变形的主要因素。不同干燥温度和切片厚度下火龙果片的干基含水率的计算值与试验值变化趋势一致,相对误差均<10%,证明了模型的准确性。结论:试验建立的多物理场耦合的数学模型能够准确模拟火龙果热泵干燥过程。

关键词： 非饱和盐渍土   单向冻结试验   传热传质   耦合模型   数值模拟  

摘要： 为研究西部寒旱区盐渍土传热传质行为,首先,在无压补给条件下进行非饱和硫酸盐渍土的单向冻结试验;其次,考虑结晶潜热、结晶阻抗及结晶消耗等因素,建立非饱和硫酸盐渍土水-热-盐三场耦合模型;最后,采用COMSOL Multi-physics对耦合模型进行数值模拟,将模拟结果与试验数据进行对比分析.研究结果表明:盐渍土内温度随冻结时长呈三阶段发展,逐步形成上冷下暖的温度梯度;在温度梯度和基质吸力双重驱动下,水、盐向冻结锋位置迁移,冻结锋位置水、盐含量出现峰值,峰值含水率、含盐量相较初始值分别增加2.16%和0.28%;冻结锋沿冻结温度线移动,形成冻结锋面;土柱最大冻结深度约为15.5 cm.