卧式柴油机冷却水套结构优化与流动特性分析

针对卧式柴油机结构特点,设计了强制冷却闭式循环系统水套结构,在不同工况下对水套入口流量及关键点的温度和压力进行了测试与分析.利用计算流体动力学软件对冷却水套的流场、压力场和换热系数分布进行了分析,并对原水套结构进行了优化.结果表明:原水套平均流速为1.00 m/s,平均换热系数为7 767 W/( m2· K),压力损失为0.027 MPa,基本符合工程设计要求;但各缸冷却水流速和传热系数不均匀,在公共水腔中部、二缸缸体水套上部出现大的漩涡,二缸鼻梁区、两个排气道下方局部区域存在流动死区.结构优化后,水套平均流速达到1.35 m/s,平均换热系数达到9 826 W/(m2·K),较原方案分别提高了35％和26.5％.在热负荷最大的缸盖鼻梁区,冷却水平均流速达到1.33 m/s,提高了41.5％,换热系数都在5000 W/( m2· K)以上,没有出现原方案中的局部流动死区和大的漩涡.     

基于沸腾换热的某柴油发动机温度场分析

采用CFD-FEA耦合方法对某柴油发动机进行温度场分析,通过AVL FIRE软件建立三维缸内燃烧模型和水套流动分析模型,为发动机缸体缸盖温度场分析提供换热边界条件。采用ABAQUS软件计算了缸体缸盖温度场,采用AVL沸腾插件计算了水套壁面的沸腾换热。结果显示,缸盖缸体水套壁面温度离沸腾"开锅点"均保持了20℃以上的温度距离,无沸腾风险。该分析方法可以很好地预测缸体缸盖的温度及水套的沸腾换热情况,为发动机缸体缸盖和水套设计提供了一定的理论依据。     

某汽油机分水套CFD分析研究

缸体水套的冷却液速度分布要求上大下小,这样有利于缸体温度分布均匀,降低热应力。可以通过在缸体水套中嵌入带导流结构的塑料分水套的方法帮助缸体水套冷却液速度分层。基于此方法原理,提出了去掉分水套改在缸体水套内壁面铸造相应导流肋片的两种方案,针对这两种方案与分水套用CFD分析手段进行了三种结构状态的流动和换热分析。主要分析了排气侧的换热系数分布、缸体水套上下部速度分层效果以及垫片水孔水流量分配变化,从而提出采用分水套冷却的必然性。     

基于CFD分析的某六缸柴油机冷却水套优化

运用CFD分析软件STAR CCM+对某6缸柴油机冷却水套的冷却性能进行了数值计算。对CFD计算获得的水套流场的速度场、压力场、换热系数及水流量分布结果进行分析,并结合前期机型冷却水套成功开发经验,对该机型水套进行了优化。优化后,冷却水套中的水流冷却性能有了明显提高。     

非道路用柴油机缸体水套CFD分析及优化改进

利用AVL F ire软件对SNH4102Z柴油发动机的缸体水套进行了冷却水的流动分布、压力损失及换热性能的CFD分析,然后在原机的基础上进行了优化改进。结果表明:原机缸体水套存在背水侧冷却强度不足、冷却均匀性差的缺点,不能满足缸套冷却要求。而提出的改进方案明显提高了缸体水套背水侧的冷却强度,改善了缸体冷却的均匀性。     

油茶壳连续热解挥发物冷凝特性研究

建立了适用于不同热解温度下的热解挥发物冷凝特性测试系统,对油茶壳400℃、500℃和600℃连续热解挥发物进行了冷凝特性研究。结果表明油茶壳挥发物的换热系数均随冷凝过程的增加而减小;在入口段中,400℃生物质挥发物的表面换热系数高于500℃和600℃的实验值,表明不凝气含量的增加减弱了挥发物的对流换热强度。用Nusselt、f因子模型进行模型拟合,f因子模型对模拟油茶壳500℃的热解挥发物的模拟效果较Nusselt好,误差值小于20 W/(m2·K),Nusselt模型不适用于挥发物模拟。基于实验值建立的指数衰减曲线方程能模拟400℃和500℃油茶壳挥发物冷凝特性,可为冷凝器设计提供换热系数计算的辅助分析。     

基于四连杆机构的活塞温度测量方法研究

通过搭建活塞喷油冷却试验台,采用四连杆机构测量活塞相关点的温度并测量了振荡油腔的有效流量。对活塞振荡油腔的喷油冷却进行CFD计算,得到活塞振荡油腔的换热边界条件。对活塞顶部进行热风流动仿真计算,得到活塞顶部换热边界条件。最后通过经验公式对活塞裙部、活塞环等部位的换热系数进行设定,求解活塞温度场。通过实验结果和仿真结果对比,验证了活塞振荡冷却油腔换热边界条件的准确性。     

垂直下降管散体颗粒换热实验台设计与应用

为研究陶瓷球固体热载体与生物质粉颗粒及空气的换热机理,设计了一种分离式垂直下降管颗粒换热实验装置,该装置可以进行陶瓷球和生物质粉2种流动特性完全不同的散体颗粒的换热实验研究.喂料实验表明:陶瓷球和生物质颗粒下料均匀可调、分离完全.根据90℃陶瓷球与室温空气换热实验数据,分析计算出陶瓷球与空气的对流换热系数为291.3W/(m2·K);以陶瓷球质量流量为1.0、1.2、1.4kg/min,陶瓷球与生物质粉质量比为15、20、25进行的颗粒换热实验结果表明,随陶瓷球流量、陶瓷球与生物质粉质量比的增大生物质粉升温增大.     

日光温室空气-土壤源双效热泵系统设计与性能测试

为探索一种节能高效的日光温室热环境调控模式,基于热泵技术,设计搭建了一种空气-土壤源双效热泵系统,并对系统性能进行了测试分析。该系统将空气、土壤2种不同热源热泵有效复合,采用串联板式换热模式,通过温控器和电磁阀可实现4种供热模式:空气源热泵单板换热模式、空气源热泵双板换热模式、土壤源热泵单板换热模式和土壤源热泵双板换热模式。通过日光温室供暖水箱加温测试,分析双效热泵系统在不同模式下的性能系数(COP)和节能效果。春季测试期间,空气源单板换热模式下热泵COP平均值为2.1,双板换热模式下热泵COP平均值为3.1,与温室燃煤加温锅炉相比平均节能50.4%;土壤源单板换热模式下平均性能系数为2.2,双板换热模式下平均性能系数为2.3。冬季测试期间,典型晴天里空气源热泵双板换热模式可有效提升温室模型内气温,与室外气温相比平均提升15.7℃。测试结果显示,相同热源条件下,冷凝端采用双板换热模式时机组COP高于单板换热模式,双板换热模式可提高机组整体换热效率和节能效果。空气-土壤源双效热泵系统可以有效利用空气能和地热能,在日光温室热环境调控方面具有较好的应用前景。     

木屑热解挥发物冷凝特性研究

在自行设计的生物质热解挥发物两级冷凝特性参数测试系统上,进行了木屑在450、550、650℃下热解挥发物冷凝特性研究,其中,一级冷凝采用空气作为冷凝介质,二级冷凝采用水作为冷凝介质,计算了表面局部冷凝换热系数,以及冷凝液膜热阻和厚度。结果表明:一级冷凝换热系数随着温度的升高而减小,在热解温度为450℃时达到最大值671.02 W/(m2·K);二级换热系数随着温度的升高先增大后减小,在热解温度为550℃时达到最大值1.484×105W/(m2·K)。基于冷凝器内壁一维稳态冷凝换热特性,分析了冷凝液膜形成过程,存在3个阶段:液膜形成、液膜积累、液膜流动。在液膜形成和积累阶段,液膜厚度逐渐增大,热阻变大;液膜厚度达到一定程度后,冷凝液产生流动,在液膜流动初期,液膜厚度逐渐减小,热阻变小;在稳定流动期,热阻基本保持稳定。     

日光温室土壤-植物-环境系统水热耦合运移动态模拟

以温室能量平衡为基础 ,建立了日光温室土壤植物环境连续系统水热耦合运移模型 ,该模型将温室内的水热运移与转化过程概化为土壤根系水热迁移、冠层环境水热迁移和温室内外水热迁移 3个子过程进行研究。采用追赶法和有限差分法求解温室水、热变化过程 ,并与实测资料进行比较 ,结果表明具有较高的精度。将温室土壤植物环境水热系统作为一个整体进行研究的思路 ,对于优化温室水热环境控制 ,促进温室的节能、降耗与作物的优质高产有重要意义。     

温室土壤-植物-环境连续体水热运移研究进展

温室栽培是节水增产的有效措施 ,对温室土壤植物环境连续体 (SPEC)水热运移的研究有助于弄清温室系统内水热的收支、运移与转化规律 ,可为温室环境控制和节水、增产和降耗提供有力的理论基础。指出了该领域的研究现状和急需解决的问题     

Effects of planting density on the productivity and water use of tea (Camellia sinensis L.) clones: I. Measurement of water use in young tea using sap flow meters with a stem heat balance method

Sap flow meters based on the stem heat balance method were used to measure the mass flow rates or water use in young potted tea (Camellia sinensis L.) plants of clones AHP S15/10 and BBK35. The meters were constructed on site and installed onto the stem or branch sections of field growing plants in an experiment originally designed to study the effects of plant population density and drought on the productivity and water use of young tea clones. The objective of the study was to use the SHB method as a first attempt to use sap flow meters for determining the water use of young tea growing in the field under well watered conditions in Tanzania. The results are reported and recommendation made for further work on using the technique.     

不同水温调节系统在重庆地区工厂化循环水养鱼系统中的应用分析研究

在工厂化循环水养殖过程中保持水温恒定是水产养殖生产效率的重要保障,为解决工厂化循环水养殖系统调温环节能耗高,对养殖环境影响大等问题,以重庆地区512 m3的养殖场为例。分析了水源热泵、空气源热泵、螺杆机组+锅炉、空气源热泵+锅炉4种水温调节方式的设备初投资和长期运行的适用性。结果表明：空气源热泵的初投资为50.76万元,运行费用为25.82万元,水源热泵分别为48.21万元和16.87万元,均具有较好的长期使用价值。但由于水源热泵在廉价水资源难以获取的地区运行费用较高且维护成本及难度较高,故对于本研究而言空气源热泵,投资以及运行费用较低,整体适应性较好。     

温室水源热泵空调系统研究现状与展望

详细介绍了水源热泵系统的组成、工作原理以及系统对水量、水温、水质的要求,分析了国内外温室水源热泵空调系统研究现状,指出国内外研究在机组的动态特性、部分负荷情况下的能耗变化等方面存在不足,提出了今后温室水源热泵空调系统的研究将集中在以下几个方面:研究不同气候条件下,系统运行动态特性;研究不同温室,以及同类温室不同结构特征对系统运行的影响;研究基于植物生理特性的温室地热空调系统负荷、能耗;研究移动水源热泵空调系统优化设计模型,针对不同环境参数、不同温室结构特征,实现年能耗最小的最优设计。     

核电站余热排出泵热冲击回路设计

为检验余热排出泵的耐热冲击能力及其运行稳定性,基于能量守恒定律和冷态、热态回路不同工况的实际要求,设计了热冲击回路系统,并对主要设备进行热平衡计算,以确定设备型号.设计的热冲击回路系统包括冷态、热态两回路,通过三通阀的自动切换作用,进行冷态、热态条件的及时切换试验,以模拟核动力装置中余热排出泵的实际工作状况.试验结果表明,设计的余热排出泵热冲击回路系统可较为真实地模拟核动力装置实际运用情况;对设备进行的热平衡计算确定了主要设备型号;构建便捷的冷态、热态切换方式,可验证泵各部件的耐热冲击能力.     

北疆高产棉田水热平衡的初步研究

通过对高产棉田和普通棉田的生长状况、植物和土壤水分平衡与热量平衡的研究 ,提出在沙壤地的普通棉田 ,采用“轻灌勤灌”的灌溉方法 ,是改善棉田水热平衡 ,获得高产的有效技术措施     

水泵房噪声综合治理

根据水泵房噪声的监测结果、频谱分析、建筑结构和治理要求，采用成熟的噪声治理技术，包括减振、隔声、吸声、消声等，同时借鉴了近年来噪声治理的经验，充分考虑了通风散热问题，确保了水泵的正常工作，取得了良好的治理效果。     

冬小麦生育中期农田水分与二氧化碳通量研究

以大兴实验站冬小麦为研究对象,采用涡度相关技术监测农田显热、潜热和二氧化碳通量,依据实测数据分析了冬小麦碳、热通量的变化特征,并研究各分量在抽穗期的关系和农田群体水分利用效率的变化规律。结果表明,①CO2通量的日变化成单谷型下凹曲线,极值出现在12:00左右,潜热和显热通量则呈单峰型上凸变化;②抽穗期,CO2通量与净辐射和潜热通量都呈现出极显著相关关系,而与显热通量在晴天成极显著相关关系;③作物农田水分利用效率在08:00—11:30较高,范围在0.02~0.04 g(CO2)/g(H2O)。     

温室热风式相变蓄热节能陶瓷散热系统研究

对热风式相变蓄热陶瓷远红外散热系统进行研究,将几种高效的蓄热相变材料有机结合在一起,对各成分占比进行优化、对装置材料及封装外形研究,解决温室热能的储存和释放,采用石蜡、石墨烯、水质量占比为6∶1∶1的复合相变材料进行试验,其蓄放热时间可延长为原来的3倍左右,对热能的利用具有重要的意义,拥有广阔的市场前景。