热能与动力工程专业毕业设计产、学、研模式的探索

分析热能与动力工程专业毕业设计环节存在的问题,提出该专业毕业设计产、学、研模式,阐述了通过几年来的实践,其本专业建设和教学改革所起到的作用.     

基于R404A的圆形冷凝器小管径化实验研究

针对当前冷藏集装箱制冷系统中冷凝器换热效率低、耗铜量大及成本高等问题,为某冷藏车设计了管径为5.00 mm的内螺纹铜管换热器,用于替代原管径9.52 mm圆形冷凝器。根据R404A制冷剂在小管径中的传热特性及其热力状态的变化,设计了替代换热器并做了优化流路设计;通过对5.00 mm小管径换热器样件与原冷凝器进行多个蒸发温度工况下的整机测试对比试验,检验设计的合理性。结果表明：小管径换热器耗电量有所增加,大、小管径换热器的整机制冷量偏差在10%以内,制冷性能系数偏差在6%以内;新的小管径圆形换热器耗铜量减少了37.7%。      

真实流场中管束排列方式对流体诱导振动影响的研究

针对工程应用中流体诱导换热器管束振动破坏的情况,搭建实验平台通过加速度传感器测得真实流场下管束的振动加速度响应,并在Workbench15.0中采用双向流固耦合方法进行数值模拟。对比实验测得结果和数值模拟结果,分析不同排列方式和换热管数量的管束振动特性,发现正三角形排列比正方形排列管束更加稳定,更难发生流弹不稳定;外层横排管对其后第1排管束振动有促进作用,对其后第2排管束振动有抑制作用;沿着横流方向,后排管束振动受前排管抑制作用越来越大。对换热器的防振设计有一定的指导意义。     

Energy balance and transpiration in an urban tree hedgerow in Mexico City

A series of sap flow (transpiration, TRP) and energy balance components measurements were carried out in a representative tree hedgerow of Fraxinus uhdei in Mexico City (19° 19' N, 99° 11' W, 2250 m ASL). Measurements of sap flow in the trunks of the trees was selected as an alternative tool instead of eddy covariance or Bowen ratio-energy balance methods in order to determine the energy balance components of the tree canopy. These measurements were made in October (end of the rainy season) and December (dry season) in 1997, from 8:00 to 17:00 LST. TRP showed a unimodal pattern during the day. Mean daily transpiration was higher at the end of the rainy season (1506 g m^–2 d^–1) than in the begining of the dry season (972 g m^–2 d^–1) with maxima rates of 0.075 and 0.046 g m^–2 s^–1, respectively. During the rainy season net radiation (Q_N) was mainly dissipated by latent (Q_E) and sensible (Q_H) heat, 60 and 34 %, respectively. Latent heat increased in the day up to 184 W m^–2. Q_N was dissipated by Q_H and Q_E by 75 and 25%, respectively, and Q_H had a maximum hourly value of 298 W m^–2 during the day (8:00-17:00 LST) in the dry season. Seasonal differences in Q_E and Q_H were probably due to differences of water availability. Heat storage of the tree hedgerow canopy was found to be a negligible component of the energy balance in both seasons. Actual transpiration of the system was always lower than transpiration at equilibrium. This was probably due to a low water availability in the substratum, a high atmospheric evaporative demand and an effective stomatal control. Because the tree hedgerow was completely surrounded by paved areas and wind was coming from a drier side, it is possible that transpiration rates were affected by advection probably supressing TRP.     

基于非线性温焓关系的换热网络夹点法

针对换热网络流股存在非线性温焓关系的情况,提出了基于非线性温焓关系的换热网络夹点法,运用MATLAB 数据拟合工具箱拟合流股的温焓关系式,提出了基于非线性温焓关系的换热网络夹点法的能量目标以及夹点温度的计 算方法。最后,通过运用文中提出的方法对一个案例进行了换热网络综合,通过比较流股线性温焓关系和非线性温焓关 系对换热网络的影响,说明了换热网络优化中考虑流股非线性温焓关系的必要性。     

烟熏炉换热器进口主流道流动性改进

针对某一类型烟熏炉换热器进口主流道出口产生局部负压的问题,借助CFD仿真分析手段找出进口主流道结构缺陷,提出了岔口几何形状的改变结构。分别对这2种不同结构的进口主流道管在Fluent平台上进行内流场分析,对比两者之间的差异,表明改进后的进口管流速更加均匀,克服了原进口主流道管存在的问题,使得进入各组U型管的蒸气相对均匀,换热效率得到提高。     

弓形折流板换热器流动与传热性能的数值模拟

为了探究折流板结构对换热器整体性能的影响,课题组通过FLUENT模拟分析弓形折流板板间距以及缺口高度占比这2个关键变量,得到不同条件下换热器流场和温度场的分布情况,并以换热系数h、压降ΔP以及综合性能参数η作为换热评价指标,研究了不同结构参数对换热性能的影响,并分析了2个关键变量之间的关联性。结果表明：随着板间距的减小,流动与传热“死区”区域变小,换热系数及壳程压降增大,板间距较小的换热器在低入口速度工况下综合性能相对较好;当板间距为185 mm时,换热系数和压降随板缺口高度占比的增大而减小,此时选择缺口高度占比为0.30可获得较佳综合性能;另外,通过研究2个变量间的关系发现板间距较小时应选择相对较大的缺口高度占比以保证其较优性能。     

冷却塔辅助地源热泵系统控制算法仿真

针对目前复合式地源热泵系统控制方法不完善的问题,文中以小型冷却塔辅助地源热泵系统为研究对象,通过响应实验法进行控制器参数整定,利用MATLAB/Simulink软件对其不同运行模式、不同控制算法进行了控制仿真。仿真结果表明：与传统PID控制和模糊PID控制相比,Smith预估PID控制在冷却塔单独运行、地埋管单独运行、二者联合运行3种不同模式下均可以达到较好的控制效果。该控制方法调节精度较高,速度快,超调小,对冷却塔辅助地源热泵系统具有一定的可行性。     

基于CFD的烟熏炉风室结构改进

针对目前烟熏炉加工烟熏食品出现品质低下和成色不均匀的问题,课题组以常见的烟熏炉为研究对象,利用计算流体力学(CFD)技术和实验验证的方法研究了烟熏炉送风系统的风室结构,通过仿真模拟提出采用变径结构和多管连接结构的2种风室结构改进方案。仿真结果表明：2种改进后新风室结构均能够有效减小各个出风口之间的速度差,从而改善烟熏炉加热仓内部的流场分布。改进方案能有效提高烟熏食品的品质。     

应用于闭式河水源热泵系统的螺旋管换热器设计

为了设计应用于闭式河水源热泵系统的螺旋管换热器,采用数学模型和经验公式对闭式河水源热泵系统的螺旋管换热器的换热面积进行了理论计算,进而设计了螺旋管换热器的结构。根据上海松江地区的河水温度情况,通过试验研究了不同冷却水流量对螺旋管性能的影响。实验结果表明：此闭式河水源热泵系统螺旋管换热器的换热量为10.76 kW,单位管长的换热量为27 W/m。实验方法得到的换热量与理论方法得到的换热量之间的误差为3.5%,说明设计螺旋管换热器的理论计算方法是可信的。