冷学礼
,
田茂诚
,
葛培琪
,
邱燕
工程热物理学报
使用积耗散与广义热阻原理研究恒壁温层流平行通道的对流换热现象,检验了表面传热系数这一基本概念的热流管基础.发现通道内温度场的形态影响到表面传热系数定义式与广义式的数值;在充分发展后,非等温边界条件下将蜕化为一维热传导工况,此时定义式与广义式相同;在等温边界条件下的广义式大于定义式.且非等温边界条件下,广义式与定义式间的异同可以通过流场上的关键点判断出状态,为积耗散及广义热阻检验表面传热系数的正确性提供支撑.
关键词:
对流换热
,
积耗散
,
广义热阻
,
表面传热系数
姜波
,
田茂诚
,
冷学礼
,
程林
,
曹炳阳
工程热物理学报
采用数值模拟与实验相结合的方法,研究了低频振动管外的流动与传热特性,分析了不同参数对换热性能的影响.数值计算结果的场协同理论分析与实验表明:振动有利于强化传热,且其强化传热的效果随着振动频率与振幅升高而增强.在半周期内,时相位为90°时管外的换热性能最好,在一定范围内协同角余弦值随振动频率的变化与振幅基本无关.对比不同管型,沿椭圆管短轴方向振动的协同角余弦值最高,传热效果最好.
关键词:
强化传热
,
振动
,
场协同
,
椭圆管
张井志
,
田茂诚
,
张冠敏
,
李蔚
,
马连湘
,
冷学礼
工程热物理学报
通过数值模拟,分析了倾角不同板片组合的板式换热器单流道模型换热和阻力的情况,并结合场协同理论进行分析.模拟结果表明:传热因子j、阻力因子f及面积质量因子J/f均随Re的增大而降低,其值均偏向于倾角较小的板片组合.协同角θ随着Re的增大先增大后基本不变,场协同数Fc随着Re的增大而下降,倾角较大组合的协同性要优于倾角较小的组合.j、f均随着上壁面倾角风的增大而增大,在下壁面倾角βb≤60时变化趋势较大,βb＞ 60时,变化趋势降低.倾角不同的板片组合换热器的性能介于构成“热混合”的常规板片性能之间.
关键词:
板式换热器
,
场协同
,
数值模拟
,
热混合
马晓旭
,
田茂诚
,
张冠敏
,
冷学礼
工程热物理学报
采用ADINA数值方法研究了垂直U形管内气液两相流诱导振动的位移响应和脉动激振力特性,然后考察了雷诺数Re和体积含气率β对激振力的影响规律.结果表明:气液两相内流诱导振动以面内振动为主,表现为两相流诱发激振力的主频与管结构某阶固有频率相近时的共振现象;激振力的脉动特性表现为低β时的窄频带随机波动和高β时的周期性波动;固定β时,激振力的均方根值FRMS随Re的增大而增大,增大速率逐渐增加;同一Re下,FRMS先随β的增大而增加,在β=55％左右时达到最大,之后逐渐降低,最大值出现在泡状流向搅拌流的转变过渡区.
关键词:
气液两相流
,
诱导振动
,
脉动激振力
,
流固耦合
冷学礼
,
程林
,
杜文静
工程热物理学报
本文实验研究了流体低流速横向冲刷间谐振动圆管的传热特性,其目的是为流体诱导振动的有效利用提供更多的借鉴.研究结果表明流体绕流振动圆管时,在较低流速下即可获得较好的传热效果.对流换热的增强较少地依赖于流动雷诺数,更多地依赖于振动雷诺数.
关键词:
振动
,
对流换热系数
,
强化传热
冷学礼
,
田茂诚
,
张冠敏
工程热物理学报
通过分析对流换热过程中微元控制体内的煨流动平衡，得到类似于热传导过程中煨耗散函数表达形式的对流换热准煨耗散函数，表明对流换热过程中的煅耗散由热传导和对流形成的耗散共同构成。并通过分析对流换热过程的特点，对准煨耗散函数中对流项的影响进行了修正，使用圆管内热充分发展流动与无限宽平行通道内的对流换热过程检验，控制体内准煨耗散函数的计算结果与边界煅流的结果一致，表明文中提出的准煅耗散函数是可靠的。
关键词:
对流换热
,
娠耗散函数
,
层流
丁开强
,
田茂诚
,
冷学礼
工程热物理学报
本文基于(火积)耗散极值原理得到了对流传热的优化场协同方程,用Fluent数值模拟求解层流状态下的管外流动换热的优化流场.得到了管外流动的优化速度场为多纵向涡结构形态,对优化流场进行分析,发现优化流场的综合换热效果远远高于原型流场.通过在管外添加扰流片的方法,来产生带有纵向涡的流场,达到优化管外流动传热的目的.数值模拟结果表明,添加扰流片在一定程度上可以强化管外对流换热.
关键词:
(火积)耗散
,
管外
,
纵向涡
程林
,
冷学礼
,
杜文静
工程热物理学报
复合强化传热的换热系数的增加通常要比单独使用其中的任何一种技术高,但过分增长的污垢热阻会轻而易举地将对流换热系数提高的效果加以抵消.将振动看作不仅仅意味着噪声与元件损坏的能量表达方式,就有可能利用流体诱导的传热元件振动扰动水流,提高对流换热系数;同时,用振动变形清除传热表面积垢,降低污垢热阻,从而形成一种复合强化传热的新方法.
关键词:
污垢
,
强化传热
宋培龙
,
杨学锋
,
王守仁
,
杨丽颖
材料热处理学报
通过真空热压烧结和冷压烧结两种方法制备Al2O3-TiC/Al2O3-TiC-CaF2叠层陶瓷材料,测量材料试样的体积密度、显微硬度和抗弯强度,研究两种叠层陶瓷材料的摩擦磨损性能.在环盘式摩擦磨损试验机上进行摩擦磨损实验,用扫描电镜(SEM)观察材料磨损前后的微观形貌,分析其磨损机理.结果表明:热压烧结法制备的叠层陶瓷材料具有较高的硬度和抗弯强度,结构致密;在载荷小,低实验转速的情况下,冷压烧结法制备的叠层陶瓷试样具有较小的摩擦系数;在载荷大、高实验转速的条件下,热压烧结法制备的叠层陶瓷材料试样摩擦系数小,磨损率较低,摩擦磨损性能好;热压烧结法制备叠层陶瓷材料磨损机制主要是磨粒磨损和粘着磨损;冷压烧结法制备叠层陶瓷材料的磨损形式主要是表面疲劳磨损和磨粒磨损.
关键词:
陶瓷
,
叠层材料
,
制备
,
摩擦磨损
张炳森
,
郑爱国
,
潘晓丽
,
牛一鸣
,
张晓昕
,
苏党生
,
宗保宁
催化学报
doi:10.1016/S1872-2067(15)60925-1
雷尼镍型催化剂以其优越的电、磁、机械及化学等性能而广泛应用于石油化工领域。该类催化剂通常使用急冷法制备,以获得亚稳态均匀的非晶或纳米晶合金结构。例如急冷镍铝合金在一些不饱和有机化合物加氢反应中展现了卓越性能。通过引入杂原子,可调控其活性、抗酸性和磁性等,如铁掺杂可以增加磁性,满足磁分离技术和磁稳定床的需求；耐腐蚀铬的加入能够使催化剂适应酸性反应体系。热稳定性和比表面积调控对提高雷尼镍型催化剂的性能起重要作用,而这些取决于材料的相组成、晶粒尺寸、孔径分布和杂原子引入等微观结构。因此,精细结构解析对急冷镍铝基催化剂活性、选择性和转化率的研究起重要作用。 Devred等通过真空传递样品台在透射和高分辨模式中研究了雷尼镍型催化剂的结构,并与其性能关联。除此,关于此类材料精细结构解析的文献很少。主要原因是此类催化剂在空气中易燃烧,不易得到其真实的微结构特征。此外,磁性对利用透射电子显微镜原子级别探索其微观结构也有很大影响。基于X射线衍射(XRD)和X射线光电子能谱(XPS)对雷尼镍型催化剂的研究,利用先进电子显微学探索其精细结构是非常重要的研究方向。本文借助真空传递样品台,使用电子显微术和电子能量损失谱探索铁铬掺杂急冷镍铝合金催化剂的微结构,揭示了催化剂真实结构,并详细对比分析了原始、燃烧及钝化处理催化剂的结构特征。该工作将为研究急冷镍铝基催化剂“合成-结构-性能”关系提供真实的结构特征信息。利用真空传递样品台,我们通过选区电子衍射(SAED)和XRD确定了铁铬掺杂镍铝合金是由Ni2Al3和Ni组成。扫描透射模式中, X射线能谱(EDS)元素面扫显示Fe, Ni, Cr, Al和O元素均匀分布于催化剂中,并确定了其成分比例。样品中氧的存在是由于存放样品时少量镍被氧化,高分辨解析也进一步证实了样品中有少量氧化镍。高分辨分析也给出催化剂中Ni和Ni2Al3的分布,大部分Ni分布在表面, Ni2Al3在样品中起骨架作用。电子能量损失谱揭示Ni和Fe的存在形式为金属态,而Cr为氧化物。进一步对比分析了原始、燃烧和钝化的铁铬掺杂镍铝催化剂的微结构。结果表明,燃烧后的催化剂结构发生巨大变化,含有大量氧化镍,原始结构完全被破坏。但经过钝化处理样品的体相微结构未发生变化,颗粒尺寸、组成元素分布和体相相组成与原始催化剂相同,表面有一层氧化镍生成。钝化使得表面生成氧化镍层,可保护样品不被进一步氧化。对其微结构解析中发现大颗粒中铝含量高,说明碱提取铝过程中不完全,如果调控合成颗粒尺寸分布均一的催化剂,将会增加催化剂中的活性组分,提高其性能。综上所述,对比分析原始、燃烧和钝化样品的精细结构表明,利用真空传递样品台可以揭示铁铬掺杂急冷镍铝催化剂的真实结构；钝化处理样品的体相结构分析可以代表原始催化剂元素分布、体相相组成及颗粒尺寸分布等特征。这些微结构特征解析将有助于进一步研究催化反应机制和理解反应路径等。本文为分析易氧化和具有磁性的催化剂提供了微结构解析方法,如果能够用此方法对比分析反应前后催化剂的微结构,将对设计合成高性能催化剂提供重要依据。
关键词:
镍铝基催化剂
,
电子显微学
,
光谱学
,
真空传递样品杆
,
微结构
