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冰浆存储过程中冰晶粒径动力学演化影响因素

中南大学学报（自然科学版） 2015年第8期46卷 3138-3144页

作者：徐爱祥刘志强赵腾磊王肖肖中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 湖南工业大学湖南省建筑节能与环境控制关键技术协同创新中心湖南株洲412007

为研究冰浆存储过程中冰晶粒径演化的影响因素及其规律,运用群体平衡模型,并通过数学变换,将模型中数量守恒方程转换为质量守恒方程,进而对冰浆存储过程中冰晶粒径分布及演化的影响因素进行数值模拟研究,着重分析添加剂种类与质量分数... 详细信息

为研究冰浆存储过程中冰晶粒径演化的影响因素及其规律,运用群体平衡模型,并通过数学变换,将模型中数量守恒方程转换为质量守恒方程,进而对冰浆存储过程中冰晶粒径分布及演化的影响因素进行数值模拟研究,着重分析添加剂种类与质量分数、含冰率、耗损率等因素对冰晶粒径分布密度及冰晶平均粒径的影响。研究结果表明:在相同添加剂质量分数下,乙二醇和乙醇比氯压钠对抑制冰晶粒径增长的效果好。对于同一种类添加剂,减少添加剂质量分数会降低冰晶粒径增长的速度;含冰率越低,冰浆溶液中冰晶粒径增长速度越慢,而降低含冰率会导致冰浆的蓄能密度下降;耗损率越高,冰浆溶液中冰晶粒径增长速度越慢,增大耗损率会改善冰浆流动性但会增加冰浆制冷的能耗。研究成果为冰浆存储与应用过程中冰晶粒径的控制与预测提供了参考。

关键词：储能冰浆粒径演化群体平衡模型添加剂

破碎与团聚对冰浆存储过程冰晶粒径演化的影响

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中南大学学报（自然科学版） 2013年第11期44卷 4720-4725页

作者：徐爱祥刘志强王小倩赵腾磊中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083

为了研究冰浆存储过程冰晶粒径演化机理及规律,引入群体平衡模型,对冰浆存储过程中冰晶粒径分布及演化进行数值模拟;通过Matlab自编程序,采用分区法对群体平衡方程进行直接离散求解,并分析破碎作用与团聚作用对冰晶粒径概率密度及冰晶... 详细信息

为了研究冰浆存储过程冰晶粒径演化机理及规律,引入群体平衡模型,对冰浆存储过程中冰晶粒径分布及演化进行数值模拟;通过Matlab自编程序,采用分区法对群体平衡方程进行直接离散求解,并分析破碎作用与团聚作用对冰晶粒径概率密度及冰晶平均粒径的影响。研究结果表明:破碎与团聚是冰浆存储过程中冰晶粒径演化的两个重要作用,两者对冰晶粒径的"作用方向"相反,且破碎与团聚经历从最初的破碎与团聚"均衡作用"发展成团聚"主导"的过程;在冰晶存储过程中冰晶平均粒径不断长大,即从初始时刻的300μm到22 h后的392μm;数值模拟结果与实验结果基本吻合,冰晶平均粒径相对误差在5%以内。

关键词：储能冰浆粒径演化群体平衡模型破碎团聚

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新型真空液滴制冰特性研究

新型真空液滴制冰特性研究

作者：徐爱祥中南大学

学位级别：硕士

蓄冷技术是实现电网“移峰填谷”的一项重要措施。以低压力下液滴蒸发结冰为基础的真空法动态制冰技术是一种新兴、有效的动态蓄冷手段,在我国有着广阔的应用前景。本文首先简要的介绍了真空制冰技术基础,阐述了真空环境的特性和湿气体... 详细信息

蓄冷技术是实现电网“移峰填谷”的一项重要措施。以低压力下液滴蒸发结冰为基础的真空法动态制冰技术是一种新兴、有效的动态蓄冷手段,在我国有着广阔的应用前景。本文首先简要的介绍了真空制冰技术基础,阐述了真空环境的特性和湿气体的基本性质,再采用数值计算的方法对低压下液滴形成冰晶粒子的传热与传质问题进行了深入分析,重点研究了低压环境下液滴形成冰晶过程中的水分迁移和热量传递。计算结果表明：在真空压力为0.611kPa的环境中,初始温度为20℃、粒径为50μm液滴在经历0.003s后形成冰晶粒子(不考虑液滴过冷)。其次,分析了在不同的粒径尺寸和真空环境压力下,液滴表面温度的变化规律及特点,并讨论了过冷度与不同添加剂浓度对液滴成核结晶的影响。另外,针对目前真空法制取冰浆过程中水蒸气冷凝系统复杂、真空泵持续运行能耗高及捕冷盘管易冻结等问题,提出了一种新型捕冷方式,该捕冷方式的特征结构为带夹层的真空室,其间有制冷剂循环,从而实现水蒸气的捕集并强化制冰。探讨了该捕冷方式如何实现的问题,同时对该捕冷方式下冰晶粒子形成进行了计算。对比结果表明,该新型捕冷方式能够有效捕集水蒸气,并能增强制冰效果。对实现真空法冰浆制备装置的优化设计,更好地发挥蓄冷技术的节能潜力,具有重要的工程指导意义。

关键词：动态蓄冷真空法传热与传质捕冷方式

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冰浆存储过程冰晶粒径演化数值模拟

中南大学学报（自然科学版） 2014年第10期45卷 3651-3656页

作者：赵腾磊刘志强徐爱祥何娜萍中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083

为了探索冰浆存储过程冰晶粒径演化规律,运用数群平衡模型对冰浆存储过程冰晶粒径演化进行数值模拟,采用改进有限容积法对数群平衡方程进行离散求解,把数值结果与实验结果进行对比验证模型的可靠性,并研究冰晶团聚、破碎2个动力学事件... 详细信息

为了探索冰浆存储过程冰晶粒径演化规律,运用数群平衡模型对冰浆存储过程冰晶粒径演化进行数值模拟,采用改进有限容积法对数群平衡方程进行离散求解,把数值结果与实验结果进行对比验证模型的可靠性,并研究冰晶团聚、破碎2个动力学事件对冰晶粒径分布演化的影响。研究结果表明:冰晶粒径演化数值模拟结果与实验结果的拟合曲线基本吻合,因此数群平衡方程模拟冰晶粒径演化可靠。对破碎与团聚作用下冰浆存储过程中冰晶粒径演化进行模拟,团聚作用使得大粒径冰晶颗粒增多,小粒径冰晶颗粒减少;破碎作用使得小粒径冰晶颗粒增多,大粒径冰晶颗粒减少;团聚和破碎共同作用下,团聚比破碎对冰晶粒径演化的影响明显,使得大粒径冰晶颗粒增多,小粒径冰晶颗粒减少。

关键词：储能冰浆粒径演化数群平衡模型破碎团聚

基于改进有限容积法的数群平衡方程数值方法研究

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中南大学学报（自然科学版） 2014年第4期45卷 1321-1328页

作者：赵腾磊刘志强徐爱祥何娜萍中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083

采用改进有限容积法对数群平衡方程进行数值计算,数群平衡方程涉及生长、团聚过程。对数群平衡方程进行数学变换,即把数量守恒方程变换为质量守恒方程,用非均匀几何网格对计算区域进行离散,运用有限容积法对变换后的方程进行离散求解,... 详细信息

采用改进有限容积法对数群平衡方程进行数值计算,数群平衡方程涉及生长、团聚过程。对数群平衡方程进行数学变换,即把数量守恒方程变换为质量守恒方程,用非均匀几何网格对计算区域进行离散,运用有限容积法对变换后的方程进行离散求解,把数值计算结果与分析解和直接用有限容积法计算数群平衡方程的数值结果进行对比。研究结果表明:只考虑生长事件,改进有限容积法计算结果与分析解基本一致,有限容积法计算结果出现了显著的失真;只考虑团聚事件,2种方法计算结果都与分析解基本一致;同时考虑生长和团聚事件,改进有限容积法计算结果与分析解基本一致,有限容积法计算结果与分析解对比出现了失真。

关键词：数群平衡方程颗粒密度分布生长团聚

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一种筒状多孔空气分布器的数值模型简化

中南大学学报（自然科学版） 2013年第5期44卷 2101-2108页

作者：王沨枫王汉青刘志强徐爱祥中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 湖南工业大学土木工程学院湖南株洲412008

利用计算流体力学技术并结合粒子成像测速实验及现场实测对空调中常用的孔径分别为0.5,1.0和2.0 cm,自由出流面积比(Rfa)分别为4.9%,10.4%,15.5%和19.6%的孔板及凯天KTSF-3.5KD筒状多孔空气分布器周围流场分布进行研究,提出一种筒状多... 详细信息

利用计算流体力学技术并结合粒子成像测速实验及现场实测对空调中常用的孔径分别为0.5,1.0和2.0 cm,自由出流面积比(Rfa)分别为4.9%,10.4%,15.5%和19.6%的孔板及凯天KTSF-3.5KD筒状多孔空气分布器周围流场分布进行研究,提出一种筒状多孔空气分布器的数值模型简化方法。研究结果表明:孔间间距是影响简化风口位置的主要因素,孔间间距越小,简化风口距原风口的距离越小;简化风口的高度可取实际风口的高度;简化风口湍流和速度边界可采用二维孔板空气射流完全混合起始位置(combined point,CP)的湍流参数及速度廓线,温度边界可采用与实际风口相等的均匀送风温度;采用简化风口得到的速度及温度模拟值与粒子成像测速实验值及现场实测值较吻合。

关键词：计算流体力学风口模型边界条件粒子成像测速

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生物质灰结渣判别指数研究

热能动力工程 2013年第6期28卷 650-654,666页

作者：阮芮彬龙兵刘志强徐爱祥中南大学能源科学与工程学院湖南长沙410083 长沙金智工程咨询有限公司湖南长沙410007

利用煤灰结渣指数对生物质灰结渣情况进行判别,发现煤结渣指数无法准确判别生物质灰结渣情况。为了研究生物质燃料结渣判别指数,基于40组生物质灰样结渣程度样本,依照软化温度从小到大对其进行排序。采用最优三段分割法,对数据样本建立... 详细信息

利用煤灰结渣指数对生物质灰结渣情况进行判别,发现煤结渣指数无法准确判别生物质灰结渣情况。为了研究生物质燃料结渣判别指数,基于40组生物质灰样结渣程度样本,依照软化温度从小到大对其进行排序。采用最优三段分割法,对数据样本建立了软化温度、碱酸比、硅铝比和钙铁比4种常见的生物质结渣判别指数界限模型。利用该模型对10种生物质结渣倾向进行了预判,预判结果表明:使用该模型大大提高了判别生物质结渣倾向的准确率,特别是利用铁钙比能够很准确地预测出结渣倾向。

关键词：生物质最优分割判别指数结渣倾向

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市政污泥干燥技术现状及研究进展

给水排水 2009年第S1期35卷 266-269页

作者：刘志强彭望明徐爱祥中南大学能源科学与工程学院长沙410082

分析了水分在污泥中的存在形式及其去除的可能性,比较了各种干燥方法及主要技术要点,简述了污泥干燥机理的研究概况。认为污泥与晶体物质的干燥特性有较大的差异,需对污泥的热干燥特性、污泥干燥过程的形态变化等加以深入研究,从而为污... 详细信息

分析了水分在污泥中的存在形式及其去除的可能性,比较了各种干燥方法及主要技术要点,简述了污泥干燥机理的研究概况。认为污泥与晶体物质的干燥特性有较大的差异,需对污泥的热干燥特性、污泥干燥过程的形态变化等加以深入研究,从而为污泥干燥设备的开发和研究提供必要的理论基础。

关键词：市政污泥脱水热干燥太阳能干燥微波干燥

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生物质灰熔融温度预测模型的研究

动力工程学报 2013年第6期33卷 484-489页

作者：阮芮彬龙兵刘志强徐爱祥中南大学能源科学与工程学院长沙410083 长沙金智工程咨询有限公司长沙410007

基于生物质灰成分和熔融温度实测数据构成的数据样本分析了灰成分对灰熔融性的影响,采用回归分析方法建立了灰熔融温度预测模型,并对回归方程的显著性及准确性进行了检验.结果表明:SiO2、CaO、K2O、SO3和P2O5对生物质灰熔融性的影响具... 详细信息

基于生物质灰成分和熔融温度实测数据构成的数据样本分析了灰成分对灰熔融性的影响,采用回归分析方法建立了灰熔融温度预测模型,并对回归方程的显著性及准确性进行了检验.结果表明:SiO2、CaO、K2O、SO3和P2O5对生物质灰熔融性的影响具有双重性;MgO和Na2O对生物质灰起助熔作用;该预测模型适用于预测生物质灰熔融温度,具有工程应用价值.

关键词：生物质灰成分熔融温度预测模型结渣现象灰熔融特性