热线法同时测定含湿多孔介质导热系数和导温系数的实验技术

本文对利用常功率热线法测定含湿多孔介质热物性的特殊性作了分析,采取了有效的技术措施以控制湿材料导热系数和导温系数的测试误差.报道了对含湿型砂热物性的测试结果.     

含湿建筑材料的导热系数

本文报道了用常功率平面热源法测定含湿加气混凝土砌块导热系数和导温系数的试验结果。发现实测到的总当量导热系数λ随含湿量的增加而单调地递升,名义导温系数α随含湿量的变化曲线却在低含湿量区出现明显的拐点和极小值。文中,对含湿建筑材料在温度梯度下的湿—热迁移机理作了初步探讨,并给出了一种半经验方法,提供了实用的算图(图8)和进行温度修正的式(14)和(15),可由式(13)从实测的总当量导热系数λ中扣除湿迁移影响,由此得到的真导热系数λ_0和含湿量之间呈现线性关系(图7)。     

加热条件下含湿多孔介质中液体分布及机理

建立了考虑临界含湿率的非饱和含湿多孔介质加热条件下的热质传输模型。含湿率低于临界值时,由于不同孔隙内水分互不接触,无法在高低含湿率区域间产生由于毛细作用而引起的液体流动,因而忽略介质中液相毛细流动;当含湿率高于临界值时,则考虑液相毛细流动。利用建立的模型,对加热条件下低于和高于临界含湿率情况下的堆积颗粒多孔介质中水分迁移情况进行了分析。模拟分析及实验研究表明应根据含湿率与临界含湿率关系确定是否考虑由毛细力引起的流动。     

在第三类边界条件下测定含湿多孔介质热湿迁移特性的方法

本文研究了含湿多孔介质表面和大气接触时湿分向空气中扩散的过程,在此基础上,提出了一种在第三类边界条件下同时测定含湿多孔体有效导温系数、质扩散系数和热质扩散系数的方法。本方法以电子分析天平作为主要测试手段,可避免瞬态测定含湿量场变化的困难。     

透过多孔介质板的热湿传递的实验研究

本文以透过燃料电池增湿系统中多孔介质板的热湿传递过程为研究对象,建立了实验系统,测量并比较了高温高湿气体(增湿气体)透过多孔介质板对低温低湿气体(被增湿气体)进行加热加湿时,气体的相对流向、温度与相对湿度等对多孔介质板热湿传递特性的影响。结果表明,在使用相同的多孔介质板的前提下,使用逆流流向、提高增湿气体进口温度和相对湿度对多孔介质板两侧的换热和水分传递量的提高更加有利;同时,使用逆流流向、提高增湿气体进口温度以及降低其相对湿度有助于水分回收率的提高。     

液相饱和度对多孔介质稳态导热系数的影响

在非饱和含湿多孔介质传热传质的过程中,由于湿分迁移的存在,使得真实导热系数的测量和处理存在争议。为此,运用有限元方法,求解了二维稳态条件下非饱和含湿多孔体特征单元的温度和热流密度,给出了不同液相饱和度时的有效导热系数。结果表明,对于通常的导热能力固体远大于液体、液体远大于气体的情形,随着液相饱和度的增加,多孔介质的导热系数先迅速增加,然后逐渐趋于平稳。     

基于植物根系仿生的土壤热湿迁移数值模拟

以实验数据为依据,把土壤中的水分含量和水分梯度分布作为影响植物根系生长的环境因子,结合非饱和多孔介质中传热传质的数学模型,对冬小麦的根系生长进行仿生模拟,分析根系吸水对非饱和土壤湿分与热量传递的影响。在相同环境条件下,对裸土和有作物覆盖的土壤床中的热、湿迁移也进行了模拟比较。     

高热流密度激光作用下含湿多孔材料的传热传质分析

建立了快速高热流密度激光作用下含湿多孔材料传热传质数学模型,并采用恰当的数值处理方法进行了数值计算.结果表明,快速高热流密度激光作用下含湿多孔材料的传热传质具有经典热质传递理论难以解释的超常效应-非傅立叶与非费克效应,且非费克效应比非傅立叶效应更明显,较高含湿量的材料在高热流密度激光作用下的非费克效应应予以足够重视.     

吸潮多孔材料单侧受热下湿分输运过程数值模拟

多孔材料常用于飞行器舱室表面结构,而其暴露在空气中时容易吸附湿分。对低含湿材料舱室,在外侧受热情况下,材料内部湿分会发生相变形成蒸汽向舱室内腔输运,从而影响舱室内部电子仪器的正常工作。本文通过开展基于多相混合物模型的数值模拟研究,研究了单侧受热情况下吸潮多孔材料内部的湿分输运过程,揭示了低含湿多孔材料内部的湿分输运机理及影响因素,并预测内侧非受热表面的进水量。计算结果表明,材料孔隙率及孔隙尺寸对进水量影响较小,而渗透率影响显著。较低的渗透率使得向非受热表面输运并冷凝的蒸汽量增加,最终致使进入舱内的蒸汽量增加。本文讨论了多孔材料特性对单侧受热过程湿分输运的影响机理,为减小吸潮影响的材料改进方向提供了依据。     

不同运行模式下土壤-空气换热器热性能研究

基于多孔介质传热传质理论,建立了二维非饱和土壤耦合热湿迁移的数学模型。基于有限体积法,利用FORTRAN语言开发了二维椭圆型传热传湿计算程序。利用自编程序对不同运行模式下的土壤-空气换热器系统进行了全面的数值研究。连续模式下系统连续运行24 h;间歇模式1下系统运行60 min,然后停止运行30 min;间歇模式2下系统运行60 min,然后停止运行60 min.结果表明,在连续模式下较高含湿量的土壤比较低含湿量的土壤的系统热性能提升20.13%,含湿量较低的土壤在间歇模式下运行系统热性能较连续模式提升12.7%。     

超声波强化多孔纤维干燥过程试验研究

为了探究超声波场对多孔纤维干燥过程热湿迁移的影响,对有无超声波作用下多孔纤维的干燥过程进行了试验研究。试验结果表明:无超声波作用时,多孔纤维干燥包括恒速和降速两个阶段,且其转化临界点在干基含湿率为0.5左右;施加超声波场之后,干燥过程只有降速阶段,且随着功率的增加超声波的强化作用逐渐增强,功率和干燥速率呈现非线性关系;随着干燥过程的进行,含湿量降低,超声波的强化作用逐渐削弱;为了减少能耗当干基含湿率降低至0.5时即可终止干燥。     

多孔介质高强度传热传质的理论研究

提出了高强加热下含湿多孔介质传热传质新模型,模型包括的水分种类齐全、水分迁移机制全面,假设条件相对较少,考虑了非Fourier传热效应和非Fick传质效应,模型通过具体的含湿量分区分析得到简化。     

激光脉冲加热下含湿多孔介质温湿信号的测量与分析

本文介绍了一种动态测量激光脉冲加热下多孔介质温湿信号变化的方法。借助于响应时间为１μｓ的超小型薄膜电阻及日本 ＹＯＫＯＧＡＷＡ ＤＬ２７００数字示波器,研制了能对激光脉冲加热下多孔介质温湿信号的变化迅速作出响应的测量系统。利用可编程ＮｄＹＡＧ激光发生器触发高能流密度的小尺寸短脉冲激光,轰击有高空隙率及热延迟时间为秒量级的纸张,进行测定多孔介质温湿信号变化的实验。通过实验发现,在该测量系统下可观测到明显的湿纸张温度信号的阶跃与波动效应以及湿份信号的突变特征。信号洁净、干扰小、信噪比高,信号有良好的跟随性,从而为研究多孔介质超急速传热传质过程中热质的传递行为提供实验测量手段。     

日光温室土壤-空气换热器周围土壤中热湿迁移规律研究

为研究日光温室土壤-空气换热系统土壤中的热湿耦合迁移规律,建立了水平换热管周围非饱和土壤中热湿耦合传递的数学模型,模拟非饱和土壤蓄热过程中温湿度的动态分布。结果表明,温湿度场的分布密切相关。在土壤中温度梯度作用下,土壤中的湿分沿温度梯度反方向迁移,且依次形成湿峰。各向同性土壤中,距管中心距离相同的各点,同时出现湿峰。管内空气温度越高,湿度峰值越明显。利用土壤-空气换热器对高温空气进行降温,含湿土壤中的传热传质,有利于换热系统获得较低的空气出口温度。     

饱和含混多孔介质自然对流传热传质的电化学方法实验研究

本文建立了饱和含湿多孔介质自然对流传热传质实验台，利用电化学方法，在封闭腔体的两竖壁上建立浓度梯度，实验探讨了两竖壁保持不同的温度和浓度时，腔体内部的温度分布及边壁上的传热传质特性。     

快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机理的研究

本文对快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机制进行了实验研究和理论分析。实验本体是一台Ｘ－６５０扫描电子显微镜;实验样品分别为大蒜;胡萝卜和土豆片。提出了压力梯度作用下的毛细管通道内的挤压流动是高强度干燥过程中湿分迁移的主要机理并对单毛细管通道内的挤压流动进行了理论分析。     

考虑毛细滞后效应的未饱和含湿多孔介质传热和传质理论

毛细滞后是未饱和多孔介质中很重要的特性之一。在许多情况下，毛细滞后现象对介质中传热和传质过程有着显著的影响。本文引入最小梯度概念，用以描述多孔体中毛细水运动滞后的定量行为，进而建立了考虑毛细滞后效应的未饱和含温多孔介质传热和传质的系统理论，为进一步定量研究毛细滞后对传热传质的影响打下了理论基础。     

移动热源热传导的非准稳态分析(Ⅱ)

本文采用热源法,分析了移动点热源引起的热传导问题,导出了常功率移动点热源在无限大区域中的非准稳态温度响应的分析解;利用Duhamel定理,将常功率热源下的解推广到变功率热源情形,扩展了解的应用范围。     

基于REV的保温多孔材料传热“三箱”分析模型

保温材料广泛应用于建筑中的制冷与空调等领域,保温多孔介质材料的内部结构复杂无规律且孔隙分布具有不确定性,热质传递作用机理复杂多变,目前的分析方法和研究模型普适性差,对一些微观热质传递机理问题尚未提出解决方法。本文基于表征体元REV,建立了保温多孔介质材料传热计算"三箱"分析模型。利用"三箱"模型对保温多孔介质材料传热过程进行分析,并给出各模型下多孔介质导热系数计算公式。基于保温多孔介质材料传热计算"三箱"分析模型,对不同孔隙率、孔隙通道分布系数和迂曲度的硅酸钙材料进行了计算和模拟并研究了其对保温多孔介质材料导热系数的影响,总结出其变化规律。本文所做工作,不仅为保温多孔介质材料传热分析研究提供了新模型与新方法,在其他类型多孔材料研究中也有借鉴意义。     

集成光学 光电集成与器件

TN252 2006065162非对称含左手材料平面波导的传输特性=Propagation properties of asymmetric metamaterial slab waveguides [刊,中]/沈陆发(上海大学通信与信息工程学院,上海(200072))．王子华//光电子·激光．—2006,17(6)．—688-692由Maxwell方程组讨论了3层非对称含左手材料平面波导,推导了衬底和覆盖层为左手材料而薄膜为右手材料的平面波导TE模的色散关系。通过求单位宽度TE模所承载的功率,得到了含左手材料平面波导的等效厚度。引入右手材料平面波导的相关方程、曲线并和含左手材料平面波导的方程进行对比分析,发现了非对称3层含左手材料平面波导的一些奇异特性。图6参11(严寒)