刘晓威
,
陈林根
,
戈延林
,
吴锋
,
孙丰瑞
工程热物理学报
本文建立了以无相互作用1/2自旋系统为工质的不可逆量子布雷顿制冷循环模型,循环由两个等磁场过程和两个不可逆绝热过程组成.模型考虑了热阻、内摩擦、旁通热漏三种不可逆损失.应用有限时间热力学理论、量子主方程和量子半群方法,本文导出了该制冷机的循环周期、制冷率和制冷系数.应用数值计算和图例,给出了量子布雷顿制冷机的制冷率和制冷系数最优性能,并分析了量子摩擦和旁通热漏对其最优性能的影响.
关键词:
有限时间热力学
,
1/2自旋系统
,
量子布雷顿制冷循环
,
制冷率
,
制冷系数
肖庆华
,
陈林根
,
谢志辉
,
冯辉君
,
孙丰瑞
工程热物理学报
结合[火积]耗散极值原理和构形理论，以基于[火积]耗散率的当量热阻最小化为目标，采用解析解法对Y形肋片进行了构形优化，分析了复合参数α（关于对流换热系数、肋片的包络面积及其热导率的简单函数）和肋片占比Ф1对Y形肋片优化的影响，并比较Y形和T形肋片的整体传热性能的优劣。结果表明，增大α和增大Ф1可降低肋片的无量纲当量热阻，改善其整体传热性能。总体积和肋片材料的体积都相同时，Y形肋片无量纲当量热阻要比T形肋片的无量纲当量热阻小很多。也就是说，Y形肋片优于T形肋片，更能提高系统的整体传热性能。
关键词:
构形理论
,
肋片
,
[火积]耗散率
,
当量热阻
,
广义热力学优化
秦晓勇
,
刘雄
,
陈林根
,
孙丰瑞
中国冶金
以与炉腹煤气量指数相关联的高炉利用系数为优化目标，建立了包括物质和能量的平衡约束、工艺约束、操作条件约束、其他变量上下限约束共50个线性和非线性约束条件，原燃料参数、工艺参数、生铁质量参数共16个优化变量的高炉性能优化模型。利用序列二次规划算法，得出优化结果。经与实际生产数据比较，验证了模型的正确性。利用该优化模型和算法，分析了高炉炉腹煤气量指数、煤比、铁的直接还原度、鼓风温度、鼓风湿度、鼓风富氧率对高炉利用系数的影响。
关键词:
利用系数
,
高炉
,
炉腹煤气量指数
,
优化
冯辉君
,
陈林根
,
刘雄
,
孙丰瑞
钢铁研究
以薄板坯连铸连轧流程为研究对象,对薄板坯连铸凝固传热过程、辊底加热炉加热过程、热轧过程和层流冷却过程进行数值计算,得到4个过程薄板坯的温度场分布.结果表明:通过调节凝固传热过程二冷区水量分配比有助于层流冷却过程节水;适当增大拉坯速度有利于加热炉加热过程节能,且热轧过程和层流冷却过程带钢表面温度均得到提高;与层流冷却方式一相比,相同水量条件下冷却方式二使得终冷温度降低了2.9℃,这一冷却方式相同终冷温度要求下有利于节水.
关键词:
连铸连轧
,
薄板坯
,
流程分析
,
广义热力学优化
刘长鑫
,
谢志辉
,
孙丰瑞
,
陈林根
钢铁研究学报
运用系统动力学原理,采用因果关系和存量流量分析方法,在相对宏观的层面构建了钢铁生产过程烧结工序的铁素流动态模型.仿真结果准确,验证了系统动力学原理应用于钢铁生产流程研究的适用性及建模仿真的有效性.计算表明:烧结矿铁素流随时间的增加而不断增大,然后逐渐趋于稳定,且烧结矿铁素流在烧结初始时段增加速度最快;返回铁素流波动越大,烧结矿铁素流、损失铁素流和烧结机铁素重新达到输出稳定状态所需时间越长.
关键词:
钢铁生产流程
,
系统动力学
,
烧结
,
铁素流
,
仿真
冯辉君
,
陈林根
,
谢志辉
,
孙丰瑞
工程热物理学报
基于构形理论,以质量积耗散率最小为优化目标,在构造体总体积和高渗透性材料一定的条件下,对基于环形高渗透性通道的圆柱形构造体进行传质构形优化,得到无量纲平均压差最小的圆柱体构造体最优构形.结果表明:存在最佳高渗透性通道尺寸比(D1/D0)opt和最佳圆柱形构造体径高比(H0/H1)oo使得圆柱形构造体的无量纲平均压差取得二次最小值.增加单元体数目n有助于提高圆柱形构造体的传质性能;当n＞5时,其传质性能提高幅度很小,此时增加单元体数目对其传质性能改善不明显.基于质量积耗散率最小所得到的圆柱形构造体最优构形能够降低构造体的平均传质压差,改善其整体传质性能.
关键词:
构形理论
,
质量积耗散率最小化
,
圆柱形构造体
,
传质构形优化
,
广义热力学优化
张泽龙
,
陈林根
,
戈延林
,
孙丰瑞
钢铁研究
建立利用富余焦炉煤气驱动的回热式燃气轮机装置模型,应用经典热力学和燃气轮机循环理论,对该装置热效率和输出功进行分析.通过数值计算,分析了煤气放散率、煤气富余率和回热器有效度等参数对装置性能的影响.结果表明:降低煤气放散率和提高煤气富余率时,装置的输出功都能得到提高;增加回热器后,装置热效率和输出功都得到了提高,焦炉煤气得到了有效的利用;分别存在1个最佳的压气机压比使装置热效率和功率达到最大值,即可通过合理选取压气机压比,使装置性能最优.
关键词:
焦炉煤气
,
回热式燃气轮机
,
热效率
孟凡凯
,
陈林根
,
孙丰瑞
,
杨博
钢铁
针对中国钢铁工业低温余热回收利用率低的现状,提出一种基于半导体热电发电技术回收高炉冲渣水显热的技术方案,建立了相应的计算模型,分析了冲渣水温度、热电单元长度、热电模块填充系数、换热器流道长度等关键参数与装置性能的关系.结果表明,对于100℃的高炉冲渣水,利用热电发电技术,每米流程可使水温下降约1.5℃,每平方米换热面积可以产生约0.93 kW电能,热效率约为2％,设备成本的回收周期在10年左右.
关键词:
钢铁工业
,
高炉冲渣水
,
余热回收
,
节能
,
热电
,
发电
,
有限时间热力学
陈林根
,
杨博
,
谢志辉
,
王文华
,
孙丰瑞
中国冶金
炼钢转炉余能余热主要包括转炉烟气的显热和转炉煤气的潜热以及转炉渣的显热，合理回收利用转炉余能余热是实现转炉负能炼钢的关键。建立了转炉煤气驱动的开式燃气轮机热电冷联产（CCHP）装置有限时间热力学（FTT）模型。以装置总可用能率和第一定律效率为目标，在无煤气质量流率和装置尺寸约束下，优化了压气机进口相对压降和压比，得到了最大总可用能率和相应的煤气质量流率；在煤气质量流率和装置尺寸约束下，优化了压气机进口相对压降，得到了最优效率，同时联产装置各部件的面积分配也得到了优化。分析了煤气显热利用、放散率、循环总温比、发生器工质温度和供热温度等参数对装置最优性能的影响。
关键词:
转炉煤气
,
有限时间热力学
,
开式燃气轮机热电冷联产装置
,
总可用能率
,
第一定律效率
