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基于(火积)理论的轧钢加热炉壁变截面绝热层构形优化
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:TK123[动力工程及工程热物理—工程热物理;动力工程及工程热物理—热能工程]
  • 作者机构:[1]海军工程大学热科学与动力工程研究室海军工程大学舰船动力工程军队重点实验室海军工程大学动力工程学院,武汉430033
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(973)项目(批准号:2012CB720405)和国家自然科学基金(批准号:51176203,51356001)资助的课题.
中文摘要:

基于绝热过程火积耗散极值原理,分别在对流传热和复合传热(对流和辐射传热)边界条件下,对轧钢加热炉壁变截面绝热层进行构形优化,得到火积耗散率最小的绝热层最优构形。结果表明:与等截面绝热层相比,火积耗散率最小的变截面绝热层整体绝热性能更优。热损失率最小和火积耗散率最小的绝热层最优构形是不同的。热损失率最小的绝热层最优构形使得其能量损失减小,而火积耗散率最小的绝热层最优构形使得其整体绝热性能提高。火积耗散率最小和最大温度梯度最小的变截面绝热层最优构形差别较小,此时火积耗散率最小的绝热层最优构形在提高绝热层整体绝热性能的同时也提高了其热安全性。基于火积理论的绝热层构形优化为绝热系统的优化设计提供了新的指导。

英文摘要:

Based on the entransy dissipation extremum principle for thermal insulation process, the constructal optimizations of a variable cross-sectional insulation layer of the steel rolling reheating furnace wall with convective and compound heat transfer (mixed convective and radiative heat transfer) boundary conditions are carried out. An optimal construct of the insulation layer with minimum entransy dissipation rate can be obtained. Results show that the global thermal insulation performance of the variable cross-sectional insulation layer at minimum entransy dissipation rate is better than that of the constant cross-sectional one. The optimal constructs of the insulation layer obtained based respectively on the minimizations of the entransy dissipation rate and heat loss rate are different. The optimal construct of the insulation layer at minimum heat loss rate leads to a reduction of the energy loss, and that at minimum entransy dissipation rate leads to an improvement of the global thermal insulation performance. The difference between the optimal constructs of the variable cross-sectional insulation layer based on the minimizations of the entransy dissipation rate and the maximum temperature gradient is small. This makes the global thermal insulation performance and thermal safety of the insulation layer improved simultaneously. The constructal optimization of the insulation layer based on entransy theory can provide some new guidelines for the optimal designs of the insulation systems.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
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