蜂窝体蓄热室结构优化及软件开发
蜂窝陶瓷蓄热体换热效率和高度
蜂窝陶瓷蓄热体换热效率和高度一、引言蓄热体是近年来广泛应用于能源转换和储存领域的一种热传导材料。
蜂窝陶瓷蓄热体是其中一种常见的设计。
本文将探讨蜂窝陶瓷蓄热体在传热过程中的效率和高度对于换热性能的影响，并提供一些相关实验和研究结果。
二、蜂窝陶瓷蓄热体的结构和工作原理蜂窝陶瓷蓄热体是一种具有规则孔隙结构的热传导材料。
由于其良好的热容量和导热性能，它被广泛应用于太阳能集热器、储能系统等领域。
其工作原理基于材料内部孔隙结构的热传导和储能过程。
三、蜂窝陶瓷蓄热体的换热效率蜂窝陶瓷蓄热体的换热效率是评估其性能的重要指标之一。
换热效率取决于多个因素，包括材料的导热性能、孔隙结构的设计等。
1.材料的导热性能蜂窝陶瓷蓄热体的导热性能是影响换热效率的主要因素。
导热性能越好，热量在材料内部的传递速度就越快，从而提高换热效率。
研究表明，选择导热性能良好的材料，如具有高热导率的陶瓷材料，可以显著提高蓄热体的换热效率。
2.孔隙结构的设计蓄热体的孔隙结构对于换热效率也有着重要的影响。
通常，蜂窝陶瓷蓄热体会通过设计不同形状的孔隙结构来增加有效表面积，从而提高换热效率。
例如，增加蓄热体的高度可以增加其表面积，提高热量传递的速率。
四、蓄热体高度对换热性能的影响蓄热体的高度也是影响换热性能的重要因素之一。
高度不同会影响蓄热体的表面积和导热路径的长度，进而影响其换热效率。
1.高度与表面积的关系蜂窝陶瓷蓄热体的高度与其表面积成正相关。
增加蓄热体的高度可以增加其表面积，提高热量传递的速率。
然而，随着高度的增加，由于热量传递过程中存在阻力，换热效率不会线性增加。
2.高度与导热路径的关系蓄热体的高度也会影响导热路径的长度。
较长的导热路径会增加热传导的阻力，并降低换热效率。
因此，在设计蜂窝陶瓷蓄热体时，需要在高度和导热路径长度之间寻找最佳平衡点，以获得最高的换热效率。
五、实验和研究结果许多实验和研究都证明了蜂窝陶瓷蓄热体的换热效率和高度之间的关系。
蜂窝蓄热体
蜂窝蓄热体标题：蜂窝蓄热体：能源领域的创新之源在当今迅猛发展的科技时代，能源的高效利用和可再生能源的研究已成为全球关注的焦点。
在这个背景下，蜂窝蓄热体作为一项创新技术崭露头角，为解决能源存储和利用方面的难题提供了一种令人振奋的解决方案。
本文将深入探讨蜂窝蓄热体的原理、应用领域以及其在推动可持续能源发展中的潜力。
## 1. 蜂窝蓄热体的原理蜂窝蓄热体的核心原理是通过特殊设计的结构，将热能高效地储存起来并在需要时释放出来。
其独特的蜂窝状结构使得热量得以均匀分布，提高了热能的传导效率。
这一原理使得蜂窝蓄热体成为一种理想的能源存储解决方案，可广泛应用于太阳能、风能等可再生能源系统。
## 2. 蜂窝蓄热体的结构与材料蜂窝蓄热体的结构设计十分关键，一般采用多孔的蜂窝状网格，使得热能能够充分渗透并储存。
常见的材料包括高导热材料，以确保热量的迅速传导。
此外，蜂窝蓄热体的外层通常覆盖有高反射率材料，以最大限度地吸收来自太阳的热能。
## 3. 蜂窝蓄热体的应用领域### 3.1 可再生能源系统蜂窝蓄热体在可再生能源系统中发挥着关键作用。
太阳能光伏和风能发电系统通常面临天气变化和能源波动的挑战，而蜂窝蓄热体可以作为能量存储设备，平衡能源的供应与需求，提高系统的稳定性和可靠性。
### 3.2 工业热能储存在工业生产中，能源的高效利用至关重要。
蜂窝蓄热体可以被广泛应用于工业热能储存系统，例如冶金和化工行业。
通过将过剩热量储存起来，再利用于生产过程中，不仅提高了能源利用率，还减少了对传统能源的依赖。
### 3.3 建筑领域在建筑领域，蜂窝蓄热体也展现了其独特的价值。
它可以被整合到建筑结构中，用于储存白天吸收的太阳能热量，然后在夜间释放出来，为建筑提供舒适的温度，减少对传统供暖和制冷系统的依赖。
## 4. 蜂窝蓄热体的优势与潜力### 4.1 高效能源存储蜂窝蓄热体的高效能源存储能力使其在可再生能源系统中成为不可或缺的一部分。
陶瓷蜂窝体在蓄热燃烧系统中的应用研究
陶瓷蜂窝体在蓄热燃烧系统中的应用研究摘要：介绍了新型蓄热材料陶瓷蜂窝体的优良性能，技术特点，以及采用该蓄热体的所产生的巨大的优势。
关键词：陶瓷蜂窝蓄热换热工业炉：中图分类号： tk513 文献标识码： a 文章编号：1.应用背景石油化工以及使用有机溶剂的行业，如喷漆、印刷行业、覆铜板、pcb、汽车等行业经常排放出含有挥发性有机化合物（volatile organic compounds,voc）的气体,这些气体大多数都是有害气体，对人的健康构成了极大的威胁；同时，也造成了严重的环境污染。
比如，一些voc气体能够和发生化学反应，形成光化学烟雾；另有一些voc则对大其中的臭氧层构成了破坏。
因此，合理的对这些废气的处理，显得格外的必要和迫切。
对于这些废气的处理，目前国际上应用的比较成熟的是蓄热式热氧化法，在所采用的蓄热材料上，我们经常采用的是普通的耐火砖，由于其比表面积不大，因此设备的体积相当庞大，且热回收率较低，而采用陶瓷蜂窝作为填料后，由于其具有很高的比表面积和高的热容，单位体积的传热面积高达100～600m2,甚至更多，故体积可大大缩短。
同时，由于高的热传播速率，阀的切换时间也由以前的几十分钟缩短到几分钟，甚至十几秒的时间。
这大大有利于减少炉内的温度波动。
本文将重点对陶瓷蜂窝体燃烧系统做以介绍。
2.蓄热燃烧机理如图1所示为一蓄热燃烧装置的简图。
该系统主要由一个燃烧室、两个陶瓷填料床和两个切换阀组成。
废气最初先进入左边的填料塔,里面的填料对废气进行预热，同时填料本身得到冷却，然后废气进入燃烧室燃烧除去里面的有机废弃物，接着，生成的烟气一部分由热旁路流出（用于加热导热油），其余的烟气则经过右边的填料塔，得到冷却，最后排除至大气；当走边填料塔里面的填料温度低于某一预定值后，切换阀起作用，废气先经过右边填料塔，然后经过燃烧室和左边填料塔，最后排除至大气，这样周而复始，完成循环，达到除去voc的目的。
3.陶瓷蜂窝的结构及其性能3.1 结构特点陶瓷蜂窝体为蓄热元件，如图2，其壁厚较薄，约为0.2～0.5mm，蜂窝的单元间距约为1～3mm，和其他的蓄热材料相比，具有较大的比表面积。
蜂窝板内流动与传热的数值模拟及结构优化_陈武滨
的雷诺数下由层流向湍流过渡，使得流体流动容易 形成紊流，提高换热性能。
图 2 蜂窝板内局部流线分布 Fig． 2 Local streamline distribution in the honeycomb plate 点 迹 线 不 断 改 变，周 期 性 变 化 的 波 浪 式 流动促进了扰流作 用 的 产 生。 另 外，产 生 的 流 动 漩 涡不断破坏或减薄板内的层流层，促使流动在较低
结果表明，蜂窝板内呈特定形状分布的蜂窝迫使流体和蜂窝点不断相碰撞形成射流，产生局部小漩涡，加剧了流体的湍流强度及
边界层的扰动； 在蜂窝高度、蜂窝间距和焊点直径 3 个影响因素中，蜂窝高度是影响蜂窝板传热系数、压降及综合性能的最主要因
素； 蜂窝高度越小的蜂窝板能获得较高的传热系数，但会产生较大的压降，使综合性能降低，在实际应用中应根据具体情况选择合
理的结构参数搭配。
［关键词］ Fluent 软件； 蜂窝板； 数值模拟； 正交设计； 板壳式换热器
［文章编号］ 1000 － 8144（ 2011） 11 － 1200 － 05
［中图分类号］ TQ 051． 5
［文献标识码］ A
Numerical Simulation of Flow and Heat Transfer in Honeycomb Plate and Its Structural Optimization
板壳式换热器是一种新型高效的换热设备，它 是以结构复杂的换热板代替传统的换热管作为换 热元件，具 有 传 热 面 积 大、传 热 效 率 高、结 构 紧 凑、 质量轻的 优 点，同 时 又 继 承 了 管 壳 式 换 热 器 承 高 压、耐高温、密封性能好和安全可靠等优点［1］。
板壳式换热器制造的关键在于换热板的制造， 为了寻找制造工艺简单且传热性能优越的换热板， 各方面专家展开了很多相关的研究工作［2 － 4］，其中 激光焊接蜂窝板是一种新型的高效换热元件。激 光焊接蜂窝板由两张不锈钢薄板经过特殊工艺加 工组合而 成，薄 板 的 周 边 利 用 激 光 焊 接 进 行 缝 焊， 中间则按一定规律的排布进行点焊，最后进行膨压
装配式建筑施工中的蜂窝式结构设计与施工优化
装配式建筑施工中的蜂窝式结构设计与施工优化一、引言在建筑领域，蜂窝式结构作为一种特殊的装配式建筑结构，被越来越多地运用于各类建筑项目中。
其独特的形态和结构使得蜂窝式建筑在高强度、轻质化和节能方面具有显著优势。
然而，在实际的施工过程中，如何有效地设计和优化这种结构，仍然是一个重要的课题。
二、材料选择与设计准则1. 材料选择蜂窝式结构的主要材料通常包括蜂窝板和粘合剂。
在材料选择上，应考虑到材料的可靠性和可持续性。
环保、轻质且具有良好刚度和强度的材料是理想的选择。
2. 设计准则在进行蜂窝式结构设计时，应遵循以下准则：（1）确保整体稳定性：蜂窝板之间的连接应牢固可靠，以确保整个结构在使用过程中不会出现扭曲或变形；（2）满足力学要求：蜂窝板的刚度和强度需要满足建筑物的荷载要求，同时还应考虑到可能发生的自然灾害等因素；（3）优化结构布局：通过合理的结构布局，可以实现更好的力学性能和空间利用率；（4）便于拆卸与维修：蜂窝式结构应考虑到未来可能需要进行维护、拆卸或更换部分构件的情况，因此在设计时需要充分考虑这些因素。
三、施工优化措施1. 进行预制化生产预制化生产是装配式建筑中常用的方法之一。
采用预制化生产方式可以提高施工速度和质量，并减少安装过程中的错误。
2. 优化结构连接结构连接是蜂窝式建筑施工中一个重要的环节。
采用先进的连接技术，如机械连接或粘接方式，可以增强结构的稳定性和可靠性。
3. 合理调整施工顺序在进行蜂窝式建筑施工时，合理调整施工顺序可以最大程度地减少不必要的操作，并提高效率。
例如，在安装蜂窝板时，可以先安装水平方向的构件，再逐层向上进行，以确保整体结构的稳定性。
4. 使用智能施工技术利用智能施工技术，如激光测量和机器人施工等，可以提高施工精度和效率。
这些技术能够减少人为因素对施工质量的影响，并降低劳动强度。
5. 优化维护方案在蜂窝式建筑完成后，应制定合理的维护方案。
周期性检查和及时维修是确保蜂窝式结构长期稳定运行的重要措施。
蜂窝结构多功能优化设计
群算法等； (3)借助拓扑优化技术对蜂窝结构进行更有效的功能布局和结构 设计。
3、实验验证和经济可行性分析
为了确保多功能优化设计的有效性和可行性，需要通过实验验证的方法对设 计成果进行测试和评估：
(1)依据设计方案制作样品，并进行相应性能测试，如力学、热学、声学等 方面的测试； (2)分析实验数据，对比优化前后的性能提升情况，以验证优化设 计的有效性； (3)对多功能蜂窝结构的制造成本、维护成本和使用寿命等方面进 行经济性评估，
以确保其经济可行性。在综合考虑上述方法和技术的基础上，可以逐步实现 蜂窝结构多功能优化设计并使其成为未来的理想解决方案。
1、通过建立数学模型和数值模拟方法，可以有效地对蜂窝密封的结构进行 优化设计；
2、形状和尺寸是影响蜂窝密封性能和效率的重要因素；
3、通过采用形状和尺寸优化设计方法，可以有效地提高蜂窝密封的性能和 效率；
4、本次演示的研究结果可以为汽轮机轴端蜂窝密封的设计提供一定的参考 价值。
感谢观看
无法满足现代汽轮机的要求。因此，本次演示采用数值模拟方法对蜂窝密封 的结构进行优化设计，以提高其性能和效率。
二、数学模型
1、蜂窝密封的几何模型
蜂窝密封由多个正六边形蜂窝单元组成，每个蜂窝单元由多个薄板组成。为 了简化计算，我们假设每个薄板都是等厚的，并且忽略其弯曲和剪切变形。
2、蜂窝密封的物理模型
蜂窝结构多功能优化设计
01 引言
03 参考内容
目录
02 方案提出
引言
蜂窝结构因其独特的优点在众多领域得到广泛应用，如航空、汽车、建筑等。 为了进一步发挥其潜力，本次演示将探讨蜂窝结构多功能优化设计的概念、意义 和作用，并在此基础上提出具体的优化方案和实现方法。最后，将总结多功能优 化设计的优点和展望其未来发展前景。
蜂窝体结构参数与操作参数优化研究的数值模拟
表面 与 烟 气 （ 空 气 、煤 气 ） 的 热 交 换 ；蓄 热 或 体 内部 的 导热 、蓄 热和放 热 。模 型选 取蜂 窝体 的
一
个通 道 为流体 流 动 区域 ，中心 是气 体通 道 ，四
周是 固体 区域 ，其 厚度 为正 常壁 的一 半 ，与气 体
接触的面采用气 固耦合边界条件 ，而 固体 区域 的 外部采用对称边界条件 ，其余部分采用绝热边界 条件 。 该文各种工 况中雷诺 数最大的工况为蜂窝体 ： 孔边长 ５ ｍ，烟气入 １流速 ｌ ｍ ｓ ａ ｒ ２ １ Ｏ ／ ，动力 粘度
ｂ ｓ ａ ｕ ｔｒ ａ ｔｈ ｎ ｌ ｅｕ ｅ ｐ ｒ ｍｅｅ ｓａ ｄ ｏ ｒ ｔ ｇ ｐ ｒｍｅｅ ｓｉ ｏ ｄ ｂ ｓ ｄ ｏ ｅ ｅ ｒ－ ｅ ｔｖ ｌ ｅ ｉ ｅ ｖ ｍａｃ ｉ ｇ ｓ ＇ ｔ ｒ ａａ ｔ ｒ ｎ ｐ ａ ｉ ａ ａ ｔｒ ｓｆ ｕ ａ ｅ ｎ ｔｍｐ ａ ｎ ｌ ￣ ｕ ｅ ｎ ｎ ｔｒ ｕ ｅ—ｅ ｉｉｎ ｙ ｃ ｒ ｅ ｆ ｃｅ ｃ ｕ ｖ ．
ｒ ｓ ｌ ｔ ａ ｅ ｅ ｅ ｔｒ ｉ ｉ ｅｅ ｔｓ￣ｅｕ ｅ ａ ｅ ｃ ｒｅ ｐ ｎ ｉ ｇ ｏ ｔ ｌ ｐ ｒ ｔ ｇ ｐ ｒｍｅ ｅｓ ｈ ｅ ｅ ｕ ｔ ｈ ｔｒ ｇ ｎ ｒ ｏ ｓ ｗ ｔ ｄｆ ｒ ｎ ｔ ｔ ｒｓ ｈ ｖ ｏ ｒｓ ｏ ｄｎ ｐ ｍａ ｏ ｅ ａ ｎ ａ ａ ｔｒ ，ｔ ａ ｈ ｉ ｉ
Ａｂ ｔａ ｔ Ｔ ｒ ｅ—ｄ ｍｅ ｓｏ ａ ｎ ｔ ａ ｙ ｍａｈ ｍａ ｃ ｌｍｏ ｅ ｆｆ ｗ ｎ ｅ ｔｔ ｎ ｆｒ ｉ ｏ ｅ ｃ ｍｂ ｓｒ ｃ ｈ ｅ ｉ ｎ ｉｎ ｕ ｓ ｄ ｔ ｅ ｔ ａ ｄ ｌｏ ｌ ｌ ｅ ｉ ｏ ａ ｄ ｈ ａ ｒ ｓ ｅ ｎ ｈ ｎ ｙ ｏ ｉ ｆ ｒ ｇ ｎ ｒｔ ｒｉ ｓａ ｌ ｈ ｄ ｖａ ｔｅ ｗ ｙ ｏ ｕ ｒ ａ ｉ ｌ ｔ ｎ ｅ ｅ ｅ ａｏ ｓｅ ｔ ｂｉ ｅ ｉ ａ ｆ ｍｅ ｉ ｌ ｍｕａｉ ．Ａｃ ｏ ｄｎ ｅ ｄ ｆ ｒ ｎ ｅｏ ｔ ｅ — ｓ ｈ ｎ ｃ ｓ ｏ ｃ ｒ ｉ ｇｔ ｔ ｉ ｅ ｅ ｃ ｆ ａｅ，ｔｒ ｏｈ ｒ ｎ
蓄热式炉用蜂窝体应用技术标准
蓄热式炉用蜂窝体应用技术标准一、前言蓄热式炉用蜂窝体是一种常用于工业炉和燃烧器中的关键材料，其具有优异的蓄热效果和热传导性能。
为了规范蓄热式炉用蜂窝体的应用技术，提高其性能和安全性，特制定本标准。
二、术语和定义1. 蓄热式炉用蜂窝体：用于蓄热式炉中的陶瓷蜂窝结构材料，具有高温稳定性和热传导性能。
2. 蓄热效果：蜂窝体吸热和释热的能力，影响工业炉的热效率和稳定性。
3. 热传导性能：材料传导热量的能力，直接影响蜂窝体的使用效果和寿命。
三、蜂窝体的材料要求1. 耐高温：蜂窝体材料应具有良好的耐高温性能，能够在高温工作环境下长期稳定运行。
2. 热膨胀系数小：蜂窝体材料的热膨胀系数应小，以避免因温度变化导致的材料破裂和破损。
3. 良好的热传导性能：蜂窝体材料应具有良好的热传导性能，以确保热量能够迅速均匀地传递到工作介质中。
四、蜂窝体的结构要求1. 蜂窝结构均匀：蜂窝体内部结构应均匀，蜂窝壁厚度一致，以确保热量能够均匀地传递和储存。
2. 表面光滑：蜂窝体表面应光滑，无裂纹和气孔，以防止渣垢和积灰对热传导的影响。
3. 结构稳固：蜂窝体结构应稳固牢固，能够承受工作环境中的振动和冲击。
五、蜂窝体的安装要求1. 安装位置合理：蜂窝体应安装在工业炉中合适的位置，以确保热量能够有效地传递到工作介质中。
2. 固定可靠：蜂窝体应采用可靠的固定装置进行固定，避免因振动和温度变化导致的材料松动和损坏。
3. 维护便捷：蜂窝体应安装在便于维护的位置，方便日常清洁和检修。
六、蜂窝体的应用注意事项1. 避免急剧温度变化：运行过程中应避免蜂窝体急剧的温度变化，以减少热膨胀对材料的影响。
2. 定期清洁：定期清洁蜂窝体表面，及时清除渣垢和积灰，保持良好的热传导性能。
3. 注意安全防护：在清洁和维护蜂窝体时，应注意安全防护，避免因接触高温表面而导致的伤害。
七、结论本标准的制定旨在规范蓄热式炉用蜂窝体的应用技术，提高其性能和安全性，促进蓄热式炉的有效运行。
蓄热式炉用蜂窝体应用技术标准
蓄热式炉用蜂窝体是近年来发展起来的一种新型炉用材料，具有高效、节能、环保等优点，被广泛应用于冶金、化工、陶瓷等领域。
本文将介绍蓄热式炉用蜂窝体的应用技术标准。
一、材质选择蓄热式炉用蜂窝体的材质选择应根据不同的使用环境和工况进行选择。
一般情况下，炉用蜂窝体应具备耐高温、耐腐蚀、抗蠕变等特性，同时还应具备良好的导热性能和机械强度。
常用的材质包括：莫来石、堇青石、碳化硅等。
二、结构设计蓄热式炉用蜂窝体的结构设计应考虑以下几个方面：1. 结构强度：蜂窝体应具备足够的结构强度，能够承受炉内的温度变化和机械振动等作用力。
2. 气孔率：蜂窝体的气孔率应控制在一定范围内，以保证材料的导热性能和机械强度。
3. 尺寸精度：蜂窝体的尺寸精度应符合设计要求，以确保安装和使用效果。
三、制造工艺蓄热式炉用蜂窝体的制造工艺应包括以下几个步骤：1. 原材料制备：选用合适的原材料，经过破碎、磨细等工艺制备成混合均匀的颗粒料。
2. 成型：将颗粒料加入模具中，在一定压力下成型。
3. 烧结：将成型后的蜂窝体进行烧结，使其具备足够的强度和稳定性。
4. 加工：对烧结后的蜂窝体进行加工，如切割、研磨等，以满足使用要求。
四、使用与维护蓄热式炉用蜂窝体的使用与维护应注意以下几点：1. 安装时应注意尺寸精度和安装方向，确保使用效果和安全性。
2. 使用过程中应定期检查蜂窝体的使用状态，如发现损坏应及时更换。
3. 维护时应注意保持蜂窝体的清洁和干燥，避免潮湿和污染。
五、安全与环保蓄热式炉用蜂窝体的生产和使用过程中应符合相关的安全和环保标准。
对于一些有害物质和废弃物应进行妥善处理，避免对环境和人体造成损害。
综上所述，蓄热式炉用蜂窝体的应用技术标准包括材质选择、结构设计、制造工艺、使用与维护以及安全与环保等方面。
这些标准的制定和执行对于提高蓄热式炉用蜂窝体的使用效果和安全性具有重要意义。
蓄热式炉用蜂窝体应用技术标准
蓄热式炉用蜂窝体应用技术标准一、前言蓄热式炉用蜂窝体是一种新型的高效热能储存材料，广泛应用于蓄热式炉具、工业炉、家用取暖设备等领域。
为了规范蓄热式炉用蜂窝体的生产和应用，提高其质量和性能，制订本技术标准。
二、术语和定义1. 蓄热式炉用蜂窝体：一种由多孔材料组成的热能储存材料，可在加热后释放储存的热能，用于供热、取暖和其他热能应用。
2. 孔隙率：蜂窝体材料中的空隙所占的比例，通常以百分比表示。
3. 导热系数：材料在单位温度梯度下传导热量的能力，通常以热导率表示。
4. 热容量：单位质量材料在单位温度变化下吸收或释放热量的能力。
5. 抗压强度：材料能够承受的最大压力，通常以帕斯卡表示。
三、材料要求1. 孔隙率：蓄热式炉用蜂窝体的孔隙率应在50%~70%之间。
2. 导热系数：蓄热式炉用蜂窝体的导热系数应大于1.0W/m·K。
3. 热容量：蓄热式炉用蜂窝体的单位体积热容量应在800~1200J/kg·K之间。
4. 抗压强度：蓄热式炉用蜂窝体的抗压强度应大于1.5MPa。
四、生产工艺要求1. 原料选择：生产蓄热式炉用蜂窝体的原料应为高纯度、高纯度、高热稳定性的陶瓷材料或金属材料。
2. 成型工艺：蓄热式炉用蜂窝体的成型工艺应采用注塑成型、挤压成型等高精度成型技术，确保产品的尺寸精度和表面光洁度。
3. 烧结工艺：蓄热式炉用蜂窝体的烧结工艺应采用高温长时间烧结，确保产品的致密性和力学性能。
五、检测方法1. 孔隙率检测：采用密度法或浸水法测定蓄热式炉用蜂窝体的孔隙率。
2. 导热系数检测：采用热导率仪器或热响应法测定蓄热式炉用蜂窝体的导热系数。
3. 热容量检测：采用差热分析仪或等热法测定蓄热式炉用蜂窝体的热容量。
4. 抗压强度检测：采用压耐仪器或万能试验机等设备测定蓄热式炉用蜂窝体的抗压强度。
六、应用规范1. 蓄热式炉用蜂窝体应用于蓄热式炉具时，应符合《蓄热式炉具安全使用规范》的要求。
2. 蓄热式炉用蜂窝体用于工业炉、家用取暖设备时，应按照《工业炉安全操作规程》和《家用取暖设备使用说明书》进行安装和使用。
蜂窝体蓄热室结构优化及软件开发
蜂窝体蓄热室结构优化及软件开发
高 波，冯俊小，张法波，李
机械工程学院，北京
欣
（北京科技大学
100083）
摘要：以蜂窝体蓄热室的结构优化为研究目标，模型采用的多目标优化以蜂窝蓄热体的温度效率和热回收率作为目标函数， 以空 . 气流速，换向时间和蜂窝蓄热体的高度为优化变量，模型的计算采用线性加权法，对蜂窝体蓄热室的主要结构参数进行了优化设 计，以保证气体在满足换热强度条件下，尽量减小阻力损失。并开发了蜂窝体蓄热室结构优化的软件。 关键词：高温空气燃烧；蜂窝蓄热室；优化设计 中图分类号：TF066.25 文献标识码：A 文章编号：1002-1639(2006)01-0012-03
1＋
流分布均匀，且流速不随时间、温度及位置而变化；烟 气与空气的入口速度及温度在截面上分布均匀；蓄热介 质的表面积及质量分布均匀；忽略蓄热体垂直流体流动 方向的热传导，认为垂直于流体流动方向的各横截面的 温度分布是均匀的；假定烟气和空气在换向期间不发生 流体的混合，且忽略烟气和空气在蓄热室内的滞留；各 格孔内传热相同；蜂窝蓄热体具有各项同性的导热性能； 气体的比热容是温度的函数 3 。 （2）加热期烟气微元体 烟气放出的热量＝烟气在格孔内出口处的焓降＋烟
sc＝ 1＋ 2= 2 2
2
＋
2
13
热能工程
式中： 为当量直径， ＝ 4 ； 为湿周； 为过水截面； ，
《工业加热》 35 卷 2006 年第 1 期 第
6 软件实例优化结果
现在为一蜂窝体蓄热室的结构作优化设计， 其原始条 件为：燃料为焦炉煤气，蜂窝体的小孔边长 0.002 m，小孔壁 厚 0.001 m，烟气的初温 1200℃，空气的入口温度 34℃；然 后给出优化设计变量的范围：换向时间：30 ～ 40 s，空气 流速：0.8 ～ 1.6 m/s， 蓄热体的高度： ～ 0.5 m，运行本程 0.4 序可得最优化的结果为当换向时间为 30 s， 空气流速为 1.52 m/s， 蓄热体的高度为 0.5 m 时， 目标函数为 0.922 7。表 1 还
蜂窝陶瓷蓄热体介绍
蜂窝陶瓷蓄热体目前广泛用于工业热工设备节能技术方面，使工业热工设备提高效率，降低能耗，提高产量和改善质量，是解决能源与环境问题的重要而有效的手段。
蜂窝陶瓷蓄热体截面孔主要有正方形和正六边形两种孔结构，且孔道是相互平行的直通道结构。
这种结构大大降低了气孔流经的阻力，大幅度提高了蓄热体的单孔体积换热效率。
产品功能：1．降低废气热损失，最大限度提高燃料的利用率，降低单位能耗；2.提高理论燃烧温度，改善燃烧条件，满足热工设备的高温要求，扩大低热值燃料的应用范围，尤其是高炉煤气的应用范围，提高燃料热值的利用率；3.改善炉膛热交换条件，提高设备的产量和产品的质量，减少设备投资；4.降低热工设备单位产品的废气排放量及有害气体的排放量，减少大气污染，改善环境。
产品材质：堇青石质、莫来石质、铝质、刚玉莫来石质、致密堇青石、致密莫来石等；产品规格：尺寸：100×100×100、100×150×150、150×150×150、150×150×300（mm）等，可根据客户要求尺寸生产。
孔数：25×25、40×40、43×43、50×50、60×60等孔型：正方形、矩形、正六边形、圆形、三角形等以上可根据客户要求生产各种规格。
产品特点：蜂窝陶瓷蓄热体具有低热膨胀性、比热容大、比表面积大、压降小、热阻小、导热性能好、耐热冲击好等特性；广泛用于冶金机械行业蓄热式高温燃烧技术（HTAC)，它把回收烟气余热与高效燃烧及降低NOX排放等技术有机的结合起来，从而实现极限节能降低NOX 排放量的目的。
主要使用范围：钢铁厂、垃圾焚烧炉、废气处理热工设备、化工厂、冶炼厂、发电厂、动力产业锅炉、燃气轮机、工程取暖装备、乙烯裂解炉等。
产品功能：1.材质多样，可根据客户和使用环境的不同，选用不同材质和规格的产品。
2.孔壁薄、容量大、蓄热量大、占用空间小。
蜂窝蓄热体
蜂窝蓄热体蜂窝蓄热体，简称蜂窝体，是一种高效的热量储存器。
它的独特结构和材料可使其在一定程度上保存和释放热能，从而提高能源利用效率。
蜂窝蓄热体通常由一系列小而密集的孔洞组成，这些孔洞类似于蜂窝的形状，因此得名。
这些孔洞可以用不同的材料填充，常见的有蓄热型材料如石墨、陶瓷和金属等。
这些材料具有良好的导热性能和较高的比热容，能够迅速吸收和释放热能。
在使用过程中，蜂窝蓄热体首先通过外部热源或热能输入装置吸收热量。
这些热量会以较快的速度传导到蜂窝体的孔洞中，并在其中储存起来。
由于孔洞的结构特点，蜂窝体能提供大量的表面积，有效促进热传导和热交换，从而提高其吸热速率。
当外部温度下降时，蜂窝体会释放储存的热能，以供热系统或其他设备使用。
蜂窝蓄热体在能源利用上有着广泛的应用。
它可以用于太阳能集热系统和太阳能热发电系统，利用太阳能吸收热量，通过蓄热体存储并再次利用热能。
在冬季，太阳能热发电系统可以利用蓄热体释放的热能，提供供暖和热水的需求。
在夏季，蓄热体可以储存冷能，并通过夜间或高温时释放，提供制冷和空调所需的冷却能力。
此外，蜂窝蓄热体还可以应用于工业生产和交通运输等领域。
在工业生产中，蓄热体可以用于蒸汽发生器、热交换器和热媒设备等系统，提高能源利用效率和生产效率。
在交通运输中，蓄热体可以用于汽车座椅、发动机和制动装置等部位，提供舒适的座椅加热和减少能量浪费。
蜂窝蓄热体的设计和优化是提高能源利用效率的重要因素。
在设计过程中，需要考虑蓄热体的孔洞形状、材料选择和结构参数等因素。
合理的孔洞形状和密度可以增加蓄热体的表面积，提高热传导效率。
适当的材料选择可以确保较高的热导率和较大的热容量。
合理的结构参数可以提高蓄热体的稳定性和耐久性。
总之，蜂窝蓄热体是一种高效的热量储存器，能够吸收、储存和释放热能，提高能源利用效率。
它在各个领域都有着广泛的应用前景，可以为可持续发展和能源节约做出重要贡献。
未来，随着科学技术的进步和创新，蜂窝蓄热体的性能和应用将不断得到改进和扩展。
蜂窝体蓄热球
蜂窝体蓄热球蜂窝体蓄热球一、引言蜂窝体蓄热球是一种新型的高效能热储存设备，具有广泛的应用前景。
随着全球能源危机日益严峻，清洁能源和可持续发展成为当代社会亟需面对的挑战。
为了解决能源储存和利用的问题，科学家们不断努力开展研究，蜂窝体蓄热球因其独特的结构和出色的性能而备受关注。
二、蜂窝体蓄热球的结构蜂窝体蓄热球由数十万个微小的蜂窝隔间组成，每个隔间中填充有高热容量的物质。
这种材料能够有效地吸收和释放热量，实现能量的储存和调控。
蓄热球的外部表面由特殊材质构成，具有优异的保温性能，可避免能量损失。
三、蓄热球的工作原理蜂窝体蓄热球的工作原理基于热媒体在球体内部的循环运动。
当太阳能或其他热源的热量进入球体时，热媒体吸热膨胀并从蜂窝隔间之间的孔洞中流动，使球体内部的温度上升。
当需要释放储存的热能时，蓄热球的边缘限制了热媒体的流动，使其在球体内部形成一个封闭系统。
在外部提供的能量的驱动下，热媒体开始冷却并收缩，释放出储存的热能。
通过这种热储存和调控的过程，蜂窝体蓄热球实现了可持续、高效的能量转换。
四、蓄热球的应用蜂窝体蓄热球具有广泛的应用前景。
首先，它可以作为太阳能热水器的关键部件，将太阳能转化为热能并进行储存，提供给家庭和企业使用。
此外，蓄热球还可以用于工业生产过程中的能量储备和调度，提高能源利用效率。
另外，随着新能源汽车的普及，蜂窝体蓄热球可以被应用于电动汽车的热量管理和储能系统，提高电池的使用寿命和性能。
此外，蓄热球还可以用于建筑空调系统中，平衡室内温度，减轻能源消耗。
五、蓄热球的优势和挑战蜂窝体蓄热球相比传统的热储存设备具有多方面的优势。
首先，其结构紧凑，占地面积小，适合在有限空间内使用。
其次，由于采用了高热容量的材料，蓄热能力强，能够满足大量能量储存的需求。
此外，蓄热球还具有良好的稳定性和可靠性，能够经受长时间的使用和循环。
然而，蓄热球的制造和维护成本较高，制约了其大规模推广应用的进程，需要进一步的技术创新和成本降低。
分层蜂窝蓄热体
分层蜂窝蓄热体
分层蜂窝蓄热体是一种用于储存和释放热能的设备。
它由许多小蜂窝状的房间组成，每个房间都填充着热媒体，例如石蜡或盐。
这些房间被分层排列，形成一个整体。
蜂窝蓄热体的设计理念源自自然界的蜂巢结构。
像蜜蜂一样，我们利用这种结构来储存和释放热能。
这种结构的优点是可以有效地增加表面积，从而增强热传导效果。
而且，分层蜂窝状的设计使得热能可以在各个房间之间自由传递，提高了储存和释放热能的效率。
分层蜂窝蓄热体的工作原理是利用热媒体的相变特性。
当外界环境温度较高时，热媒体吸收大量的热量，并在蜂窝房间中融化。
这时，热媒体从固态变为液态，并储存在蓄热体中。
当环境温度下降时，热媒体开始释放热能，从液态变为固态。
这个过程中，蓄热体会释放出储存的热量，使得室内保持温暖。
分层蜂窝蓄热体的应用非常广泛。
它可以用于建筑物的供暖系统，提供持续稳定的热能。
同时，它还可以用于工业生产过程中的热能储存和回收。
通过合理设计和使用分层蜂窝蓄热体，可以有效地提高能源利用效率，减少能源消耗。
分层蜂窝蓄热体是一种高效储存和释放热能的设备。
它的设计灵感来自自然界的蜂窝结构，通过合理的分层设计和热媒体的相变特性，实现了热能的高效储存和回收。
它的应用范围广泛，可以用于建筑
物的供暖系统和工业生产过程中的能源回收。
通过使用分层蜂窝蓄热体，我们可以有效地提高能源利用效率，为可持续发展做出贡献。
分层蜂窝蓄热体
分层蜂窝蓄热体
分层蜂窝蓄热体是一种用于储存和释放热能的创新技术。
它的设计灵感来源于蜂窝结构，通过不同层次的蜂窝结构，实现了高效的热能储存和释放。
分层蜂窝蓄热体由一系列相互连接的小蜂窝组成，每个小蜂窝都是一个小容器，用于储存热能。
这些小蜂窝按照一定的规律排列，形成了整个蓄热体的结构。
蜂窝的设计是关键，它可以增加蓄热体的表面积，使得热能的吸收和释放更加高效。
同时，蜂窝之间的连接也十分重要，它们使得热能可以在蓄热体内部进行传递和均衡。
分层蜂窝蓄热体的工作原理是通过吸热和放热过程实现的。
当外界温度较高时，蓄热体会吸收热能并储存起来。
而当外界温度下降时，蓄热体会释放储存的热能，使得周围环境温度得到提升。
这种分层蜂窝蓄热体的应用十分广泛。
它可以用于建筑物的供暖系统，通过储存白天的太阳能热量，在夜晚释放出来，实现节能环保。
同时，它还可以用于工业生产中，储存高温热能并在需要时释放，提高能源利用效率。
分层蜂窝蓄热体的优势在于其高效性和可持续性。
相比传统的热能储存技术，它更加节能环保，并且可以提供持续稳定的热能供应。
同时，它的结构设计也使得其具有较长的使用寿命和较低的维护成
本。
总的来说，分层蜂窝蓄热体是一种创新的热能储存和释放技术，具有广泛的应用前景。
它的设计灵感来源于蜂窝结构，通过不同层次的蜂窝结构实现了高效的热能储存和释放。
通过合理的布局和连接，分层蜂窝蓄热体可以实现持续稳定的热能供应，为建筑物供暖和工业生产提供可持续的解决方案。
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2.1 目标函数 目标函数是设计变量的函数，是比较和选择各种不 同设计方案的指标。本文选取气体的温度效率，热回收 率为目标函数。 并将温度效率和热回收率作线性加权， 求 此函数的最大值来代替原来单个的目标函数。 2.2 优化设计变量 在优化设计中，需要优选的独立参数，称为优化设 计变量。在优化蜂窝体蓄热室结构的各个因素中，影响 温度效率和热回收率的因素很复杂，主要有蜂窝体的尺 寸和材质；蜂窝蓄热体小孔的边长 、壁厚 ；空气和烟 气在蜂窝体内的流动速度 k, y；烟气和空气进入蜂窝蓄
1< 1min 1min< 1< 1max 1> 1max
为沿程和局部阻力损失系数。
4 软件中多目标优化模块的处理方法
本文采用间接法，把两个目标函数采用线性加权法 转化成一个目标函数。再对此目标函数在多目标问题的 约束集合上求解，求此单目标问题的最优解 5 。 两个目标函数的隶属函数为
1 1(
)＝
2 2(
图1 蜂窝式蓄热室结构优化模型的总体结构示意图
3 3.1
软件中的功能模块 气体和蓄热体的传热模块（以加热期为例） （1）假设条件
为简化计算， 作如下假设： 在蓄热室任一截面处，气
压力损失模块 空气通过蜂窝体的小孔时，由于受到阻碍作用，使 得空气有一部分能量被转化，导致沿空气流道的静压发 生变化，根据能量平衡，流道内的任意两个截面的空气 应该遵守伯努力方程 4 ： 3.2
12
热能工程
热体的初始温度 fi ,
ai ；换向时间等。根据各个优化变量
《工业加热》 35 卷 2006 年第 1 期 第
气传给蓄热体的热量
hw k
对目标函数有程度不同的影响，本文以三个最重要的参 数即换向时间 、 蓄热体的高度 、空气在蓄热体的流速 为优化设计变量。
d ( h－
|
h rd
hw ) h
w w
d
hw
d＝
hw
d ( ＋
h
hw )
d－
s
hsd
d
w w
（
hw hw
d d－
） （
2
hw w
w
d
）
hs
式中： w 为蓄热体的比热容，J/ kg·K） （ ;
w 为蓄热体
的总质量，kg； s 为蓄热室壳体总散热面积，m 2 ； 系数，W/ m·K） （ ； 积, m 。
2
为蓄热室壳体散热热流密度，W/m ； w 为蓄热体导热
蓄热式高温空气燃烧技术 (简称 HTAC 技术) 能把回 收烟气余热、高效燃烧及降低 NOx 排放等技术有机的结 合起来，实现了极限节能和极限降低 NOx 排放量的双重 目的。蓄热体是 HTAC 技术中最关键的部分，也是最具 技术含量和体现工业制造水平的部件 1 。 良好的蓄热室不 仅能使蓄热装置小型化，阻力损失减小，而且还可以大 幅度地提高换热效率。综合目前情况，长期以来, 国内的 蜂窝体蓄热室结构设计大多靠实践经验来确定设计方案。 根据对烧嘴的燃烧能力和所要求的功能, 按照经验确定蜂 窝体蓄热室结构的几何尺寸, 设计好坏完全取决于设计者 的经验。这样的烧嘴存在很多的问题。为解决这个问题， 本文将优化设计方法用于蜂窝体蓄热室的结构设计, 进行 结构优化，可以从满足约束条件的诸多设计方案中，选 择一个最佳目标函数的方案。
参考文献： [1] 田乃媛. 薄板坯连铸及热装直接轧制 [M]. 北京: 冶金工业 出版社, 1993. [2] WIRTNIK K P. High-performance Hydrogen Annealing [J]. Heat Treatment of Metals, 1990, (1): 1-4. [3] WIRTNIK K P. Hydrogen Makes Light of Annealing [J]. Steel
Software Development and Optimization Design on the Structure of Honeycomb Regenerator GAO Bo, FENG Jun-xiao, ZHANG Fa-bo, LI Xin （School of Mechanical Engineering, University of Science and Technology Beijing, Beijing 100083, China） Abstract: The structure of honeycomb regenerator is optimized. Thermal efficiency and thermal recovery rate are the objective functions, at the samt time, air velocity, reversing time, and height of honeycomb regenerator.as optimization variable in the theory of the multi-goal optimization model. Linearity weighted method is adopted to optimize the main structural parameters of honeycomb regenerator. On the condition of suffice heat-exchange intensity, the resistance loss can be decrease by using the optimizing design. The honeycomb regenerator's structure optimizing software is developed. Key words: High Temperature Air Combustion; Honeycomb regenerator; Optimization design
)＝
（ （
1
1max－
/
1max －
1min
0 1
2max－
2< 2min
/
2max －
2min
2min< 2< 2max 2> 2max
0
1min； 2max,
） ）
i＝1，
列出了分别变化最优化设计变量中的一个变量时的目标函 数值，与最优化设计变量的目标函数值作比较的情况。
Times International, 1989, (3): 28-29. [4] SEONG-JUN PARK. Finite Element Analysis of Hot Rolled Coil Cooling [J]. ISIJ International, 1998, 38 (11): 1262-1269. [5] PERRIN A R, GUTHRIE R I L, STONEHILL B C. The Process Technology of Batch Annealing [J]. Iron and Steel Making, 1988, (10): 27-33.
w 为蓄热室横截面蓄热介质总面
冷却期的方程和加热期的相同， 只是其中的参数不同。 ao － ai 温度效率 t＝ fi － ai （ × － pk× ai） 热回收率 r＝ a pk ao × py （ fi － 0） f× 式中： ai和 ao为空气进口和出口的温度，℃； fi 为高温烟 气的进口温度，℃； a， f为空气和烟气的质量流量，kg/s； （kg·K） 0 为环境温 ； pk， py为空气和烟气的比热容，J/ 度，℃。
d＝
ph h rd h
ph h
d －
d
2.3
约束条件 影响温度效率和热回收率的是烟气（空气）和蜂窝
所取负号是因为
h/
为负值。
hw为烟气和蓄热体 2
式中： 为蓄热室的总换热面积，m2；
h 为烟气的温度，K;
蓄热体之间的热传递过程。其约束条件主要有以下几个 方面： （1）蜂窝体结构尺寸。受加工工艺的限制，蜂窝蓄 热体的高度和小孔的边长及壁厚必须在一定的范围内； （2）换向时间。时间太长，会减小温度效率和热回 收率；如果时间太短，则切换阀换向次数频繁，会减少 换向阀的使用寿命； （3）空气在蓄热体里的速度。如果速度太大，火焰 的长度增加，可能会冲刷对面的炉墙，或高温空气进入 对面的蓄热体，造成蓄热室的烧损；速度太小，则不能 使炉膛内温度均匀； （4）压力损失。压力损失越小越好，可以节能，强 化炉内温度的均匀性，易于实现低氧燃烧。 图 1 为蜂窝体蓄热室结构优化模型的总体结构示意 图。
热能工程
《工业加热》 35 卷 2006 年第 1 期 第
蜂窝体蓄热室结构优化及软件开发
高 波，冯俊小，张法波，李
机械工程学院，北京
欣
（北京科技大学
100083）
摘要：以蜂窝体蓄热室的结构优化为研究目标，模型采用的多目标优化以蜂窝蓄热体的温度效率和热回收率作为目标函数， 以空 . 气流速，换向时间和蜂窝蓄热体的高度为优化变量，模型的计算采用线性加权法，对蜂窝体蓄热室的主要结构参数进行了优化设 计，以保证气体在满足换热强度条件下，尽量减小阻力损失。并开发了蜂窝体蓄热室结构优化的软件。 关键词：高温空气燃烧；蜂窝蓄热室；优化设计 中图分类号：TF066.25 文献标识码：A 文章编号：1002-1639(2006)01-0012-03
之间的对流换热系数， （m ·K） 为蓄热室的高度， W/ ； m；
hw 为蓄热体的温度，K; ph为烟气 h 2