水力旋流器流场的数值模拟研究

用计算流体力学软件FLUENT,采用RSM模型对油水分离用水力旋流器的流场进行了数值模拟。模拟结果表明旋流器流场呈Rankine涡的特点,且与他人实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法是可行的;旋流器上游区内流体紊流现象严重,两侧有循环流存在,这都对两相分离不利,应改进结构以改变这种流动形式;另外还对油-水两相流场进行了研究,初步揭示了液-液两相分离的现象,这都为进一步研究旋流器的结构优化提供了参考。

旋风分离器内颗粒轨迹的数值模拟

采用数值模拟的方法研究旋风分离器内的颗粒运动:对单相流场采用湍流各向异性的雷诺应力模型,对气、固两相流场采用相间耦合的随机轨道模型;通过描述颗粒的运动轨迹,揭示了颗粒在旋风分离器中运动的物理机制.结果表明:颗粒的运动轨迹比较复杂,且带有很大的随机性;尤其是小粒径颗粒,受气流湍动影响显著,即使是粒径、入射位置相同,其运动轨迹也各不相同,最终的位置也不同;小粒径颗粒更容易受二次涡流影响,从而降低分离器的效率;另外,还模拟出了上灰环、排气管短路流及排尘口返混等影响分离效率的几种现象,为进一步研究旋风分离器的分离机理理论及实验研究打下基础.

旋风分离器流场的数值计算方法研究

利用计算流体力学软件FLUENT,分别采用k-ε标准模型、RNGk-ε模型和RSM模型湍流模型及不同离散方式对旋风分离器的流场进行了数值模拟研究.通过模拟结果与前人实测结果的对比,确定出了适合旋风分离器的数值计算方法.结果表明:湍流模型采用各向异性的RSM模型,离散方式采用对流项的QUICK格式和压力梯度项的PRESTO格式,才能获得合理的流场模拟结果该结论为旋风分离器流场的数值模拟及进一步的结构优化设计提供了参考依据.

有机朗肯循环系统的实验研究和性能分析

对以自主设计的向心透平为膨胀机的有机朗肯循环低品位热能发电系统进行实验研究,结果表明:蒸发器的火用损失都是最大的,其次是冷凝器和向心透平,透平入口压力0.397 MPa、入口温度100.58℃时,蒸发器火用损失为3.81 k W,占总火用损失50.64%,冷凝器和透平火用损失为2.88和0.82 k W,分别占38.25%和10.89%.在实验基础上,用Aspen7.3模拟增加回热器对系统性能的影响,结果显示:热源温度和蒸发温度不变时,有回热器的ORC系统热力性能优于基本ORC系统.

超声波、Fenton试剂与絮凝联用进一步处理焦化废水的实验研究

焦化废水是一种较难处理的工业废水,目前采用的生化方法很难使COD达到国家规定的排放标准。对超声、Fenton与絮凝联合应用处理生化后的焦化废水进行了实验研究,并探讨了三者联合应用的最佳组合反应条件及单因素对COD的影响趋势。结果表明,三者联合应用处理焦化废水COD的最佳反应条件为:Fe2+40mg/L,H2O255mg/L,FeCl35.4mg/L,PAM1.2mg/L,超声波频率为34.19kHz。在此反应条件下,COD去除率达到77.7%;各单因素对COD去除率的影响顺序为Fe2+>H2O2>PAM>超声波频率>FeCl3。

搅拌反应器流场的数值模拟

使用数值模拟的方法研究了一种搅拌反应器的流场特点,采用k-ε两方程湍流模型分析流场,采用多重参考系法处理搅拌桨区域.结果显示:改进的弧形叶桨形成的流场具有典型的径向流特点,而且轴向流动有所加强;标准k-ε模型和RNG k-ε模型均能较准确地预测搅拌槽内轴向的最大速率,但RNG k-ε模型所得结果更为准确;搅拌槽内的湍流能量主要产生于桨叶周边区域和槽近壁区域;但是桨叶下方区域受循环流动的影响比较弱,而且k值比较小,应该使桨叶更接近槽底部,或者采用带45°倾角的折叶桨,从而加强桨叶的轴向输送能力,改善混合效果.

空气源热泵直接地板辐射供暖系统实验研究

建立了以制冷剂为热媒的空气源热泵直接地板辐射供暖系统实验平台,对空气源热泵运行特性、供暖效果及影响因素、经济性进行了实验研究和分析。结果表明,地板盘管进出口温度、进出口温差均比较稳定;在郑州地区冬季条件下,地板辐射供暖地表温度达到26.5℃,室内温度维持在21.8℃,完全满足室内供暖设计要求;空气源热泵直接地板辐射供暖预热时间短,约为80min;建筑围护结构的保温性能、窗墙比、地板盘管的管间距等是影响地板辐射供暖的重要因素;空气源热泵直接地板辐射供暖系统具有较好的经济效益和环保效益。

销钉机筒挤出机内流场的数值模拟

应用FLUENT软件,经过简化及边界处理,分别研究了Φ90普通挤出机和销钉机筒挤出机在不同转速、不同销钉布置、不同反向压差条件下胶料的流动行为。其研究结果可以用来指导销钉机筒挤出机的销钉布置设计及操作参数选取。

销钉机筒挤出机螺杆圆周展开面内物料流动与混合的数值分析与实验

在一定简化条件下 ,对销钉机筒挤出机螺杆圆周展开面内的流场及分布混合效果以及销钉个数对流场和分布混合效果的影响进行了数值与实验研究 .提出了流场中某点混合效果、整个流场平均混合效果以及混合效果统计分布的数值计算与评价方法 .数值分析结果与实验结果具有较好的一致性 .结果表明 ,销钉及螺棱切槽对物料具有明显的强化流动与混合的作用 ;6个销钉结构模型混合效果好于 3个销钉结构模型 ,3个销钉结构模型好于有切槽无销钉结构模型 ,有切槽无销钉结构模型好于无切槽无销钉结构模型 ;有销钉结构较无销钉结构的平均混合效果提高 30 %～ 4 0 % ;有销钉结构随着时间的延长 ,混合效果不断提高 ,无销钉结构随着时间的延长 。

有机工质低温余热发电的模拟与优化

以热力学第一定律和第二定律为基础,对有机朗肯循环低温余热发电系统进行了热力分析.用Aspen plus软件,对循环系统中的几个重要影响参数进行了模拟研究.研究结果表明:工质处于饱和状态时系统的性能最优;增大蒸发压力或减小冷凝压力都能提高系统的热效率和火用效率.在原有基本朗肯循环的基础上,采用乏气回热循环或中间抽气回热循环,二者均能改善系统的性能.

生物质热解装置螺旋加料系统研究

在自行开发的装置上进行生物质热解液化试验,在试验过程中发现,贮料筒内生物质悬料架桥现象严重,无法保障连续和均匀地供料。针对该问题,在贮料筒中设置弹簧杆构件,利用一级加料螺杆的旋转推动弹簧杆在贮料筒内往复振动,从而破坏物料的悬浮架桥。试验表明,该改进方案在不增加功率消耗的前提下,解决了贮料筒内物料悬料架桥问题,保证了加料的连续性及均匀性。通过加料速度理论计算和系统改进前后的比较可知,新系统的加料速度约为改进前的2倍。

销钉机筒挤出机螺槽横截面内流体流动与混合的研究

在一定简化条件下,对销钉机筒挤出机螺槽横截面内的流场及混合均化效果以及销钉位置对流场和混合均化效果的影响进行了数值与实验研究。提出了流场中某点混合均化效果、整个流场平均混合均化效果以及混合均化效果统计分布的数值计算与评价方法。数值分析结果与实验结果具有较好的一致性。结果表明,销钉对物料具有明显的强化流动与混合均化的作用;销钉愈接近于螺棱, 强化混合均化的效果愈显著;有销钉结构较无销钉结构的平均混合均化效果提高2.5%～5.6%;有销钉结构随着挤出时间的增加,混合均化效果不断提高,无销钉结构随着挤出时间的增加,当混合均化效果达到一定值后则不再提高。

有机朗肯循环系统蒸发器的性能研究

针对以R245fa为工质的朗肯循环系统,运用Aspen换热器设计模拟软件,对该系统常用的满液式、降膜式和板式蒸发器进行结构设计和性能分析.在相同工况参数下,对比3种蒸发器的尺寸、造价和综合传热因子,结果表明:板式蒸发器最适用于有机朗肯循环系统.模拟改变波纹倾角β、板片厚度d及板间距l时蒸发器内工质预热、蒸发、过热3个阶段传热过程,得出人字形板片结构对蒸发器传热系数、压降的影响规律.

压缩制冷系统节流损失及应对方案研究

对传统单、双温压缩制冷系统（CRS）建立了理论分析的热力学模型，通过MatlabR2010a计算不同工况下的节流损失．模型以R134a为工质，物性参数通过调用REFPROP9．0准确获取，结果发现：传统压缩系统中，节流损失占压缩机耗功13．0％-31．9％；双温系统中，节流损失占压缩机耗功的比例比单温系统的高约50％；工况条件变化时，节流损失也相应变化．结合节流损失的特点，对3种常见的节能方案进行了分析。模拟了不同工况下压缩／喷射制冷系统的性能系数（COP），并同单纯回收节流损失的情况进行比较，结果验证了利用喷射器回收系统节流损失的可行性．

向心透平导向叶栅的结构优化

以R245fa为工质,采用计算流体动力学(CFD)软件FLUENT,运用标准k-ε模型,对叶片数分别为15,17,19,21,23,25,27,叶片安装角分别为24°,28°,32°,36°,40°的导向叶栅进行了数值研究.计算结果显示,当叶片数为21,安装角为28°时,导向叶栅的出口周向平均速度、出口平均温度、速度系数等与原设计相比均有了很大的改善.在此叶片数和安装角下,采用线性拟合得到了满足设计流量所需的叶高.研究表明优化后流道内流动情况良好,为高效导向叶栅的设计提供了参考.

两相喷射器对压缩-喷射制冷系统性能的影响研究

采用等面积混合模型,以R134a制冷剂为工质,对两相喷射器建立热力学模型,并用Matlab7.1软件进行编程计算,相关的工质热物性参数,通过调用Refprop7软件获取。分析比较了各混合压力下喷射器内压力变化趋势,喷射器混合压力、系统蒸发温度、冷凝温度以及喷射器等熵效率的变化对两相喷射器性能、制冷系统性能的影响。结果表明:对于所研究的工质和工况,热力学分析方法采用等面积混合模型比较合理;混合压力在理论取值范围内存在一个最优点;随蒸发温度的升高或冷凝温度的降低,喷射器最优混合压力的取值点越靠近引射压力,喷射系数增加,系统COP升高,但是相对于传统压缩制冷循环的性能提高率减小;喷射器及系统性能对喷射器进口段等熵效率的变化较敏感。因而,选取恰当的混合压力值,设计制造等熵效率较高的工作喷嘴对于压缩-喷射制冷系统的性能优化至关重要。

对危化品生产与储存场所定量安全评价的比较研究

分别用道化法和蒙德法对某化工厂的氨合成塔单元进行了定量安全评价,另外还用蒙德法对该厂的液氨储存单元进行了定量安全评价。结果表明:对于火灾、爆炸及毒性危险性共存的单元,应选用蒙德法对其进行安全评价;当被评价单元主要危险物质的毒性较小,并且需要对危险所造成的影响范围、财产损失和停工日有较具体的评价时,应选用道化法对其进行安全评价;当被评价单元主要危险物质具有较大的毒性,并且要求对毒性的危害有较具体的评价时,应选用蒙德法对其进行安全评价。

以制冷剂R22为工质的地板辐射采暖模拟与优化

以空气源热泵为热源,直接用R22作为工质进行地板辐射采暖.在实验验证数值模拟可靠性的基础上,运用ANSYS软件分别对地板表面材料(瓷砖、木地板、毛毯),管间距(100～300 mm),填充层厚度(25～50 mm)影响地板表面温度均匀性和散热量进行模拟.结果表明:地面装饰层的材料对地板温度的均匀性和地板表面的散热量有着重要的影响;随着管间距的增大,地板表面温度和散热量分布更加不均匀;而填充层的厚度对地板表面的温度和散热量影响较小.

风量对太阳能集热器热性能影响的实验研究

在搭建的太阳能集热器实验台上，对0．94，1．41，1．87m3／h3种风量下集热器的热性能进行了实验研究，利用CFD软件建立了集热板模型并对太阳辐射强度为300～700W／m2、室外环境温度为6～12℃范围内各工况下的热性能参数进行了模拟研究．结果表明：在3种风量下稳定运行时，空气温升依次为22．45，17．57，14．37℃，集热效率依次为38．56％、45．13％和49．06％；根据各工况下热性能参数的模拟数值得到了相应工况下的最佳运行风量，为实际工程中太阳能集热器运行风量的选取提供参考数据．

胶料在单螺杆橡胶挤出机中的三维流场分析

利用ANSYS软件 ,以一个螺旋长度为对象 ,经过简化和边界处理 ,研究单螺杆挤出机中胶料的三维流场 ,根据分析结果讨论了胶料在螺槽中的流动状况 ,认为在螺槽横截面中存在一定的流动“死区” ,在设计螺杆时 ,螺槽不宜太深 ,螺棱与螺槽底部交界处应有一定的圆弧过渡。