水冷机械炉排块冷却性能分析及强度校核

随着生活垃圾热值的不断升高,机械炉排的工作环境变得更加恶劣,高热值垃圾燃烧时产生的高热流会影响机械炉排的工作稳定性。为避免燃烧高热值垃圾时,对机械炉排造成不可逆损伤,提高机械炉排的稳定性,以某型号水冷机械炉排的水冷炉排块为研究对象,研究其在不同条件下的冷却性能并进行强度校核。分析研究了不同温度载荷下,水冷炉排块与空冷炉排块的平均温度差,评价水冷炉排块的冷却效果。分析研究了不同冷却水入口温度、流速条件下,水冷炉排块的平均温度,明确了冷却水流速和温度的选择。并采用热-力耦合的方法,校核水冷炉排块的强度。结果表明,水冷炉排块能够有效的降低炉排表面温度,相较于空冷炉排块能够降低130~210℃,并且水冷炉排块的强度符合要求,能够满足正常运行。研究内容为水冷机械炉排的设计提供参考。

井下大型排水泵站电动机外部水冷却系统设计

井下大型排水泵站装机容量大,设备发热量大,散热条件差,为防止泵站内空气温度超限,水泵机组配套水冷电动机,采用外部水冷却系统对电动机进行降温,将电动机工作过程中产生的热量排出至泵站外。文章以雅店煤矿实际工程为例,通过计算冷却系统所需换热能力、冷却水量,提出开式直排和二次换热两种方案,并经技术经济方案对比,确定采用二次换热冷却系统方案。依据确定的技术方案和设计原则,笔者对冷却系统换热、加压、过滤、循环、定压补水、控制等设备进行计算选型。

水冷振动炉排与侧水冷壁之间的一种密封结构

本文提出了水冷振动炉排与侧水冷壁之间的一种密封结构,属于水冷振动炉排密封技术领域。解决了现有侧水冷壁与炉排面之间缝隙较大导致漏风量大影响稳定燃烧的问题。

考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型建模

结合晶闸管串联水冷回路机构,建立了考虑水冷回路的晶闸管换流阀热阻模型。该模型能够计算出各散热器进水口处的水温,并在此基础上对各级晶闸管的结温进行计算。利用所建模型对换流阀中各组件的热阻进行算例计算;建立稳态热阻模型,对晶闸管结温进行计算。结果表明,考虑水冷回路中冷却液水温差异前后,晶闸管结温计算结果的误差最高可达到10.81%。

辐射废锅内辐射屏水冷管热变形数值模拟研究

煤气化技术是煤炭清洁高效利用的有效途径,其中带辐射废锅的气流床气化工艺能够有效回收高温合成气显热,提高能源利用率。辐射废锅内部增设辐射屏水冷管,可在保持辐射废锅水冷壁整体结构紧凑的同时提高传热面积。为研究气化炉操作条件下辐射废锅内辐射屏水冷管的热变形,利用流体−结构耦合原理建立三维辐射屏模型进行模拟分析。模拟结果表明:在正常操作工况下,水冷管整体在距顶部5.30 m处温度达到最大值。在周向方向上,最靠近炉膛中心的1号水冷管表面温度成抛物线形分布,向火侧中间位置温度最高,向火侧和背侧最大温差达到60 K;在相邻水冷管的冷却作用下,2~5号水冷管表面温度成双峰状分布。水冷管的空间布置直接影响水冷管表面的温度分布。未加固定的辐射屏水冷管中最靠近炉膛中心的1号水冷管局部变形量最大为5.20 cm,π方向的最大偏移量为4.58 cm,超过相邻水冷管的间距,水冷管之间易发生碰撞。水冷管间增加固定后,水冷管发生整体变形,最大热变形量为3.28 cm,较未加固定的减小36.9%,π方向的相对偏移基本消失,水冷管之间的局部变形远小于管间距。增加固定可有效避免水冷管之间的碰撞。进口合成气温度和表面沉积的变化不同程度影响水冷管表面温度梯度和变形量,偏移方向均为水冷管的π/2侧。

水帘结构同步水冷装置对光-粉同路激光熔覆温度场的影响研究

目的解决大型设备激光增材修复过程中的局部升温易烧蚀零件边缘、熔化内部导线及橡胶圈、损坏原有结构的问题。方法采用Fluent软件和VOF模型研究水帘下干区稳定气液两相流模型,通过Abaqus软件和热传导三定律、热弹塑性理论、热变形理论建立温度场和弯曲变形的数值模型,并通过对比光-粉同路和同步水冷2种方式下熔覆316L不锈钢的熔池形貌、晶粒尺寸、热量累积、弯曲变形差异,验证同步水冷对熔覆过程中温度场的影响机理。结果同步水冷装置内部水帘呈散射状流向四周,能够形成稳定的干区环境,沉积后的金相表面无明显气孔、裂纹等缺陷。在相同参数单道沉积时,温度云图和熔池形貌表明,水冷有效缩减了熔池的大小,但其对熔池凝固速度的影响较小,二者平均晶粒尺寸仅存在略微差别,分别为28.81μm和27.55μm。多道沉积时,水帘的冷却作用拔高了熔池边缘的温度差异,拉低了外延区域的热量累积,在降低基板整体温度的同时,增大了熔池边缘的温度梯度,而温差的增大带来了更大的热应力,导致不同沉积方式下基板的变形程度不同。在悬臂梁搭接熔覆试验中,采用热电偶测得同步水冷能保持基板背面温度在50℃以下,而光-粉同路最高能达到500℃。同时,悬臂梁厚度较薄时,基板上下面温差产生的热应力大于基板自身约束力,试样发生严重变形,且含同步水冷的变形更为明显。厚度增加时,试样自身约束力增大,变形量差异逐渐减小。结论同步水冷水路的耦合限制了熔池热量的深入与扩散,可以有效实现熔覆过程中加工区域的温度控制,同时也会导致在工件较薄时弯曲变形程度提升,但在板材厚度大于3 mm时,变形量差别趋于相同,且越来越小。

全预混紧凑缝隙式水冷燃气锅炉燃烧特性模拟

为解决传统燃气锅炉污染物排放量高、体积大等问题,研发了一种全预混冷凝式燃气锅炉,采用并排的水冷板翅插合形成燃烧器头部及冷凝换热段,二者之间设为炉膛,锅炉本体采用挤压铝工艺一体化成型,结构紧凑、换热能力强、耐腐蚀、工艺简单、成本低。由于模型对称,对其基础单元的流场、温度场、火焰长度及污染物排放特性进行数值模拟研究,并通过燃烧实验对模拟结果进行验证。结果表明,该燃气锅炉在12~24k W的热负荷范围内流场均匀,易于点火和稳定燃烧。钝体与火孔出口之间的距离为4mm、钝体宽度为1.0mm、过量空气系数为1.2、燃烧室长度为120mm,满负荷24k W燃烧时,锅炉排放的NOx<95mg/m^(3),CO<50mg/m^(3),锅炉本体尺寸仅为229mm×251mm×60mm,实现了燃气锅炉的超紧凑低排放,对全预混水冷燃气锅炉的节能减排及低碳设计、改造具有重要的现实指导意义。

芯片水冷散热器数值模拟及优化

为了解决数据中心服务器面临的高热流密度及高能耗问题,对比了横向平行长流道、竖直平行长流道、横竖均通十字3种流道结构对芯片的冷却效果,确定最佳流道结构和肋片间距,并对机柜芯片组进行数值模拟,得到了维持芯片组安全工作(70℃)所需最小流量随入口水温的变化曲线。研究结果表明:横向平行长流道的综合散热性能最好,综合性能换热因子提升41.4%;采用横向平行长流道结构,肋片间距为0.3 mm时,芯片散热效果最好;维持芯片组安全工作时,入口温度低于10℃时,对流量的需求很小,仅为62.5 g/s,入口温度高于30℃时,流量需求迅速增加,增长幅度高达44.2%,并给出了入口温度和最小流量之间的拟合公式。

电子束熔炼用水冷铜坩埚研制

电子束熔炼作为一种优异的真空冶炼技术,其核心部件水冷坩埚的结构设计尤为重要,坩埚的冷却性能将直接影响电子束熔炼的效果及安全。通过理论分析、数值模拟、试验考核,研究了坩埚水道结构、熔池形貌对坩埚冷却能力的影响。通过坩埚选材、熔池利用率分析、能量损耗分析和冷却计算确定了坩埚结构,建立了数值仿真模型,采用模拟计算方式对比了两种熔池形貌的坩埚在不同装料量下的冷却性能,并针对性能优异的坩埚开展了试验考核。结果表明:模拟不同锭厚条件下,坩埚B的冷却水温度和坩埚表面温度较坩埚A均偏低,坩埚B的熔池形状和水道结构匹配更合理,散热效果更好。试验考核过程中坩埚B状态稳定,满足设计要求。

水冷电抗器多物理场耦合仿真研究

电抗器能够抑制电网中的电压波动,改善电能质量。在电抗器的运行过程中,电抗器的绕组和铁芯会产生大量的损耗,这些损耗所产生的热量若不能即使排出则会影响电抗器的正常运行甚至导致变流器损坏。本文通过建立电磁-热-流耦合仿真模型,研究了水电一体式电抗器以及水电分离式电抗器的散热性能。多物理场耦合仿真能够精确的得出电抗器损耗大小及分布情况。为精准计算变流器内部整体损耗提供了依据,降低了变流器冷却系统的设计余量,从而达到降本增效的目的。研究结果表明:水电一体型电抗器冷却空气换热量占比1.2%,水电分离型电抗器冷却空气换热量占比13.6%。

中厚板中间水冷技术优化及应用

某公司3500mm中厚板生产线全年轧制的钢板37%以上为控温钢板,传统控温方式为轧制到控温道次进入控温区域空冷等待,中间坯平均控温时间较长,严重制约了产量提升。故基于主轧机前后两台中间水冷设备,研究分析中间水冷自动化系统的结构及控制过程,通过控温程序完善、二级模型和轧制工艺优化,缩短了轧制控温钢板的控温时间,有效提高了轧制效率。

LAZ811合金水冷凝固工艺设计与组织性能研究

对LAZ811合金水冷凝固模具与工艺进行了探索,主要包括熔铸工艺分析、水冷模具的结构设计及浇注参数的确定,并制备出了LAZ811合金铸锭。结果表明:真空感应熔炼+氩气保护,合理的水冷模具结构能够使合金快速凝固,有效防止铸锭内部缩孔及缩松的形成,并获得组织细小、拉伸性能优良的镁锂合金材料,并适用于类似合金的生产。

水冷均匀性对TMCP态Q500qE桥梁钢板性能的影响及其改进措施

以TMCP工艺生产的Q500qE高性能桥梁钢为研究对象,采用光学显微镜、扫描电子显微镜、电子背散射衍射、拉伸及冲击试验等,研究了终冷温度对钢板组织和力学性能的影响。结果表明:随着终冷温度从600℃降至430℃,钢板粒状贝氏体含量减少,板条贝氏体含量增加,大角度晶界比例从28.5%提高至35.7%,M/A岛体积分数从5.8%降至1.2%,板条贝氏体尺寸从0.82μm减小至0.22μm;钢板屈服强度从478 MPa提高至627 MPa,抗拉强度从679 MPa提高至745 MPa,断后伸长率从23.0%降至16.5%,屈强比从0.70升至0.87,-40℃冲击吸收能量均值从115 J提高至305 J。同时,基于热成像仪分析,将钢板典型的终冷温度不均划分为头尾过冷、边部过冷、局部高温和波浪状温度分布4类,并针对性提出了头尾遮蔽工艺、水凸度、水冷集管维护以及板形控制等改进措施,可将Q500qE钢板终冷温度波动控制在80℃以内,钢板头、中、尾的抗拉强度波动控制在35 MPa以内。

90 mm厚工程机械用Q460钢板热轧后的水冷工艺优化

采用低碳和添加铌、钒、钛、铬等微合金元素的成分设计,利用洁净钢冶炼、奥氏体再结晶区粗轧、奥氏体未再结晶区精轧等工艺生产90 mm厚Q460钢板,热轧后采用大流量低辊速控制策略的1次水冷工艺和小流量间断开水控制策略的3次往复式水冷工艺进行水冷,研究不同水冷工艺对钢板组织和力学性能的影响,以获得合适的水冷工艺。结果表明:1次水冷工艺生产的试验钢板的显微组织主要为针状铁素体+少量珠光体,3次往复式水冷工艺生产的试验钢板的显微组织主要为多边形铁素体+珠光体+少量粒状贝氏体;与3次往复式水冷工艺相比,1次水冷工艺生产的试验钢板厚度方向的组织更加均匀、细小,且形成了针状铁素体。2种水冷工艺生产的试验钢板的拉伸性能和冲击韧性均满足标准要求,但是1次水冷工艺生产的试验钢板的−40℃冲击韧性明显优于3次往复式水冷工艺生产的试验钢板,且厚度方向的冲击韧性更均匀。90 mm厚Q460钢板热轧后的合适水冷工艺为1次水冷工艺,所得钢板的屈服强度为495~512 MPa,抗拉强度为604~616 MPa,断后伸长率23%~24%,−40℃冲击吸收功为200 J以上。

铝合金水冷电机外壳的搅拌摩擦焊工艺流程

电机在提供动力的同时会产生大量的热量;一般采用铝合金水冷电机外壳为电机降温来保证其使用寿命。铝合金水冷电机外壳采用焊接的方式来保证其水道的密封性。与传统的熔化焊相比,搅拌摩擦焊方法以及合理的焊接工艺能够有效地减少焊接缺陷、降低热输入、提高产品的一次合格率。搅拌摩擦焊工艺过程可在此类铝合金产品中推广应用,为此类产品在后续新能源领域的发展提供坚实的基础。

新能源场站风冷与水冷SVG运行对比分析

新能源场站常配置静止型无功补偿发生器(SVG)用于电力系统无功与谐波的补偿。SVG功率模块中的关键器件IGBT工作时会产生热量,为保证功率模块的稳定运行,常采用风冷和水冷两种冷却方式对功率模块进行散热。对比不同的SVG冷却形式,为后续新能源场站的SVG建造和选型提供参考。介绍了两个新能源场站的运行概况,分析了两个场站的SVG无功补偿方案。从阀组设备温升、设备噪声、设备运维等方面对比风冷和水冷两种冷却方式SVG的运行状况。水冷SVG在使用寿命、运行可靠性、设备维护、现场适应性等方面均优于风冷SVG,但水冷方案因增加了水系统和外冷风机,使其复杂程度较风冷方案稍高。水冷方案较好地解决了室内阀组滤网灰尘多及室内风机噪音大的问题,更适用于对现场环境噪声及污秽敏感的场合,在成本预算足够的情况下建议优先选用水冷SVG。

车用增压发动机进气系统水冷中冷器CFD分析及结构优化

一种车用增压发动机通用的进气系统中,水冷中冷器的进气方向和散热器的散热铜管轴向之间的夹角接近90°。为了避免在散热器中出现热应力集中现象,提高散热效率,需提高高温气体在散热铜管内的分布均匀性。提出了一种评估散热器内气体分布均匀性的评价方法,利用CFD仿真软件对水冷中冷器进行了分析;通过在中冷器的进气室内加装导流板,对水冷中冷器结构进行了优化。结果表明,结构优化后的水冷中冷器,其散热器内的气体分布均匀性偏差从23%降低到了4.85%,提高了散热器的散热性能。

数据中心开式水冷系统水质调控管理

水冷系统作为集中式冷却的重要方式之一,其运行的安全性对于数据中心而言至关重要,水质的安全稳定调控则是水冷系统安全运行的重要方面。文章以水质调控系统升级改造实践为基础,分析了水质调控系统常见问题,并提出了先进的升级方案;同时对水质调控的综合性管理理念进行了着重阐述,以实现保障水体和管道系统整体安全运行的目标。

水冷式除氯系统的设计运行及优化

本文简要介绍了水泥窑水冷式除氯系统的工艺流程,并结合某水泥厂进行设计选型,对其运行情况进行了跟踪分析及技术优化。结果表明,与传统风冷式除氯系统相比,水冷式除氯系统主机设备小、占地少、投资省。除氯系统可以很好地排除系统中的氯,但是氯在窑内的挥发率会影响除氯效率,低挥发率会导致熟料氯含量偏高。通过CFD烟气流场模拟进行优化后,急冷室的结皮情况大大改善。增加氨水喷雾,可明显降低除氯系统尾排烟气中的氮氧化物浓度,当氨水喷枪流量为0.1 m^(3)/h时效果较好,氮氧化物浓度可控制在200 mg/m^(3)以下。

水冷辊直连传动开发和应用

通过对某常化炉水冷辊易弯曲变形、运转跳动、卡阻等传动不平稳问题分析,提出了水冷辊直连传动方案并实施,实施后水冷辊传动稳定,消除了原有一系列问题,取得了很好的应用效果,对提升钢厂企业生产效益具有十分重要的应用价值。