空心锥压力旋流喷嘴雾化特性的影响因素分析

采用数值模拟方法建立了压力旋流喷嘴模型,分析压力、喷雾高度与喷雾倾斜角度对液滴速度、直径、离散相模型(DPM)质量浓度等雾化特性的影响。结果表明:提高压力,导致液滴索特平均直径(SMD)减小,进而液滴数量通量增加幅度大;2.0 MPa时的液滴速度要高于1.5 MPa、1.0MPa时的液滴速度;液滴轴向平均速度随喷雾高度的增大而增大;喷雾倾斜角度从0°增大到40°时,液滴轴向平均速度下降,计算域右侧DPM质量浓度变化不明显,而左侧DPM质量浓度显著减小;液滴数量通量与喷雾覆盖区域面积大小成反比;随着喷雾高度的增大,液滴数量通量减小。

雾化压力对喷雾冷却效果影响的数值模拟

喷雾冷却作一种为相变冷却技术,被广泛应用于散热领域。基于欧拉-拉格朗日型(discrete phase model,DPM)模型,采用FLUENT软件,模拟分析了恒定热流密度时不同喷雾压力对压力旋流喷嘴雾化冷却的影响。模拟结果表明,喷雾压力变化对喷雾冷却具有重要影响。当压力增大时,液膜厚度在大体趋势上变薄,提高了喷雾换热能力;在喷雾覆盖密集区与该区外侧,液膜的厚度为最薄和最大。随压力不断增大,壁面温度降低的幅度更大,且壁面温度低处对应液膜厚度也薄,换热效果更好。提高压力可以有效地提高换热系数,进而提高换热效果。在1.0、1.5、2.0 MPa 3种压力下,换热系数基本维持在1.4×10~4W/(m^2·k)以上,且最高可达2×10~4 W/(m^2·k)。在模拟条件下,喷雾压力变化对空心锥压力旋流喷嘴均匀性改变并不明显。

倾斜波动壁面上液膜表面波演化特性的影响

对倾斜波动壁面上流体表面波的演化规律进行了研究.考虑壁面形状为正弦波动壁面的情况,分析液膜流动的线性稳定性,并研究不同倾斜角度下扰动波波形随时间的演化情况及流经不同壁面形状时扰动波的波形变化.对整体的波形结构分析可知,随着时间的演化,扰动波的演化过程呈现为更大波长的近周期变化规律,与平板上的流动结构对比发现波动情况变得更加复杂;当液膜流经波动壁面时,扰动波在空间上不再呈现规律性变化,且随着壁面倾斜角度的增加,扰动波的振幅逐渐增加;在相同的壁面倾角下,波动壁面上的扰动波振幅大于平板壁面的扰动情况,且波形扭曲程度更明显;随着Re的增加,扰动波振幅逐渐增加,其对应波形的扭曲程度加深,且随着壁面振幅的增加,静态波振幅及扰动波振幅均随之增加,对应的行进波周期不变.最后,分析了壁面倾斜角度对流动稳定性的影响.

流动液膜的数值模拟研究综述

液膜流动现象广泛存在于自然界中,作为一种高效传热传质技术,其在化工等领域有着广泛的应用。近几年来,国内外学者越来越热衷于运用数值模拟技术来研究液膜的流动特性及传热传质特性。本文归纳分析了数值模拟研究中液膜自由液面的追踪方法。总结了不同壁面结构、不同壁面倾角、液体物性、液相流量与气相流速4个方面对液膜的流动特性的影响规律,以及改变壁面倾角、入口雷诺数、入口添加扰动时表面波呈现的波动特性。此外,还论述了流动液膜的传热传质特性的研究现状。所得结论对流动液膜的数值模拟研究具有一定的参考价值,最后提出了用数值模拟方法研究液膜流动的缺陷与不足,展望了更加科学合理地研究流动液膜的方法。

三角形结构对液膜流动特性影响的数值模拟

基于VOF方法,利用CFD软件FLUENT对倾斜壁面上二维气-液两相流进行数值模拟,分析了三角形高度和结构间距均为1mm的6种尺寸壁面上的液膜流动特性,获得了三角形结构的壁面上液膜自由液面的分布图以及不同结构宽度w对液膜流动特性的影响规律。结果表明:与平壁面上液膜流动相比,三角形结构壁面上液膜自由液面位置随三角形结构呈规律性变化;在三角形结构壁面上,气体漩涡存在于液膜和壁面之间,当三角形结构宽度w改变时,漩涡的形状和位置均发生变化。

波纹壁面上流动液膜涡的生成特性

针对液膜在非平整壁面上流动过程中生成涡的现象,基于VOF方法,采用FLUENT软件模拟了三维波纹壁面上的液膜流动。研究了波纹结构内涡结构的演化过程,分析入口Reynolds数、波纹结构、壁面倾角、流体黏度和表面张力对波纹结构内涡结构的影响。结果表明:随着时间的演化,涡的大小和形状不断变化,最终达到稳定。且涡结构变化对自由液面的波动影响显著。较低Re和波形度时,波纹结构内不易形成涡,随着Re和波形度增大,产生涡且涡呈增大趋势,涡的形态也随之改变,自由液面位置升高,其相位滞后于波纹壁面。当壁面倾角改变时,波纹结构内的涡特性变化较大,液膜厚度略有增加,而自由液面相位不明显。表面张力对涡结构有显著影响,液膜流动过程中不容忽视。流体黏性改变时,波纹结构内涡的大小和形状无明显的变化。黏度变小和忽略表面张力时,液膜厚度均变薄。以上结果为工业设备生产、运行和设计提供了一定参考依据。

波纹管结构参数对流动特性影响的数值模拟

波纹管作为新型高效换热器的重要部件,研究其流动特性对于提升和改进波纹管具有重要意义。采用Fluent模拟了3种不同波形度的管内流动,从速度分布、压力分布、涡结构等3个方面分析波纹管的流动特性,并与光滑管进行对比。结果表明:与光滑管相比,波纹结构的波形度对波纹管内速度、压力均有显著的影响,随波纹度增大,管道内部的紊乱程度增强,压降也不断升高。波纹结构凹槽段和平直段流动特性有显著差别,在波纹凹槽段,沿流向方向压力不断升高,平直段压力迅速降至最低,再缓慢上升,其上方流体平均流速高于凹槽段。当波形度增大时,凹槽左右两侧压差促使涡向左侧偏移。

330MW供热机组蒸汽余压利用改造试验分析

某电厂330MW供热机组热网首站增设供热蒸汽再利用系统,利用超低压汽轮机拖动发电机或者热网循环泵,回收利用供热抽汽压差能量损失,实现供热蒸汽合理梯级利用。试验结果表明:回收供热蒸汽压损约0.3MPa,蒸汽余压再利用系统发电功率15.65MW,降低厂用电率约2.33%,节能效益显著。此系统显著降低了厂用电率,可以在同类型机组中推广应用。

600 MW纯凝改供热空冷机组余压余热联合利用改造分析

以某600 MW纯凝改供热空冷机组为例,提出采用低压汽轮机和蒸汽喷射器余压余热联合利用方案,并且对该机组进行节能分析。将供热期分为4个阶段,分析讨论不同供热阶段热耗率的变化,同时计算改变机组背压、热网循环水流量时蒸汽喷射器回收乏汽量和低压汽轮机发电功率的变化。计算结果表明:机组收益最优运行方式为30 kPa机组背压、最大热网循环水流量;在该运行方式下,回收乏汽量最大,低压汽轮机发电功率最高,节能收益最大。

中压供汽对350 MW超临界机组经济性的影响

某电厂350 MW超临界机组采用再热蒸汽作为工业用汽汽源,运行时发现机组煤耗不降反升。本文分别从设计工况图、现场试验两方面分析该机组中压供汽后煤耗变化趋势及影响因素。发现中压供汽在机组实际运行时偏离设计工况而导致中低压缸效率降低较多,超过中压供汽热电联产的收益。同时本文进一步将分析方法推广得到中压供汽机组热电联产的临界条件,为同类机组经济性分析提供重要的借鉴意义。

330MW热电联产机组余压利用方案研究与分析

针对供热机组正常运行中采暖抽汽压力与热网加热器进汽压力存在较大压损的问题,提出了增设背压式汽轮机对该部分蒸汽进行梯级利用。结合电厂实际情况,给出了三种技术改造方案,并进行了节能分析,为同类型机组改造提供参考依据。

350MW超临界机组蒸汽余压利用的探讨

某厂2×350MW超临界机组,采用五段抽汽供热,蒸汽从供热抽汽口至热网加热器进汽侧存在较大压损。为了利用该部分压差,提出分别增设中、低压汽轮机的2种改造方案,通过采暖蒸汽的压差能量驱动小汽轮机做功,实现能量的阶梯利用,从而达到节能降耗的目的。

300 MW机组供热蒸汽余压发电汽轮机选型研究

为解决热电联产机组供热蒸汽压力过高而造成高品质蒸汽能量浪费的问题,提出了增设功–热汽轮机以回收利用供热蒸汽中的高品质能量。针对某300 MW机组供热蒸汽余压发电改造方案,结合采暖期机组热网系统实际运行参数,在分析选取功-热汽轮机的进汽参数、排汽参数及进汽量时需考虑的主要影响因素基础上,通过核算确定了功-热汽轮机的主要技术参数(额定功率6 MW、进汽压力0.36 MPa、进汽温度240℃、排汽压力0.070 MPa、排汽温度105℃、相对内效率80.4%),指出选型过程中要综合考虑机组采暖期内供热蒸汽参数、高压厂用电负荷、采暖抽汽量、热网水流量等因素。结论可为同类型机组改造时汽轮机选型提供参考。

蒸汽喷射器引射系数的不确定度评定

蒸汽喷射器的引射系数是衡量蒸汽喷射器工作性能的重要指标。敏感度分析及不确定度评定研究可以找出提高喷射系数准确度的关键因素,明确准确度控制重点,为修正影响因素以准确计算喷射系数提供重要依据。本文以动力蒸汽18.84MPa/485.96℃、引射蒸汽3.11MPa/352.79℃工况为例,依据JJF1059-2012测量不确定度评定与表示等有关规范,通过建立蒸汽喷射器引射系数不确定度评定模型对测量过程进行不确定度评定。结果表明混合蒸汽压力、混合蒸汽温度、引射蒸汽压力、动力蒸汽压力是引射系数测试结果不确定度的主要来源。

350MW机组热网首站供热量校核

针对于热网首站供热量测量过程中存在的偏差较大问题,提出根据热力学第一定律以采暖蒸汽在热网加热器中的放热量校核热网首站供热量的方法。对350MW机组热网首站进行了供热量校核试验,结果表明:保持单台热网加热器运行时,在热网循环水流量7500t/h和6000t/h工况下,热网首站供热量和采暖抽汽放热量相对偏差分别为-0.39%和0.74%,建议应用此方法校核热网首站供热量并在热网加热器疏水管道上加装高精度流量测量元件,保证测量的准确性。

蒸汽喷射器敏感度分析研究

蒸汽喷射器敏感度分析研究可以找出提高喷射系数准确度的关键因素,明确准确度控制重点,为修正影响因素以准确计算喷射系数提供重要依据。本文以驱动蒸汽11.7MPa/500℃、引射蒸汽3.2MPa/420℃为例,进行蒸汽喷射器喷射系数敏感度分析,得出各影响因素对喷射系数的敏感程度,结果表明驱动蒸汽压力、引射蒸汽压力、混合蒸汽压力更为敏感,并且混合蒸汽压力的敏感度的影响最为突出。

亚临界300MW供热机组调峰能力的研究与应用

本文首先介绍了一次调节抽汽式供热机组的动力特性,指出了锅炉最大负荷、最低稳燃负荷以及汽轮机低压缸最小排汽量几个边界条件对机组稳定运行的影响,从而从理论上确定了在特定采暖热负荷下该类机组的调峰特性。然后,以C300/220-16.67/537/537型汽轮机组为例,建立了严格的数学模型,并对电厂采暖期典型工况进行了分析计算,为调度中心对机组进行有效、合理调度以及制定年度电量计划提供了一定的依据。

压力旋流喷嘴喷雾冷却热传递特性数值模拟

雾化形成液膜的传热系数与厚度是决定喷雾冷却效果的重要因素。采用数值模拟方法,基于加热壁面上的液膜厚度、传热系数与温度分布三个角度,分析喷雾的压力、高度与倾斜角度对喷雾冷却传热特性的影响。结果表明:喷雾压力是影响换热效果重要的因素。相比于低压力工况,高压力工况时壁面上形成的液膜厚度小,壁面平均温度低,换热能力较强。压力工况越大,壁面温度下降程度越高。主要因为喷射压力提高后,液膜的运动速度加快,导致与空气之间的扰动作用加强,促进了液膜破碎和液滴的形成。改变高度使喷射到壁面的液滴密度程度不同,导致温度分布不均匀。研究还发现喷雾高度对换热影响存在一个最优值,H=6 mm时,换热效果最好。同样,改变倾斜角度导致壁面分为喷雾密集区跟稀疏区,换热效果区别大。喷雾倾角θ=30°时壁面换热效果最好且温度分布相对均匀。通过分析得到的变化规律为喷雾参数的设定和喷雾效果的优化提供了理论依据。