低温储罐大流量排液过程数值模拟研究

大型低温储罐广泛应用于航空航天、能源、化工等领域的大规模低温液体储存。在大型低温储罐的大流量排液过程中,确保排液稳定且不夹带气体对于系统的安全运行至关重要。针对某3000 m^(3)液氮储罐2000 m^(3)/h的大流量排液工况,建立了该储罐及其排液管路的计算流体力学(CFD)模型,重点分析了大流量低温流体排液过程的气液界面、流场、涡量场和管道压力波动,讨论了影响临界液位高度的因素及防涡板在排液过程中发挥的作用。结果表明,在从静止液面开始的大流量排液过程中,当临界液位高度在0.15 m以下时,不会形成明显的漩涡;低温储罐初始液位高度对临界液位高度的影响较小,而防涡板在排液过程中阻碍了流体流动,会导致临界液位高度升高。研究可为大型低温储罐排液系统的稳定操作提供指导。

轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响

为了降低轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响,利用计算流体力学软件Fluent,分别计算了考虑轴向导热模型和不考虑轴向导热模型的换热因子,引入无量纲参数传热恶化率(η)来评价轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响程度,讨论了流体工况下翅片类型(平直翅片和锯齿翅片)、翅片结构、流体种类、翅片材料等因素对η的影响。计算结果表明,轴向导热对板翅式换热器传热性能的影响程度较大,流体工况下翅片类型、流体种类、翅片结构、翅片材料等因素对η均有所影响。其中,对于不同流体工况,当Re小于等于600时,η较大,此时在翅片的设计和选型时需要考虑轴向导热对其传热性能的影响;对于不同的翅片类型,在Re小于等于600时,锯齿型翅片的η低于平直翅片;对于不同翅片结构,无量纲参数β为70、翅片密度为4.1的此类平直翅片的η最大,在翅片选型时应尽量少选此类平直翅片;对于低温流体,Pr越大,其η越大;对于不同翅片材料,在综合考虑强化换热和减小轴向导热影响两方面因素下,并非高导热系数材料的传热性能最佳,而是在不同Re下,最大换热因子均对应一个最佳的导热系数。

利用LNG冷能的空分系统换热网络布置及多能级匹配性能

分析了常见的基于空分系统的液化天然气(LNG)冷能利用方式,依据LNG冷能的能谱特点及空分系统运行安全性的特殊要求提出较优的冷能利用方案;针对不同压力等级工况提出LNG与N2的换热网络布置方案,对提出的4种LNG-N2换热网络分别进行了流程模拟,并与传统空分系统和已有的LNG冷能利用空分系统进行了比较,结果表明:新的LNG换热网络能有效降低空分系统的单位液态产品能耗,采用LNG-N2双高压方案时为0.217kW·h·kg-1,若对LNG出口压力没有限制则采用LNG-N2双低压方案可进一步降低能耗至0.176kW·h·kg-1,相比已有的LNG冷能利用空分系统能耗分别降低了15.9%和31.8%;同时研究了LNG冷能的多能级换热匹配性能,分析了当N2压力不变时LNG压力变动对各个方案换热均匀性的影响。研究结果可为不同工况下选择合适的LNG换热压力提供参考。

板翅式换热器瞬态法数值模拟与实验研究

通过瞬态单吹实验和瞬态数值模拟方法对47PZ3002型板翅式换热器热力、阻力性能等进行了研究,探索了该瞬态技术在板翅式换热器性能研究中的可行性与准确性。应用瞬态单吹实验,得到了雷诺数为500~3 000工况下换热器进出口温度场随时间的变化值及流体流经换热器的压降。对换热器实验件建立瞬态换热物理模型,利用Visual Basic语言编写与瞬态技术配套使用的程序对实验结果进行处理,获得了流体在板翅式换热器内的对流换热系数、j因子等性能参数。通过CFD软件,模拟了与实验工况相同条件下该换热器的相应性能参数,模拟结果与实验结果j因子之间的平均偏差为4.4%,最大偏差为10.7%,f因子的平均偏差为5.37%,最大偏差为13.0%,实验验证了该瞬态技术在平直型板翅式换热器性能研究中的可靠性。该瞬态技术测量简单、效率高,在短时间内即可获得换热器的性能参数,可为板翅式换热器工程设计提供有价值的性能预测方案。

深冷法空分设备节能技术

随着空分设备趋向于大型化，其能耗在工厂整套装置中所占的比例也越来越大。以我国钢铁企业为例，空分生产电耗约占整个企业电耗的1／7。影响空分设备能耗水平的因素是错综复杂的。例如：环境条件、经济因素、管理水平、技术水平等。本文主要从技术节能方面探讨一下空分设备的节能措施和方法。

低温储罐大流量回液冲击液面过程的数值模拟研究

针对某3000 m^(3)液氮储罐在2000 m^(3)/h的大流量回液与排液工况,建立了该储罐及其排液管路的计算流体力学(CFD)模型,着重分析了液氮回液冲击液面过程中的复杂气液界面演变与液体流动情况,并研究了防涡板和回液分流斗对液面波动的抑制作用。结果表明,大流量回液冲击液面过程易产生液面凹陷,若低于临界液位高度则导致排液中夹带气体。对临界液位高度影响因素的分析表明,设置防涡结构和削弱回液冲击是降低临界液位高度的主要优化方向。采用分流斗和防涡板结构可分别削弱回液冲击并抑制液面波动,最终可将临界液位高度降低到0.6 m以下。

丢番图方程的算法研究及其推广

对Pell方程进行研究,并给出Pell方程中赋值的一种方程x^(3)±27=Dy^(2)和x^(3)±729=Dy^(2)的全部非平凡整数解,其中D>0,因子无平方数,且因子模6不为1.

基于(?)分析的空分流程对比研究

以内、外压缩空分流程为对象,通过AspenPlus模拟计算获得系统总(火用)损失,(火用)效率及压力(火用)、温度(火用)、跑冷(火用)、分离(火用)占设备(火用)损失的比例,探讨两类流程的区别。研究发现:压缩、精馏及换热设备损失是空分系统(火用)损失的主要来源;内压缩流程主换热器、过冷器的传热损失比例大于外压缩流程;相对传统的外压缩流程,内压缩流程在生产液体及高压产品方面表现更优。最后探讨了一种基于空分流程产品冷(火用)与膨胀节流过程产生冷量的变化关系来进行流程比较的方法。