用CFD对间接蒸发冷却换热器的三维数值模拟

应用计算流体力学(CFD)和数值传热学方法,对间接蒸发冷却器内流体流动与热质交换过程进行简化和假设,建立了换热器内三维层流流动与传热的数学物理模型.采用交错网格离散化非线性控制方程组,编制了三维SIMPLE算法程序.计算出间接蒸发冷却器内的速度场、温度场及浓度场,分析内部流动状态和热力分布.换热器通道间距改变时,计算所得压力梯度与实验测得的数据吻合得较好.这就能够为更加清楚地认识蒸发冷却换热器内复杂的换热机理,对这类换热器的优化设计提供必要的理论依据.

燃烧模型对多孔介质内预混燃烧的影响

采用二维非稳态数学模型研究燃烧模型多孔介质内预混燃烧影响.燃烧模型分别为单步和多步化学反应动力机理（17种组分,58个反应）,CH4/空气当量比的范围为0.55～1.0.对比分析两种燃烧模型下燃烧器中心处的温度、组分浓度分布曲线.结果表明,多步燃烧模型对燃烧器内温度、组分浓度分布有更准确的预测,并与文献结果比较,证实了二维非稳态数学模型的正确性.此外,将二维的温度场进行比较,结果表明单步化学机理的反应区域小,温度梯度大,而多步化学反应由于各反应步骤存在时间尺度的差异,反应区域大,温度梯度相对较小,与实际燃烧情况能很好的吻合.

多孔介质内稀氢气/空气预混过滤燃烧不稳定性

在不同过滤速度和氢气体积分数试验参数下观测超绝热燃烧波传播过程中火焰面倾斜不稳定性演变过程及热斑组成的胞状结构燃烧波的特点,分析导致过滤燃烧不稳定性发生的动力学因素,确认低速过滤燃烧不稳定性的演变机理及其特点.结果表明:在火焰面有一个初始轻微的倾斜角时,这种倾斜不稳定性演变持续性发展;改变试验工况参数,在燃烧器上游可能会出现胞状结构体燃烧波;在主燃烧波传播过程中,胞状结构燃烧波显著影响着主燃烧波火焰面传播的稳定性并且抑制主波的传播速度;当主燃烧波离开燃烧器后,胞状结构燃烧波随机分布驻定在燃烧器内部.

典型办公室地板送风空调房间的数值模拟

采用计算流体力学k-ε湍流模型对典型的办公室地板送风空调系统进行研究,运用SIMPLE算法对办公格间的气流组织进行数值模拟计算,得到的速度场、温度场的分布符合规范要求,从而进一步说明地板送风系统既能满足个人空调的需要,又能达到节能的目的,为地板送风系统设计提供理论依据。

基于GIS的磷流失指数实施的影响评估

利用GIS技术研究美国宾夕法尼亚州土壤磷素 (P)的空间分布特征 ,对可能受到P流失指数影响的地区进行识别和预测。结果表明 :近一半的土壤中P质量分数高于作物需求 ,土壤中速效P质量分数依次为农田 >草地 >牧场。 2 )土壤P质量分数随着养殖动物数量的上升而增高 ,在动物密度最高的地区河流水质恶化最严重。 3)大部分地区将会由于不同原因受到P流失指数的限制 ,其中东南部受到的影响最大。农民对P流失指数实施的适应性对策 。

汽轮机转子临界转速实验研究

转子临界转速的计算方法有很多种,但是计算结果与实际误差较大。通过转子临界转速实验测量装置,利用伯德图法、频谱分析法和李莎茹图法对转子的临界转速进行测量,分析并比较了3种测量方法的优缺点。实验结果表明,伯德图法对转子临界转速的测量结果较为准确,并能直观地反映出转子在不同转速时刻下对应的相位,为后期转子临界转速影响分析及其灵敏度分析打下基础。

结构化填充床内流体流动的三维数值研究

流体在多孔介质空隙内的流动非常复杂,采用常规的实验方法,测量流速分布的数据非常有限,并且有可能破坏流场结构。为了研究不同Re下,结构化填充床流通区域内不同截面的流速分布情况,采用CFD方法进行数值研究,定量分析孔隙内的流动特性。研究结果表明:在层流范围内,当Re较小时,随着流通截面积的增大,流速降低得非常明显,粘性力起主要作用;当Re增大到204.74时,流速降低的速度不再明显,此时惯性力在流动过程中起主导作用,数值模拟结果与实验值取得了定性的一致。

格子Boltzmann方法研究及其应用

格子Boltzmann方法在多相流动和化学反应中具有非常重要的意义,针对其在湍流、多孔介质流、燃烧、多孔介质燃烧中的应用进行了综述,分析了该方法在模拟这些复杂流体问题时存在的优点和缺点。分析结果表明,格子Boltzmann方法可以直观形象地对复杂流体问题进行模拟,是研究流体内部复杂变化过程的重要评价方法。

丙烷火焰冲击换热机理的实验研究

冲击换热是一种高效的强化换热形式,丙烷与空气流量,火焰与锅具之间的高度及火焰冲击角度是影响丙烷火焰冲击换热中热效率与污染物排放的重要因素。实验中设置丙烷流量分别为0.2 slm、0.3 slm、0.4 slm,空气流量分别为1.3 slm、1.7 slm、2.0 slm,高度分别为30 mm、40 mm、50 mm,角度分别为0°、15°、30°,进行丙烷火焰冲击换热实验,实验结果表明:丙烷燃气流量不变时,增大空气系数,NOX增加,CO减小,热效率有3种变化,说明热效率与空气系数是非线性关系存在最佳值;高度从最小增加到最大的过程中,热效率减小,NOX先增加再减小,CO排放量保持降低趋势,实验中观察到丙烷火焰的内焰顶部边缘接触锅具时热效率最高;角度分别为0°、15°、30°时,热效率逐渐降低、NOX和CO逐渐减小。

建筑环境与设备工程专业毕业设计改革探讨

为适应建筑环境与设备工程专业人才培养目标的要求,文章通过举办各界专家座谈会探讨毕业设计题目的广度和深度,在建立各类实习基地的基础上探讨如何拓宽学生的就业面,依靠"实习观察—案例教学—设计讨论"立体化教学手段增强学生解决实际问题的能力,突出专业特色,保证毕业生能够适应现代社会发展的实际需要。

600MW机组制粉系统跳闸典型事例分析及预防措施

制粉系统跳闸是电站停机的主要问题之一,制粉系统跳闸的预防及处理是燃煤电厂的重要课题。以某厂600 MW机组制粉系统跳闸为例,详细描述了故障发生的全过程,分析了制粉系统跳闸及机组停机过程中的状态数据,对处理方式进行了评价,总结了制粉系统跳闸的防范措施,为电站制粉系统的运行提供了经验。制粉系统发生故障时,备用制粉系统的投入、蒸汽参数的控制、燃烧的稳定性及机组的协调控制等因素直接影响机组的安全运行。

低速过滤燃烧热斑不稳定性实验研究

通过对多孔介质燃烧器内低速过滤燃烧胞状结构不稳定性的实验研究发现,在直径3.5 mm氧化铝小球堆积床内,出现在主燃烧波上游的胞状结构体对主燃烧波传播的稳定性起着支配作用。另外,通过分析比较局部热斑分布图发现,热斑不均匀地驻定在燃烧器内,而且堆积床内孔隙率对热斑影响显著,孔隙率小,热斑点多且其单个体积小;孔隙率大,热斑数量少且其单个体积大。

全自动免擦除尘黑板试验研究

基于传统黑板粉尘产生量大,对环境污染严重,不宜擦拭干净等弊端,研发新型全自动免擦除尘黑板,主要由板面、转轴、板擦、电动机、支撑面板等几部分组成,分为驱动系统、封闭除尘系统及辅助装置系统等部分,该黑板减少粉尘污染使得教学环境更加绿色健康,研究应用前景十分广阔。

多孔介质辅助平板式太阳能集热器热性能强化的数值仿真研究

多孔介质材料具有良好的传热和蓄热性能。设计了新型多孔介质辅助平板式太阳能集热器的二维数值仿真模型,对其内部热性能进行了数值模拟,研究多孔介质块的形状(矩形、梯形、三角形结构)、布置数量和渗透率(达西数Da=10^(-5)~10^(-2))等因素对平板式太阳能集热器热性能强化的影响;然后考虑到插入多孔介质伴随的压降和摩擦阻力损失,提出了评价集热器传热性能与阻力损失的性能评估标准。研究结果表明:在平板式太阳能集热器换热通道插入4种不同形状的多孔介质块,矩形多孔介质块背部附近区域更易产生涡区,集热器内传热性能最强,但通道内流动阻力系数大,从而导致阻力损失大。当多孔介质区域总长度一定时,随着多孔介质块布置数量的增加,涡区数量相应增加,集热器内传热性能加强,且通道内流动阻力损失呈现先增加后降低的规律。多孔介质块渗透率对集热器传热性能的影响显著,当Da=10^(-2)时,集热器传热性能最强。集热器内多孔介质块布置任意数量、高渗透率(Da=10^(-2))条件下,矩形多孔介质块的性能评估标准最佳;在多孔介质块布置数量(N=6)较多、低渗透率(Da=10^(-5)、Da=10^(-4))条件下,三角形多孔介质块的性能评估标准最佳。

汽轮机轮盘质量及位置对转子临界转速影响试验研究

汽轮发电机组在临界转速时转子的振幅急剧增大,造成动静之间碰摩,给机组带来一定的危害。转子临界转速的计算方法多种,但是往往计算结果与实际误差较大。通过伯德图法、频谱分析法和李莎茹图法进行转子临界转速测量,实验结果显示3种方法所测结果基本一致,并确定选取伯德图法测量转子临界转速较为准确;通过改变转子上轮盘的质量和位置变化,利用伯德图进行转子临界转速测量,得出随着质量的增大转子临界转速会减小,在偏离转子中心位置较远处影响不大;相同质量情况下,轮盘偏离转子中心越远,转子临界转速增加得越快。该试验结论可指导工程实践,对现场临界转速的计算、仿真和实验起到一定的借鉴作用。

热源温度对亚临界ORC系统热经济性能的影响

为了高效回收利用烧结矿余热资源,首先,将烧结余热锅炉出口低温烟气余热引入有机朗肯循环(ORC)系统;其次,基于热功转换原理和热经济学理论,建立亚临界ORC系统热力学模型和经济模型;最后,以R245fa为ORC工质,研究不同工质蒸发温度、过热度和冷凝温度等参数条件下蒸发器侧烟气出口温度对系统热力性能和经济性能的影响。研究结果表明:对于给定的蒸发器侧烟气出口温度,随着工质蒸发温度增加和冷凝温度减小,系统净输出功和?效率逐渐增加,但随工质过热度增加而先增加后减小;在烟气出口温度较低时,系统单位净功所需面积随工质蒸发温度、过热度和冷凝温度增加而增加;在烟气出口温度较高时,系统单位净功所需面积随ORC热力参数增加呈现出先减小后增加的情况;当ORC热力参数一定时,系统净输出功、?效率和单位净功所需面积随烟气出口温度增加均逐渐减小;在实际ORC运行过程中,存在最佳的工质蒸发温度、过热度、冷凝温度以及蒸发器侧烟气出口温度,使ORC系统的综合性能(热力性能和经济性能)最好。

环形换热翅片的理论研究及设计

换热器传热效率的大小与翅片管的排列方式和翅片的结构参数有关。运用电脑软件对换热器中环形翅片管束的实物模型进行了仿真模拟,研究了顺排管束和错排管束的换热效果,并通过固定参数法对加热器模型进行理论计算。研究结果表明,错排管束的换热效果优于顺排管束,加热器翅片的最优间距为5.5 mm,与无翅片的换热器管道相比,有翅片的换热器管道的传热效率提高了387.35%。

低速过滤燃烧火焰面倾斜动力学因素数值预测

采用数值手段对贫甲烷/空气预混气体低速过滤燃烧火焰面倾斜动力学因素进行数值预测。确认多孔介质内局部孔隙率分布不均匀性、初始预热段预热不均匀性等因素是火焰面倾斜不稳定性发生的动因。火焰面倾斜演变的快慢与孔隙率分布不均匀性及初始预热段预热不均匀性具有相关性,孔隙率分布及初始预热越不均匀,火焰面倾斜不稳定性发展越快。此外,将数值预测结果与实验结果分析比较,确认实验中火焰面倾斜不稳定性发生及发展是多因素叠加扰动的结果。

结构化填充床内热态流场三维数值模拟

对三维填充床内插序排列的多孔介质小球进行孔隙尺度数值计算,研究高温条件下,考虑小球内部的热传导和小球表面的辐射换热时,填充床内的流动及换热现象。结果表明:除进出口通道外,填充床内部同相和异相之间都存在热的非平衡性;在最高温度区域下游,固相温度低于气相温度;在最高温度区域上游,固相温度高于气相温度。同时,无量纲速度分布成周期性变化,最大无量纲速度在10～12. 5之间。

关于过滤燃烧非平衡性和火焰结构特性的研究

为研究预混气体在小球填充床中的过滤燃烧特性和火焰结构,建立了简化的二维多孔介质结构模型,考虑燃烧过程中存在气固对流换热及多孔介质固体辐射换热的影响,在获取了填充床中的火焰传播速度和温度分布特点后。采用化学反应速度表征孔隙间的火焰结构特性和传播速度,并通过实验加以验证,结果表明,过滤燃烧系统的反应区域存在着明显的非平衡性。在化学反应区域,气固温差非常大。同一小球内部的温度分布也不均衡。流速和当量比对火焰面结构的影响很大。随流速的增大,火焰锋面变得弯曲,抛物线形状变得非常明显。随当量比的增大,火焰面变得平整。