火电机组直接空冷岛顶部防冻百叶窗仿真计算

针对当前直接空冷岛冬季严寒大风条件下易出现散热管束冻结开裂的问题,提出在空冷岛顶部蒸汽分配管之间安装防冻百叶窗装置。建立直接空冷岛的整体模型、含顶部百叶窗的空冷单元局部模型,使用Fluent软件进行流动传热计算,研究防冻百叶窗的冬季防冻性能和开启状态下对直接空冷岛的性能影响。结果表明:在环境温度-20℃、风速20 m/s并且风机入口被封堵的情况下,关闭直接空冷岛顶部百叶窗后,直接空冷岛内部空气流速显著降低、空气温度显著升高,直接空冷岛整体散热量降低了52.7%;在环境温度15℃、无环境侧风且风机全功率运行时,开启状态下的顶部百叶窗对空冷单元的性能影响可以忽略不计,其中空冷单元空气流量损失为1.2%,空冷单元换热量损失为2.2%,且开启状态下的顶部百叶窗不会对空冷单元内外的流场及空气温度产生显著影响。该装置可有效提升直接空冷岛在冬季严寒大风天气下运行的安全性。

电站空冷技术:研究现状及建议

空冷技术能够在电站冷端利用空气完成换热冷却,相比湿冷技术在节水、降耗、减排及降本方面具有独特优势。从系统设计与运行优化的角度出发,综述了直接空冷和间接空冷两大类空冷技术的研究进展。设计优化方面,换热器(凝汽器和散热器)的流动换热特性已获得广泛研究,相关优化一般从几何结构、位置布局等角度开展,然而目前凝汽器研究对象多局限于翅片管,针对管束整体的优化研究比较缺乏,散热器研究则需更全面地考虑几何参数的影响等;另外,由于风机(群)直接决定凝汽器的进气流量,其气动特性和集群效应研究成为重点,目前已形成多种分区方法和运行控制策略实施调优,但优化方案的经济性分析研究还有待深入。运行优化方面,为了削弱环境效应对空冷系统的负面影响,可以通过加装导流板等改善流场以扩展风的正向效应、开发控制预测模型进行防冻调控或设计防冻装置优化传热、设计开发各类清洗系统进行除垢等。当前研究在换热器设计优化的精度、广度和各类环境效应作用机理方面仍有进步空间,未来研究方向还包括新能源电站应用空冷的适应性分析,运用人工智能技术进行换热器设计、性能预测等。

大弯径比挠性弯管内气固两相流冲蚀特性研究

以90°大弯径比挠性弯管为研究对象,基于离散相模型和General冲蚀模型,利用Fluent数值仿真软件,开展不同工况下气相进口速度、夹带固体颗粒质量流量、弯管肋条及弯径比等影响因素对弯管内气固两相流冲蚀特性的数值模拟研究。研究结果表明:弯管纵切面气固两相流场速度分布存在分离现象;弯管的最大冲蚀速率随气相进口速度的增长呈指数关系,随颗粒质量流量的增长呈线性关系,随肋条数目的增长先减小后略微增大最后趋于稳定;大弯径比弯管内部流场二次流强度小且肋条的存在使弯管的耐冲蚀性能得到一定的提升;弯管冲蚀最严重区域发生在弯管沿流动方向偏转26°左右夹角的区域且呈现出V型冲蚀形貌,这种现象是由于弯管处独特的颗粒运动轨迹决定的;在弯管沿流动方向60°~80°夹角范围内出现沟槽状冲蚀形貌,它是由于颗粒在弯管内的二次及多次碰撞。

塔式太阳能吸热器表面热流密度预测及优化

以塔式太阳能聚光集热系统为研究对象,耦合蒙特卡洛光线追踪法和卷积法,通过综合考虑定日镜阴影和遮挡因子以及反射光束对热流密度的影响,建立一种精度高、计算量小的吸热器表面热流密度分布预测数学模型,获得考虑光线遮挡、余弦损失、溢出损失及大气衰减等因素时单定日镜及全镜场下的光迹追踪路线及热流密度分布规律。并根据镜场光学效率与镜面所处的位置关系提出一种镜场布局优化方式。优化后12:00时镜场的光学效率从43.5%提高到45.6%,日平均光学效率提高约2%,太阳热流密度分布更加均匀。

原油精馏塔中铵盐吸湿特性及其腐蚀行为

原油精馏塔顶部循环系统中由于铵盐沉积引发的腐蚀问题,是导致设备及管道局部失效泄漏的问题之一。为了认识铵盐腐蚀的机理,本文采用了从头算分子动力学(AIMD)的模拟方法以及原位电化学测试的实验方法分别探究了铵盐的吸湿潮解特性及其溶液在不同温度与浓度下对于20号碳钢的腐蚀演化规律。电化学阻抗谱与表面表征结果反映了腐蚀的界面过程是受腐蚀产物生长、成膜以及破损行为影响下的动态传质过程,结合线性极化电阻以及失重测试揭示了腐蚀速率的变化是由产物的传质效应与电极反应过程共同决定。AIMD模拟结果表明NH4Cl在水分子的作用下会发生包括电离、水解、质子转移链等一系列反应使得溶液呈酸性,并导致体系中的电荷状态发生了改变,这可能是引发腐蚀的一个重要原因。

弹性支承滑动轴承－转子系统稳定性的研究

本文研究弹性支承滑动轴承－转子系统的动力稳定性问题，建立了弹性支承滑动轴承－Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转子系统的力学模型，采用牛顿延拓法从理论上对该转子轴承系统的动力稳定性进行了分析，讨论弹性支承的刚度对系统稳定性的影响，从而提出提高系统稳定性的有关措施。最后，依据理论分析，利用Ｊｅｆｆｃｏｔｔ转于实验台，作者设计和加工了一副弹性支承器，通过刚性支承和弹性支承两个对比实验，对理论分析的结果进行了验证。实验结果表明，弹性支承能提高转子动力稳定性。

圆管内油气水三相弹状流的生成和发展

利用高速动态分析仪清晰的可视化效果 ,在一个宽广的流速范围内 ,观察了垂直上升圆管内油 气 水三相弹状流的形成和转化 .将Weisman流型转化过渡区的概念应用到油 气 水三相弹状流流型的研究中 ,量化了弹状流转化过渡区的边界 .提出的弹状流的生成转化边界、弹状流的发展转化边界 ,很好地包容了前人所得到的弹状流转化边界 ,为解释众多弹状流边界模型的不一致性 。

油水两相乳化液管内输送的流变学特性研究

通过对垂直上升弹状流中油水乳化液在气体掺入时流变学特性的研究,建立了管内流动油水乳化液粘度模型,基于此模型,油水乳化液在气体掺入下的流动特性可表现为气体扰动变稠的非牛顿流体特性、气体扰动变稀的非牛顿流体特性和与气体无关的非牛顿流体特性。

基于微肋管的微沟槽表面薄液膜沸腾理论模型

本文提出了基于微肋管的薄液膜蒸发沸腾的输运现象数学模型及其有限差分求解方法。数值模拟结果表明,在蒸发扩张半月形液膜中,非蒸发液膜区域液膜形状主要取决于分子膨胀压力;在薄液膜区域与非蒸发区域的连接处存在着一个强烈的蒸发点,这是膨胀压力和表面张力共同作用的结果;在本征半月形液膜区域压力梯度几乎完全取决于表面张力,因而在该区域内液膜形状可以假定为圆弧形状。

垂直上升管内气体扰动油水两相乳化液流动特性

气体 -油水乳化液的管内流动是原油开采、油气输运以及许多化工领域中经常遇到的工程现象 ,正确认识油水乳化液在气体扰动下的动力特性对圆管内油、气、水多相流的理论建模具有重要的工程应用和学术价值 .本文通过垂直上升管内油气水三相弹状流的实验研究 ,提出了垂直上升弹状流中油水乳化液黏度计算模型 .基于此模型 ,油水乳化液在气体掺入下的流动特性可表现为气体扰动变稠的非牛顿流体特性和气体扰动变稀的非牛顿流体特性 .

油水乳化液中长气泡漂移速度的研究

建立圆管内滞止液体中长气泡漂移速度动量分析模型。用高速动态分析仪测量不同含水率 β下 ,滞止油水乳化液中弹状流流型时Taylor气泡的漂移速度。结合前人的实验数据 ,依据Wallis的流动分类准则 ,给出了油水乳化液中长气泡漂移速度的半经验性公式 ;揭示了流动特性不同的液体中 。

垂直管内油-气-水三相弹状流流动特性的研究

采用高速动态分析系统和光纤含气率测量仪，研究了垂直上升管内油－气－水三相弹状流流动特征的规律．实验表明，短时域内平均截面含气率是判断三相流流型的有效方法．通过改变三相流系统中的体积含水率，研究了它对液弹内平均截面含气率的影响；最后，用高速动态分析仪可视化测定了各个工况下的平均液弹长度．

水平微肋管内基于分层流流型的沸腾传热理论模型

本文提出了基于气液分层流的水平螺旋微肋管内沸腾传热理论预测模型。在模型建立过程中,采用了与开发微肋管冷凝分层流模型类似的理论处理方法。在气液分界面以上区域,相邻微肋之间的沟槽内的半月形液面形状取决于重力和表面张力之间的静力平衡关系,其中半月形液面中的薄液膜区域的传热特性由先前提出的薄液膜蒸发模型预测;分层流液体中的传热特性由Mori等建立的基于实验数据的关联式确定。将模型理论预测值与已由的四种不同结构的微肋管、三种有机工质下得到的实验数据进行了比较,结果表明,只要不发生管内部分烧涸现象,在Fr0<2.5时,理论预测值和实验数据符合得相当好。

水平微肋管内基于气液环状流流型的沸腾传热理论模型

本文提出了基于气液环状流的水平螺旋微肋管内沸腾传热理论预测模型。在模型建立过程中,假设环状流液膜是由基底液膜和叠加扰动波液膜单元组成,将无量纲准则数Fr_0=G/[gd_eρ_v(ρ_l-ρ_v)]^(0.5)作为汽液两相流环状流理论模型的判据建立的模型理论预测值与已由的四种不同结构的微肋管、三种有机工质下得到的实验数据进行了比较,结果表明,在Fr_0>4.0时,提出的环状流预测值理论值或者和预测值符合得较好,或者大幅度改善了原有分层流模型的预测效果,充分说明了提出的环状流理论模型的合理性。

垂直上升管内油-气-水三相弹状流压力降的研究

给出一种垂直上升油－气－水三相弹状流压力降的计算模型。该模型考虑弹状流中Ｔａｙｌｏｒ气泡周围下降液膜的变化历程。通过油－气－水弹状流的实验研究发现，该模型的数值模拟结果与低压工况下的实验值符合得较好。本模型是计算垂直油－气－水三相弹状流中液相的连续相为水相时的压力降的有效方法。

垂直上升管内气、水、油三相弹状流截面相份额的试验研究

利用光纤探针试验研究垂直上升管内气、水、油三相弹状流截面相份额的规律。实验结果表明,短时域内平均截面含气率是三相流流型判断的有效方法,同时通过对三相流系统中油水比例的改变,对比它对平均截面含液率的影响,并测定各个工况下的平均液弹长度和平均截面含液率。

圆管内油-气-水三相弹状流液弹区流动特性的研究

利用液弹内气体平衡关系 ,建立油 -气 -水多相流液弹平均含气率的物理模型。同时利用光导纤维探针法 ,详细测定各种工况下稳态弹状流液弹的含气率局部分布规律 ;并通过变换探针的径向位置 ,研究液弹含气率沿液弹长度的空间变化规律 ,从细观上揭示油、气、水三相弹状流液弹区流动特性。图 8参

水平微圆管内环状流气液界面不稳定性分析

本文以水平微圆管内气液两相环状流气液界面为研究对象,通过分析重力、表面张力和界面剪切力对环状流液膜厚度的影响,重点考虑Rayleigh不稳定性对气液界面的依存关系,得到了不同管径和气核直径变化时不稳定性的变化规律,并分析拟合了最危险波长和气核直径的关联式,为后续建立高热流密度条件下微通道内强化传热理论模型奠定基础.

节流器内液-固两相流固体颗粒冲蚀数值模拟

建立了考虑颗粒碰撞的颗粒冲蚀计算模型,该数学模型包括:在Eulerian坐标系下求解连续相流场;在Lagrangian坐标系下运用离散颗粒硬球模型求解颗粒碰撞;应用半实验关联式求解颗粒冲蚀速率。对水力加砂压裂施工中节流器内液-固两相流的固体颗粒运动和冲蚀特性进行了数值模拟。计算结果表明,固体颗粒密集于节流器入口到出口的一段狭长区域内,冲蚀速率随流体速度呈指数性变化。颗粒直径越大,冲蚀速率也越大。节流器内冲蚀最严重的位置发生在距离节流器出口上边缘10mm以内的局部区域。

风光互补发电耦合氢储能系统研究综述

基于风光互补发电、电解水制氢、储氢、氢燃料电池等技术的风光互补发电耦合氢储能系统,以氢能为能源载体,是实现可再生能源-氢能-电能规模化应用的重要途径。介绍了风光互补发电、电解水制氢、储氢和氢燃料电池等关键技术的发展现状,对风光互补发电耦合氢储能系统中的离网型、并网型系统和容量配置优化等研究热点进行了分析,为风光互补发电耦合氢储能系统的进一步技术研究和工程应用提供参考。