烟气再循环的综合性能模拟研究与评价

目前燃气锅炉多采用烟气再循环降氮技术。为了深入探析烟气再循环技术的降氮效果与燃烧特性,利用CHEMKIN分析不同再循环率对NO生成的影响及其主要生成路径分析;利用FLUENT研究不同再循环率对炉内燃烧速度场、温度场和浓度场的影响;从不同角度对烟气再循环技术进行分析并给出综合评价。结果表明:25%再循环率时,NO质量浓度仅为19.26 mg/m^(3),降低了89.79%。18%再循环率时,排烟中CO质量浓度最低,约为150 mg/m^(3)。炉内燃烧温度可从1927℃下降至1595℃,N_(2)直接转化为热力型NO的反应路径占比大幅降低,仅为29.14%。燃气锅炉随再循环率的提升呈现出低NO排放以及低锅炉效率的趋势。

相分离结构作用下细通道散热器流动沸腾强化传热特性

为探究相分离结构作用下细通道流动沸腾传热特性,该研究加工制作了带有不同相分离结构的平行逆流细通道试验段,通过相邻两通道间的高低压切换实现气相分离作用。相分离结构通道加工有:少排气孔的1型相分离结构通道(SPS1通道)(structure of phase separation,SPS)和多排气孔的2型相分离结构通道(SPS2通道),并与无相分离结构的通道(SPS3通道)进行对照试验。以质量分数为30%的甘油水溶液为试验工质,在有效热流密度为103.54~151.43 kW/m2,质量流率为121.25 kg/(m2·s),入口温度为70℃的工况下,在截面为2 mm×2 mm的矩形细通道内开展流动沸腾试验,研究不同相分离结构对细通道内流动沸腾传热特性和均温性的影响规律,并采用高速摄像机对受限气泡长径比变化进行可视化分析。研究结果表明,与SPS3通道相比,SPS2通道的局部饱和沸腾传热系数最大提高了26.65%。在两相区内,SPS2通道的均温性最好,SPS1次之,SPS3最差,SPS2通道的沿程壁面温度标准差最大降低了18.91%。可视化分析结果表明,相分离结构能减小受限气泡的长径比,并影响通道内的流型转变,进而强化传热。

扩散系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的扩散系数进行了模拟计算．结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的扩散系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感。在目前应用较为广泛的几种模型中以 SPCE模型较为适用,所得的扩散系数与实验值较为接近。

质量传递过程中的场协同作用

依据三传现象的类比规律,由质量方程导出了各种情况边界层传递的对流传质量与贴壁层扩散量的关系,提出了当量内部生成率即当量源的概念及通过源强化增强传质的结论,且源的强化不是通过常用增加能耗的方法而是改变主要变量即速度场和密度梯度场夹角来强化。该文进行了复杂极端情况下的数值模拟,在平板左侧,Pem增大至7时,使边界层变得很薄,最大程度地强化了质量传递;在平板右侧,Pem增大至7.5时,大大促使边界层增厚,弱化了质量传递,减少了质量流密度,使其效果远不如静止扩散的传递效果。因此可进行涉及传质过程的场协同分析和优劣评价及方法改进,并为传质设备的设计优化和运行提供科学指导。

水导热系数的分子动力学模拟

本文选用平衡分子动力学模拟方法,应用不同的势能模型对强极性分子水的导热系数进行了模拟计算．结果表明,用分子动力学模拟方法计算水的导热系数时,模拟结果对模型的选取极为敏感。在目前应用较为广泛的几种模型中以TIP4P模型较为适用,所得的导热系数与实验值较为接近．

微小矩形多槽道平板热管的传热性能

开发了一种微小矩形多槽道平板热管,并阐述了此种热管的结构、原理,推导出了其理论毛细极限。通过实验分析了工作温度、充液率、不同工作介质和倾角等因素对该热管传热性能的影响,得到冷凝段及蒸发段表面传热系数的实验关联式,可用于指导工程设计。研究表明,微小矩形多槽道平板热管具有高传热特性,在电子器件冷却等方面有良好的应用前景。

圆形自由表面水射流冲击换热特性

对圆形自由表面水射流冲击换热特性进行了系统的实验研究 ,总结了喷距、射流出口速度以及相变等因素对换热的影响 ,并对其形成机理进行了分析 。

变压器油圆形浸没射流冲击换热特性

对变压器油圆形浸没射流冲击换热特性进行了系统的实验研究 ,分析了恢复效应、喷距、射流Re、喷嘴尺寸等因素对换热的影响 .对极小尺寸射流冲击换热情况下的一些特殊现象进行了描述 。

生物质型煤研究现状及发展

当前生物质型煤技术正在逐步发展,其应用的规模和范围正在不断扩大。本文讨论了发展生物质型煤的意义,详细介绍了国内外生物质型煤的发展历程及现状,介绍了一些目前采用的新技术和存在的问题。最后对生物质型煤的未来进行了展望,指出生物质型煤在节能及环保方面将大有作为。

高温气流中丝网除水特性数值研究

为提高喷射水雾冷却烟气的效果,对烟气、水蒸气和液滴的高温混合气流中丝网除水过程进行了数值计算,对获得的单层丝网的除水效率和阻力特性进行了分析.研究表明,烟气流速为10m/s时,算例中丝网对初始直径大于50μm的液滴的除水效率相对较高;排气管路中的丝网仅能将气流中未蒸发的较大液滴除去,对水蒸气和细小液滴的分离效果甚微;增设丝网后,排气阻力的增加在许可范围内,在柴油机排气管路内增设单层丝网除去水雾液滴具有一定的可行性.

旋流强度对气/雾两相传热传质的影响

为进一步提高发动机排气集水箱对高温烟气的降温性能,研究了旋流强度对高温烟气与冷却水雾两相流传热传质的影响.利用欧拉-拉格朗日方法和离散相模型对集水箱内横流喷雾冷却过程进行了三维数值模拟.对排气集水箱涡流室某一截面处的气流旋流数进行了理论推导,并将得到的旋流数解析解与数值解进行了比较.结果表明:集水箱涡流室内的旋流是强旋流动,理论解析解与数值解基本吻合;在集水箱排气室形成了一道"屏障",在其上游区域内雾滴的有效运动行程比其下游区域内雾滴的有效运动行程长;提高烟气旋流强度,可增强两相掺混,延长液滴有效运动行程和蒸发时间;应使水雾雾滴进入烟气流场的初始位置位于"屏障"上游区域,以提高喷雾冷却效果.

预测水平管气液两相环状流液膜分布的简化模型

对环状流切向动量方程进行了化简,忽略了二次流引起的剪切应力、静压梯度,同时不考虑液相夹带的影响,得到一个简化的水平管环状流液膜分布模型。在测试段直径为40mm的两相流实验环道上进行了试验,采用新型电容探针测量了与管底部夹角分别为0°,45°,90°,135°,180°共5个周向位置处的液膜厚度。模型预测值与试验结果和文献数据相符。与传统预测方法相比,该模型只需要气液相流量作为输入参数,从而大大简化了运算。

圆形自由射流冲击曲面的换热特性

采用直接表面温度测量的方法对水喷射高温曲面的传热过程进行实验研究.通过实验得到了驻点区及附壁射流区的对流传热系数的分布情况,并且系统地研究了射流出口速度、喷嘴至加热面的间距等参数对对流传热系数的影响.结果表明,圆形射流冲击曲面的局部传热系数沿传热面随X/D的增大而逐渐减小,驻点处的传热系数最大并且随射流速度的增大而增大,但是当射流速度增大到一定值时,驻点的对流传热系数的增大比较缓慢.在射流速度较低的情况下,喷距对局部传热系数的影响较为显著.

发动机排气系统两级喷雾降温的实验研究

为有效抑制舰船发动机排出烟气产生的突出的红外辐射特征,进行了两级喷雾冷却降温的实验研究.实验分析了第一级喷雾压力(流量)对烟气温度的影响,根据两级喷雾压力对烟气温度的影响规律,得到了发动机多工况下冷却烟气所需的最佳喷雾参数与发动机负荷关联的回归模型.实验结果表明,两级喷雾冷却方法可以有效抑制发动机排出高温烟气的温度.

水雾雾滴初始位置对喷雾冷却性能的影响

为揭示集水箱内水雾雾滴喷射的初始位置对喷嘴喷雾冷却性能的影响,利用欧拉-拉格朗日方法和离散相模型对发动机排气集水箱内横流喷雾冷却过程进行了三维数值模拟。结果表明:当雾滴进入烟气流场的初始位置距离分隔板小于0.14m时,部分雾滴进入循环涡流区,大量雾滴与分流管管壁反复碰撞,在管壁上形成液膜,使得雾滴蒸发速率降低;当雾滴初始位置位于(0.14,0.23)m时,两相掺混较好,且随着距离的减小,雾滴有效运动行程增加,喷雾冷却效果增强;当雾滴初始位置大于0.23m时,雾滴未在排气室进行螺旋运动而是随气流直接排出集水箱,蒸发时间短,喷雾冷却效果不显著。

200MW机组热电解耦方案研究

随着火电机组由承担基本负荷转变为调峰能源,提高火电机组的调峰能力亟待研究。我国北方地区冬季供暖,热电联产机组冬季需达到最低电负荷保证居民采暖,按照"以热定电"方式运行。为提高某北方200 MW机组供热负荷及热电解耦能力,对比光轴、低压缸零出力两种方案的热经济性及技术经济性,分析了不同方案的优、缺点。与传统的供热改造方案相比,低压缸零出力技术具有投资费用低,热经济性好,运行方式灵活,风险可控的特点。

高效低排放气液直接混合相变换热供热装置

对传统的浸没燃烧技术进行了改进和创新,研制出新型的气-水直接接触相变换热方式的供热装置。通过基础实验得到孔板形式直接接触相变换热的试验数据,可用于指导工程设计。通过样机测试和实际应用表明,此形式的供热装置结构新颖、高效节能、大气排放指标极低、耗材少、成本低廉,在低温供热场合优于常规供热锅炉的性能指标,具有良好的应用前景。

开式二相热虹吸管的传热特性

为了研究开式二相热虹吸管的传热特性,对其内部流动进行了理论分析,推导出了影响其工作极限———阻流现象的判据。在实验基础上建立了考虑开式二相热虹吸管倾角、开孔数、孔径及热流密度等影响的当量传热系数的经验公式。对比实验表明:开式热管的当量传热系数为闭式热管的85%以上,总传热量为相同工况下闭式二相热虹吸管的90%以上,而成本只有其50%左右。

采用对称-单纯形设计法研究工业蜂窝型煤配比

针对中国的工业蜂窝型煤产品普遍存在着质量参差不齐等现象,考虑工业蜂窝型煤配方设计时受总量为100%和各因素有不同上下限约束的情况,运用混料回归实验设计中的对称-单纯形设计法,通过回归分析,找到了工业蜂窝型煤质量指标与各组分之间具有高度显著性的回归方程,并筛选出了生产上适用的工业蜂窝型煤优化配比方案。实验研究表明,所得的配比试样具有良好的节能和环保效果。

基于ELM的动力排气系统喷雾降温研究

研究了动力排气系统集水箱内高温烟气的喷雾降温问题.基于欧拉-拉格朗日方法(ELM)对烟气与水雾两相流的流动和能量方程进行求解计算.分析了集水箱内部分流管的结构对集水箱温降和压降特性的影响,以及喷雾流量对烟气温降的影响,并通过实验数据对仿真结果进行了校验.结果表明:内层管长大于外层管长的弯管结构模型的综合特性较好;随着喷雾流量的增加,烟气温度、水雾的相对蒸发率和烟气进出口压差均呈降低趋势;当喷雾流量为0.04kg/s时,未蒸发的水雾量增加,继续增加喷雾流量,烟气温度变化不明显.