基于效能-传热单元数的回转式空预器换热性能计算方法

针对回转式空气预热器(空预器)换热效率计算,提出了一种不需要烟风流量热容比修正曲线的近似方法,烟风流量热容比修正曲线在PTC 4.3的空预器效率计算中是必须的,但又是难以得到的。本方法以效能-传热单元数原理为基础,通过分析大量的、涵盖多种煤质和多种容量的锅炉空预器设计参数,得到不同传热单元数下的空预器效能和烟风流量热容比的关系,进而建立了空预器换热效率的计算模型。以某机组的空预器改造为例,采用该模型计算了空预器换热效率,得到的结果较为准确,与设计值和实际情况相符。

裂隙岩体渗流-传热耦合的复合单元模型

基于复合单元法建立了裂隙岩体渗流-传热耦合的复合单元模型。该模型前处理简便快捷,网格剖分不受限制,可依据裂隙的真实信息自动将其离散在单元内。其次,采用交叉迭代算法,对裂隙岩体的渗流场和温度场进行耦合分析,耦合算法不仅考虑了温度对流体运动黏度的影响,而且可计算裂隙中流体与相邻岩块间渗流-传热过程以及两者间的渗流量和热量交换。通过与已有近似解析解相比较,验证了复合单元耦合算法的可靠性。算例分析表明,渗流-传热耦合作用对裂隙岩体的渗流场和温度场均有一定的影响。分析了不同岩块热传导系数和裂隙开度对热能提取效率的影响,结果显示,岩块热传导系数越大、裂隙开度越大,低温流体从高温岩块中吸取的热能会较多,出口处流体温度下降得较快。

基于低雷诺数κ-ε模型冲击射流传热的数值模拟

冲机射流在机翼除霜、电子元器件散热等工程领域应用广泛,为进一步研究其传热机理,利用两种低雷诺数κ-ε模型对单股冲击射流的传热进行数值模拟,并与标准κ-ε模型及雷诺应力模型的计算结果进行对比。结果表明,低雷诺数κ-ε模型在两种工况下的计算结果均优于其他模型。湍流热扩散系数作为求解温度场最重要的参数,对传热的计算结果影响极大,通常用湍流普朗特数作为常数求解。在低雷诺数κ-ε模型的基础上,分别通过湍流普朗特数函数求解和t2-εt方程直接求解进行改进,并将计算结果进行比较。结果表明,使用湍流普朗特数函数形式求解湍流热扩散系数能给出更好的预测结果,直接求解仍需进一步改进。

利用气-液相变热传热提高传热效率技术在化工生产中的应用

针对放热反应的化工生产过程,将生产实践经验和气-液相变过程的传热、流体流动形态变化的特点结合进行理论分析,总结出利用气-液相变热传热提高传热效率技术在化工生产中的应用方案,并对其在化工生产中应用的优点和局限性进行分析。

叉排微柱群内顶部缝隙对传热效率的影响

以去离子水为工质,实验研究了直径为500μm、高度为500μm以叉排排列的微柱群内顶部缝隙对传热效率的影响规律。采用电加热棒进行加热,测量微柱群板Reynolds数在8～400之间在不同顶部缝隙时的进出口温度与流量,获得微柱群内流动阻力系数及Nusselt数,进而掌握微柱群内传热效率与Re关系。研究结果表明,在较低Re时,顶部缝隙对微柱群内流动阻力和Nu影响较小;随着Re增加,其对流动阻力与Nu的影响越来越显著。微柱群传热效率一开始随着Re增加而快速增加,随着Re进一步增加,其传热效率开始缓慢增加甚至出现下降。根据实验结果,尽管微柱群顶部缝隙存在降低了其内Nu,但提高了微柱群的传热效率。

强声波作用下烟气夹带单颗粒煤粉传热特性的数值研究

根据二维轴对称、非稳态、层流的质量、动量和能量守恒方程,研究了强声波作用下夹带在烟气中单颗粒煤粉的传热特性.分析了声压级为145~167dB,频率f分别为50 Hz、1 000 Hz和5 000Hz时,颗粒壁面的温度场、局部努塞尔数、表面平均努塞尔数及时间-空间平均努塞尔数的分布.结果表明:当f=50Hz时,颗粒壁面流场主要受到曲率效应的影响,努塞尔数随着振荡速度幅值的增大而增大;随着频率的增大,流动加速度的作用逐渐加强,当f=5 000Hz时,热边界层与流场之间出现了相位迟滞;不同频率时颗粒的努塞尔数相差不大,时间-空间平均努塞尔数的最大差值比为2.82%;当声压级为167dB,f=5 000Hz时,颗粒的时间-空间平均努塞尔数是无声场时的1.78倍.

吸附制冷用吸附单元管设计和传热传质性能研究

本文介绍了一种具有较好传热传质性能的吸附式制冷用吸附单元管,该吸附单元管直接用烟气加热、空气冷却, 可以用于沸石等高温吸附剂。该吸附单元管在加热／冷却流体侧和吸附剂侧均设了翅片,吸附剂内部的传热尺度不大于 2．5 mm,最大传质尺度不大于11 mm。通过数值计算和由吸附单元管组合而成的吸附床的性能初步试验,证明该结构形式的吸附单元管具有优良的传热传质性能。

带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性

利用三维模拟计算与试验的方法研究应用于废气再循环(EGR)冷却器的带有平直-矩形内翅片管的流动与传热特性,以及内翅片的迎风距离对管侧传热的影响。研究表明:这种新型的内翅片管能够显著地强化传热;数值模拟计算获得的管侧压降.摩擦因子和努塞尔数与试验方法得到的数据相比,最大偏差分别是6.7%、6.5%和5.9%;内翅片的迎风距离越大,传热性能越好。

基于重置温度方法的双参数介尺度气固传热模型构建

颗粒聚团等介尺度结构在气固两相流中普遍存在,这些介尺度非均匀结构直接影响气固流动特性及气固接触效率,进而影响气固相间传热、传质及化学反应过程。在更适合工业大尺度气固传热模拟的粗网格方法中缺乏准确度高、简单易用且可以考虑介尺度非均匀结构影响的传热模型。采用计算流体力学-离散单元法(CFD-DEM)研究了气固两相流相间传热,为了保证气固相间持续传热,采用了两种维持气固相间传热温差的方法,并讨论了两种方法的优缺点。方法一:给气相能量方程添加热源项;方法二:每间隔一段时间重置气相温度,重置温度后气固两相自由传热,两种方法中均保持固相温度不变。结果表明聚团界面位置的局部单位体积气固传热量最大,重置温度方法在稀相和界面位置的局部单位体积传热量与总单位体积传热量之比大于热源项方法,而在浓相位置的局部单位体积传热量与总单位体积传热量之比小于热源项方法。通过过滤CFD-DEM计算数据,为重置温度方法构建了双参数(过滤固含率、过滤尺度)传热系数修正因子模型,通过先验分析评价了模型的表现,研究表明所构建模型在过滤网格尺度为5~40倍颗粒直径范围内优于文献中已有的双参数模型。

真空下气固界面的传热

已知对于真空下的传热稀薄气体起着非常重要的作用。该文给出了稀薄气体在不同克努曾数区域下的气 -固界面间的传热表达式 ,这些表达式中包含了气体反射系数和热适应系数。文中讨论了平行平板、同轴圆柱表面和同心圆球表面的情况 。

化工原理教学中传质对传热教学的启发及运用

通过对比吸收与传热的假设和模型,寻找出它们的共同点,进而借鉴吸收的处理方法,推导出逆流传热中传热单元数和传热单元长度的计算公式,绘制了传热单元数的图形,并提出了定性分析传热操作型问题的基本思路。通过对比建立了传质和传热之间的联系,使它们不再是分散的知识点,这有利于学生对化工原理知识的理解和掌握。

化工传热过程计算方法的分析

通过分析比较化工传热过程计算中的平均温度差法(MTD法)和传热单元数法(NTU法),找出了它们之间的内在联系,结合这两种方法的优点,组合成了一种新的计算方法,应用于化工传热过程的计算,可使计算过程大为简便,同时又可评价换热设备流动型式的合理性。

扁椭球体填充床传热性能研究

在结构化填充床应用中,经常会遇到扁椭球体颗粒,其形状以及颗粒取向会对填充床的传热效率产生较大影响。因此,使用商业CFD(计算流体力学)软件Fluent,在Re∈[10,200]范围内对均匀流动中不同形状扁椭球体颗粒的阻力系数和努塞尔数进行计算,以对传热效率进行表征。研究表明:扁椭球体颗粒阻力系数近似呈sin 2θ变化且颗粒取向对阻力系数影响较大,而对颗粒Nu(努塞尔数)影响很小。Nu与阻力系数的比值随着颗粒取向的增加而增加,这意味着流体流过颗粒取向为90°的扁椭球体时有较低的压降和较高的传热率,可以为结构化填充床的设计以及相关工业应用提供参考。

耐硫甲烷化催化剂的反应传质传热模型研究

本文采用正交配置法求解耐硫甲烷化催化剂的二维反应传质传热模型。模型计算值与实验测试值较为吻合。模拟结果表明：由于甲烷化反应与变换反应交互作用，ζＣＨ４较大，ζＣＯ２很小；催化剂粒内温差较小，颗粒可视为等温；粒内浓差明显。

圆台扰流板式空气换热器传热与流动特性实验研究

板式空气换热器是热能再利用的重要装备,可以有效地提高能源利用率.本文研究了一种新型的圆台扰流板式空气换热器,通过模拟实际工况,在不同热、冷温比及流速下对其进行了实验研究.根据实验结果拟合了传热准则式和摩擦系数方程,分析了不同雷诺数(Re)下圆台扰流板式空气换热器流动及传热性能,探索了不同温比(T_(h)/T_(c))和流速比(V_(h)/V_(c))对总传热系数和熵产数的影响规律,最后通过敏感性分析获得了各输入参数对换热器性能影响的重要程度.研究结果表明:拟合得到的准则式与实验结果较为符合;与光滑圆管相比,圆台扰流板式空气换热器的传热性能提升了1.93~1.69倍,但相应的阻力系数增加了4.66~7.33倍,综合性能提升了11.68%~17.98%.综合考虑总传热系数和熵产数时,应尽可能地选择温比较低及流速相近的工况,此外,流速比对总传热系数的影响更大,而温比在对熵产数的影响中占主导作用.研究结果可为未来先进空气换热器的结构设计提供参考和借鉴.

板翅式全热换热器换热效率的数值计算

将板翅式全热换热器的传热传质模型简化为两种流体均不发生横向混合的交叉流型,利用热质传递类比律和数值计算方法,计算并绘制显热和潜热的ε-NTU线算图。通过将线算图与实验结果进行比较可知,线算图具有较高的精度,能够满足工程要求。根据数值计算和实验结果,面风速对潜热效率比显热效率的影响更为明显。

表冷器湿工况传热性能的简化预测方法

基于表面平均温度法和效能-传热单元数法,建立了水冷式表冷器湿工况换热的数学模型。该模型无复杂的模型设置和算法,无需表冷器的几何数据或详细性能数据,只需名义工况参数就能预测其性能;水侧和空气侧对流换热系数从名义显热量导出。根据数学模型,采用Modelica语言建立了表冷器的湿工况仿真模型。采用表冷器实测数据对新模型进行了验证。结果显示,新模型预测的换热器出口温度和换热量与实测值的偏差分别在6%和12%以内,每个工况只需10s左右的计算时间。

换热器中熵产数和■效率的计算与分析

本文建立了换热器的熵产数、单位有效度的熵产数、效率与其各自影响因素间的函数关系。对其变化规律和形成这些规律的原因进行了全面系统的研究。研究结果有较广泛的适用性。

C3X涡轮叶片综合冷却效率数值研究

燃气轮机叶片综合冷却效率实验中,实验工况与实际运行工况不一致,使应用实验结果的叶片设计出现偏差,从而达不到预期冷却效果。根据一维公式提出的理论选取对综合冷却效率造成影响的参数。通过研究不同参数下C3X叶片综合冷却效率的变化情况,量化选取的参数对综合冷却效率的影响,得到了毕渥数、粗糙度对叶片综合冷却效率的影响规律。研究结果表明:随着叶片外表面毕渥数增加,综合冷却效率分布均匀性增加。当Bi由0.023227增加至0.023252,Bi增加幅度0.11%时,平均综合冷却效率由0.324增加至0.357,综合冷却效率增加幅度为10.2%。在实验工况范围内,当Ks由0.8 mm增加至3.0 mm,平均综合冷却效率由0.34增加至0.37,综合冷却效率增加幅度为8.82%。