壳管式相变蓄热换热器换热特性的模拟研究

设计了一种以石蜡为相变材料的圆柱型壳管式相变蓄热换热器,以三维单元相变储热模型为研究对象进行了换热数值模拟。分析了相变材料的液相比、温度场、平均温度及换热介质出口温度的变化规律,研究了该壳管式相变蓄热换热器在蓄、放热阶段的换热特性。结果表明:液相石蜡的自然对流会增强相变材料与换热介质之间的换热,并加快石蜡的熔化和凝固速率;蓄热阶段液相比达到18.6%后,自然对流换热的影响逐渐明显;放热阶段初期,液相比在80 s内下降了63%,固态石蜡层完全包裹传热管束前的自然对流换热最强,之后逐渐减弱。

基于翅片管的固-液相变储热型换热器的模拟研究

针对现有的余热回收技术在低温余热回收方面较为落后的问题,以90℃水为输入热流体、60号石蜡为相变材料对低温蓄热换热器进行设计。采用Fluent进行仿真模拟,针对翅片管的翅片大小和数目进行储热放热仿真,并针对换热管数量进行了研究。结果表明,大翅片储热500 s时相变材料平均液态分数比小翅片和无翅片分别提升45.5%和81.3%,更能促进相变材料的储热放热效率;放热500 s时大翅片、小翅片、无翅片出口水温分别升高0.5℃、0.4℃和0.2℃,其中大翅片温度最高、最稳定;增加翅片层数的模拟结果可见,随着翅片层数增加,储热1000 s时,采用1、2、3个翅片平均液态分数分别为0.36、0.47和0.58,储热放热效果增强,相变材料熔化、冷凝平均速率增快;放热600 s时,采用1、2、3个翅片出口水温分别升高0.21℃、0.26℃和0.36℃,稳定性增强,可为余热回收中的低温余热回收提供技术指导。

工业窑炉蓄热式换热器用莫来石质蜂窝陶瓷的研制

以高铝矾土、粘土、莫来石为主要原料 ,添加适量硅线石、红柱石和蓝晶石 ,用挤出成型法制备了蜂窝陶瓷。利用TG -DTA分析了在烧成过程中所发生的物理化学变化 ;X射线衍射分析结果表明 ,材料的主晶相为莫来石。

蓄热式换热器流动传热的数值模拟

以炼铁厂的蓄热式热风炉为例 ,根据热风炉的实际运行状况对热风炉内的流动与换热过程进行合理简化 ,应用二维模型 ,采用有限容积法对热风炉内的流动与换热情况进行数值求解 ,得到了热风炉在不同工况下的气体温度与蓄热体温度的分布情况 .模拟计算结果表明 :在内燃式热风炉蓄热体中气体的温度分布大致为对数曲线 ,并且在热风炉中同一高度上气体与蓄热体温差较小 ,与实际情况相符 ,这对优化热风炉的运行与设计有参考价值 .

蜂窝陶瓷蓄热体换热器热性能的实验分析

对高温贫氧燃烧中的关键设备———蜂窝陶瓷蓄热体换热器的温度效率、热回收率等热性能进行了实验测试.结果表明,空气的换向时间、蜂窝陶瓷蓄热体换热器的体积等是影响其温度效率和热回收率的重要因素.

电锅炉与相变蓄热换热器联合供暖的经济性

介绍电锅炉与相变蓄热换热器联合供暖系统(以下简称联合供暖系统)的工艺流程。以位于张家口地区供暖面积为5×10^4m^2的居住小区为研究对象,在负荷分析基础上,对联合供暖系统(仅利用低谷电力)进行设备选型。选取净现值、动态投资回收期作为评价指标,对联合供暖系统的经济性进行评价。当热价按张家口居民集中供暖价格29.55元/(m^2·a)计算,低谷电价为0.15元/(kW·h)时,联合供暖系统的净现值为117.93×10^4元/a,动态投资回收期为13a,项目经济性比较理想。当其他条件不变,在使用寿命为30a时净现值恰好为0所对应的低谷电价为0.168元/(kW·h),即低谷电价0.168元/(kW·h)作为方案经济可行性的临界电价。当低谷电价高于0.168元/(kW·h)时,应适当提高热价。

蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性实验研究

对高温空气燃烧技术中的关键设备——蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的热动态特性进行了实验测试。结果表明:蜂窝型陶瓷蓄热体换热器的压力损失随着空气流速以及蓄热体长度的不同而变化,但总体上说,其压力损失并不大;四通换向阀的换向周期和蜂窝陶瓷蓄热体换热器的体积等是影响其温度效率和热回收率等热性能的重要因素。

蓄热式换热器传热过程的数值模拟

以某钢铁公司炼铁厂的热风炉为例 ,根据热风炉的实际运行状况对蓄热式换热器内的流动与换热过程进行合理的简化。基于热传导方程、气体流动方程和气体的热平衡方程 ,利用有限差分方法 ,对蓄热体内的导热及其与气体间的换热情况进行数值求解 ,得到蓄热式换热器在开炉、正常的蓄热体加热及冷却三个工作状况下的气体温度与蓄热体温度随时间的变化规律 ,以及气体温度与蓄热体的温度沿蓄热体高度的分布规律。计算结果表明 ,对蓄热式换热器流动换热模型所作的简化是合理的 。

蓄热式换热器的优化设计

提出了一种基于改进遗传算法的蓄热式换热器优化设计方法。该方法以换热器直径、蓄热部分的长度、冷(热)流体的流通面积比、转子的转速及烟气出口平均温度6个独立变量作为优化设计变量,考虑了由技术条件限制的工艺和结构约束,将换热设备的年运行费用作为寻优目标函数,运用改进遗传算法求解。优化结果表明,换热器的年成本有了明显的降低。

蓄热式换热器周期性换热过程的性能分析

针对暖通空调涉及的周期性换热过程(如相变地板、夜间通风、地埋管换热等)进行分析。周期性换热过程可视为等效冷源与等效热源之间非同时的换热过程,地板、土壤等中间媒介起蓄能和间接换热的作用。提出了整个换热过程的热阻分析方法,认为换热量由取热阶段流体与中间媒介表面换热过程、放热阶段流体与中间媒介表面换热过程及中间媒介自身导热过程三方面的热阻决定。计算得到地板白天蓄热夜间放热过程、夜间通风蓄冷过程、地埋管以年为周期的换热过程中,三部分热阻所占比例,分析了蓄热性能的制约因素,为蓄热式换热系统的设计与优化提供参考。

蓄热式换热器的仿真模拟与研究

本文根据蓄热式换热器的特点建立起相应的数学模型,并且通过仿真软件对数学模型进行计算,根据得到的结果,分析了换热器长度和迎面风速对换热器效率的影响。计算结果表明,换热器的效率随着换热器长度的增加而提高,但是到了一定长度以后,换热器效率随长度的变化不明显,此长度为换热器的优化尺寸,而换热器的效率随风速的增大而显著减小,确定流动风速时应该考虑风机匹配的问题。

周期性换热蓄热式换热器的设计方法

目前,蓄热式换热器可以大幅提高设备的热交换效率以及温度效率,同时可以满足特殊换热环境下的需求。但对于换热温度、加热时间以及压降确定的情况下,传统方法无法完成蓄热式换热器的设计。本文以压降和加热时间为双重收敛标准,提出了一种新的周期性换热蓄热式换热器设计计算方法。克服了蓄热式换热器在周期性换热过程中不同流量和通流时间等约束条件下的设计难点,解决了其双向换热长度、加热时间、压降和温度分布等计算问题。本文提出的方法简化了蓄热式换热器的设计过程,具有很强的工程应用价值。

一种新型蓄热式换热器的开发研究

本文阐述了一种蓄热式换热器的强化传热方法 ,并通过试验验证其准确性、可靠性和可行性。

新型陶瓷蓄热式空气预热器的开发及工业应用

简述了蓄热式换热器和蓄热燃烧技术的原理。介绍了中石化洛阳工程有限公司根据上述原理开发的"新型陶瓷蓄热式空气预热器"及其工业应用试验情况。特征鲜明的"八通换向阀"和"U形蓄热管"组成的新型陶瓷蓄热式空气预热器,综合了蓄热式换热器、蓄热式燃烧技术的优点,基本解决了火焰加热炉深度节能所面临的露点腐蚀问题,在燃料气硫质量浓度10 mg/m^3左右、存在烟气露点腐蚀的情况下,实现了火焰加热炉低于90℃排烟、热效率提高到95%以上、换热元件无腐蚀的目标,而且,出空气预热器的烟气温度在线可调。

环状与蜂窝蓄热体传热与阻力特性试验研究

蓄热换热器具有结构简单、造价低、效率高等优点,在余热回收方面有着广阔的应用前景。蓄热体作为蓄热换热器的关键部分,其形状、大小及材质等各项性能参数都会对蓄热系统的余热回收效果产生重要的影响。对环状和蜂窝这两种蓄热体的传热与阻力特性进行了试验研究,通过对试验结果分析,得出了热空气进口温度和速度对蓄热体冷热空气出口温度、传热速率、温度效率、热效率及阻力损失的影响规律,并从温度效率、热效率和阻力损失几方面比较了两蓄热体的传热与阻力性能,发现在低进口速度时环状蓄热体的综合性能更好。

一种发动机尾气再利用装置探究

介绍了一种在重型汽车上运用的发动机尾气加热乘员舱温度调节装置,并且根据重型汽车的实际运用工况,设计了一种该装置的主要部件—螺旋管式蓄热换热器。该螺旋管式蓄热换热器具有结构紧凑、排气背压小、能量存储等诸多优点,可为后续发动机尾气利用技术提供重要参考。

环形管填充金属泡沫强化相变蓄热可视化实验

针对管壳式相变蓄热器中换热基本单元——换热管开展了强化换热研究,通过在相变材料侧添加金属泡沫以强化蓄热。为了探索金属泡沫对相变蓄热过程强化的效果,设计搭建了相界面可视化的相变蓄热实验台,采用高清摄像机记录换热管内外侧相界面变化过程;通过在径向和轴向布置热电偶以获取相变过程的实时温度响应。测量了流速0.15 m·s^(-1)下光管和金属泡沫管的蓄热过程,实验结果表明:在相同实验条件(初温、入口流量/温度)下,添加金属泡沫能明显提高蓄热效率,达到相同蓄热效果下纯石蜡管所需时间是金属泡沫管的2.9倍;添加金属泡沫后各测点的温度响应速率均高于对照组,各测试点的温差更小且变化更均匀。

太阳能采暖系统中的蓄热研究

太阳能本身具有周期性和随机性的特点,因此太阳能采暖系统中的蓄热措施显得尤为重要。介绍了三种蓄热方案包括:增设蓄热换热器;合理设计蓄热水箱;使用相变蓄热材料。并分析总结了三者各自的特点。

翅片缩放管相变蓄热体热工特性数值模拟

蓄热式换热器是高温有机化合物废气氧化器的核心部件之一。提出了一种带有赤藓糖醇相变材料的翅片缩放管式蓄热体,并用数值模拟的方法对蓄热体蓄放热过程的热工特性进行研究,分析了翅片厚度对蓄热体传热性能的影响。模拟结果表明:翅片缩放管(翅片厚2 mm)在蓄/放热阶段的传热速率分别比光管缩放管高13%和9%,一定条件下适度增加翅片厚度有助于提高蓄热体的蓄放热性能。所得结论为今后翅片缩放管相变蓄热体的优化设计提供了理论依据。

多孔介质换热元件的流动特性研究

对几种非均匀孔隙的多孔介质换热元件进行了冷态实验 ,得到流动阻力与流速的经验关系式。基于冷态实验 ,建立多孔介质系统的能量平衡模型 ,通过数值模拟 ,得到系统内部压力曲线 ;将冷态实验的结果推广到了非等温系统 ,并讨论了流量、温度场、组成多孔介质物质的形状。