电厂供热中汽汽换热器动态特性数值模拟

为研究工业供热中蒸汽再热器中蒸汽的动态特性,通过仿真软件对用于蒸汽换热的管壳式换热器进行建模和数值模拟,对高温、低温蒸汽热量交换过程中的温度、速度及压力的变化特性进行了分析。获得的结果如下:第一,高温蒸汽域入口蒸汽速度的增加对管壳式换热器的换热效率有正向促进作用;同时,增加高温蒸汽域的入口端速度有助于加快换热反应的整体速度。第二,低温蒸汽域入口速度的增加,可以加快管壳式换热器前期加热的速度,而经过一个转折点之后,低温蒸汽入口速度增大则会降低管壳式换热器的换热效率。第三,提高高温蒸汽域入口初速度可以增加稳态时温度升高的数值,提高低温蒸汽域入口初速度反而会降低稳态温度升高的数值。数值模拟结果揭示了蒸汽再热器的动态特性,所分析的高温蒸汽与低温蒸汽进口速度对蒸汽再热器的换热效率的影响,可为热电联产改造中汽汽换热器优化提供借鉴。

含热电联产机组的分布式能源集群动态划分方法

分布式能源系统主要是分布在用户侧的能源梯级利用系统,在实际应用中能够有效减少中间输送环节的能源消耗,提高资源利用效率。在传统能源资源日益紧缺时期,由于人们对电能质量要求较高,同时国家发展中更多注重环保问题,该系统逐渐得到社会各界的高度关注和重视。基于此,本文主要分析含热电联产机组的分布式能源集群动态划分方法,提出其优化路径与启示建议,旨在优化调控分布式能源,提高能源利用质量和效率。

烧结料层中的蓄热模型

针对铁矿石烧结过程中存在的自动蓄热现象,建立了一个烧结料层的蓄热模型,并研究了燃烧层厚度、蓄热量在料层中的分配比等参数对烧结蓄热的影响。模拟表明:燃烧层厚度增加,料层蓄热量下降;预热层中蓄热量分配增加,料层蓄热量也增加。高度为300 mm的料层均匀分为上、中、下3层时,计算得到各层蓄热量比为1∶1.08∶1.13。实验室条件下将模型用于烧结燃料的合理分布,燃料的使用量有所降低。

空气源热泵蒸发器结霜过程仿真研究

提出了一个空气源热泵蒸发器结霜过程的动态分布参数模型 ,该模型把霜层的生长过程看成是一种具有移动边界的多孔介质的动态相变传热传质过程。

风冷热泵除霜过程动态特性模拟和实验研究

风冷热泵热气除霜过程动态特性的研究是风冷热泵 (机组 )研究的一个重要课题。在热气除霜实验研究的基础上 ,从基本守衡定律出发 ,提出了风冷热泵热气除霜过程的动态特性模型 ,重点模拟了这一过程中霜层侧的传热传质和制冷剂侧压力变化情况。回顾了热气除霜过程的研究现状 ,详细介绍了采用分布参数求解模型的过程 ,以及实验结果和模拟结果的比较。尽管在一定程度上这是一个理想化的动态特性模型 ,但实验结果和模拟结果的良好吻合证明了这一模型的有效性 。

客车车厢内气流分布及传热数值分析

建立了客车车厢内 CFD仿真模型 ,对客车厢内的流场和温度场进行了分析 .采用稳态不可压缩雷诺平均 N- S方程 ,紊流模型选择 k-ε模型离散 ,采用限容积差分法 .考虑到客车车厢的结构复杂 ,按其骨架特点将车厢体分成若干区域 ,每一区域作为平壁来处理 ,壁面的当量导热系数来自以前实验和计算得出的结果 .网格划分对计算结果的影响也进行了分析 .计算结果和实验数据对比研究表明 :采用该仿真模型能准确计算客车内流场和温度场 ,引入一相对误差计算指标 ,速度和温度的计算误差分别为 2 3%、2 1 % .

内螺旋盘管冷凝器动态特性数值模拟

一种用于海水冰浆机的内螺旋盘管冷凝器可以显著强化传热和减小换热器体积,为了研究这种换热器的动态工作过程建立了分区、分流型的适时动态分布参数模型,模型考虑了流体的适时物性参数、湿区含液量、流动压力损失以及管壁蓄热等影响因素,采用显式方程组,求解速度快,并且在计算过程中可根据制冷剂状态从所建立的物性数据库中适时获取物性参数。模拟计算结果与实验吻合较好,表明该模型可以预测冷凝器启动过程的动态特性以及冷凝管长度与直径、冷却水流速与入口温度因素对冷凝器动态换热过程的影响。

1MW塔式太阳能电站蓄热系统模拟分析

以1MW塔式太阳能电站蓄热系统为研究对象,通过理论分析,建立了管壳式换热器、热罐、冷罐以及蒸汽蓄热器的动态数学模型,经验证模型具有合理性。在此基础上对蓄热系统的充、放热过程进行了模拟计算,分析研究了换热器A和C的动态特性、冷热罐内油温的动态变化以及蒸汽蓄热器的充、放热特性。模拟结果为双级蓄热系统的过程控制提供了理论依据。

基于多区模型的大空间空调温度场数值模拟

大空间建筑室内空调温度场的数值模拟中,CFD模拟结果的可信度极大地取决于能量方程边界条件的合理设定.探讨了一种基于多区热质平衡模型的边界条件确定方法.在大空间多区热质平衡模型研究基础上,建立了各宏观“大控制体”内的热质平衡方程.模型综合了墙体热传导、壁面对流热交换、壁面之间长波辐射热交换以及内部控制体之间的对流热交换过程.计算得到的壁面温度与热流直接加载到CFD模型的能量方程中,从而实现边界条件的精确化.这种方法是CFD模拟的一种辅助手段.

基于动态分布参数模型的光伏太阳能热泵系统的数值模拟

采用分布参数法,根据平衡均相流理论,建立了光伏太阳能热泵(PV-SAHP)系统的动态分布参数模型。通过数值模拟对系统在动态工况下的光电光热性能进行研究。研究结果显示 PV-SAHP 系统具备优越的光电光热性能,系统的 COP 为3.1～5.8,全天的平均值为4.8,明显高于普通的风冷热泵;系统光电转换效率为12.38%～13.31%;系统全天的平均光电功率为375W,相当于系统平均功耗(474.8W)的79%。对模拟结果进行对比分析后发现系统光电光热性能主要由太阳辐照强度所决定,并受环境温度的影响。

分布式变频泵集中供热系统动态能量特性模拟

在分析了分布式变频集中供热系统的节能特性和负荷特征的基础上,建立了分布式变频集中供热系统的能量数学模型并针对一公共建筑群的分时供热运行策略进行了模拟计算,模拟结果表明:分布式变频集中供热系统的动态能量特性与系统的规模密切相关,在不同的阶跃性负荷变动条件下,存在一个不同的时间常数,经过此时间常数的非稳态变化过程,系统从初稳态过渡到终稳态。根据分布式变频集中供热系统在动态负荷下的响应特性与负荷需求特性,设定正确的运行调节方法和时间点可以在充分保证供热质量的前提下实现按需供热,减少能源浪费,提高系统的能源利用效率。

双工况氢氧发动机燃烧与传热数值分析

应用三维湍流N S方程以及颗粒轨道模型描述双工况氢氧发动机内部喷雾两相燃烧流动过程。两相之间的质量、能量交换由液滴蒸发模型计算,气相化学反应速率由Arrhenius公式计算。通过耦合求解气液两相的模型方程,对发动机转工况前后的三维流场进行了数值计算,并耦合计算了燃气与壁面之间的传热以确定壁面的温度和热流分布。另外还对分别采用同轴离心式喷嘴和直流式喷嘴得到的燃烧流场与燃烧效率进行了比较。计算结果表明转工况前的壁面温度与热流都比转工况后大。离心式喷嘴的雾化混合效果与燃烧效率都比直流式喷嘴好。

磁场对水内能作用的分子动力学模拟

将水系统视为正则系综 ,采用分子动力学模拟方法计算了磁场条件下水的内能、比热和径向分布函数。结果表明 ,磁场可以影响径向分布函数 g(r)的分布 ,使水的结构发生变化 ,从而导致水的内能、比热发生改变。水的内能、比热、径向分布函数伴峰的高度与磁场强度的关系均呈多极值特征 ,且在常温下磁感应强度为 0 .2 5T时 ,磁场作用最明显。

高速大功率电机转子通风孔散热效率优化研究

采用将转子与冷却气体流场实行分离的传统分析方法难以反映转子与冷却气流的热耦合作用,难以实现转子散热效率优化。提出基于流固耦合的高速大功率电机转子系统动态传热特性的分析方法,建立转子系统的流固耦合传热模型。利用建立的模型研究转速、冷却气流入口压力和速度,以及转子冷却孔分布、孔径和轴心距对转子温度场和散热效率的影响规律,提出了优化散热效率的具体途径。结果证明了所提出的计算方法和优化散热效率的具体措施的有效性。

湖水源热泵系统排热工况下散点排水对湖体温度场的影响

采用流体计算软件建立三维湖体模型,模拟设计日下湖体自然水温,用实测水温进行修正作为初始条件;根据别墅群全年逐时负荷的模拟结果,采用动态取排水温和水量作为边界条件;以典型气象年数据为基础,通过用户自定函数输入水面换热边界;分别对某别墅群水库水源热泵系统的排放水管网采用与雨水排水管网相结合的散点排水以及采用传统的集中排水方式进行了动态数值模拟,得到供冷季逐时排热工况下湖体温度场的分布情况,分散排水优势明显。分析模拟结果表明:集中排水方案水体周温升0.33℃,分散排水方案水体周温升0.16℃;水体水道狭长体积有限的区域在连续排水的情况下,有明显热累积现象。连续运行条件下,散点排水取水口水温的模拟结果表明:7～10月,位于常年水位4.6m水深下的取水口取水温度在27～23.5℃之间,可实现热泵系统高效运行。

配置储热罐后热电联产机组运行优化

储热罐作为一种蓄能技术可在一定程度上实现热电联产机组热电解耦,提高热电联产机组深度调峰能力。针对目前热电联产机组配置储热罐后的运行优化问题,本文采用Ebsilon软件搭建热电联产机组运行优化分析模型,对某电厂亚临界2×330 MW热电联产机组配置储热罐后运行方式及优化效果进行分析计算。结果表明,配置储热罐后,在单台机组对外供热负荷250 MW时,调峰容量最小提高了额定容量的15.2%,最大提高了额定容量的24.2%。同时,为提高热电联产机组的运行经济性,建议在热电负荷一定时,采取电负荷平均分配、热负荷不均匀分配的运行方式。在此基础上,当该电厂3、4号机组热电负荷处于供需平衡时,运行优化后机组总体热耗率可降低76.1 kJ/(kW·h);当热电负荷处于供需不平衡时,运行优化后机组总体热耗率可降低12.9 kJ/(kW·h);整个采暖季总节煤量为1 618.2 t,总经济收益为129.5万元。该研究结果可为热电联产机组配置储热罐后的安全经济运行提供指导。

基于联合仿真的板翅式换热器温度场研究

为进一步研究板翅式换热器在大温差换热条件下的温度场和流量分配特性,采用了FLUENT与基于VC++语言程序的联合仿真方法,以给定结构的板翅式换热器为例对其进行验证分析。研究表明将联合仿真方法应用于板翅式换热器仿真计算,对研究航空预冷器温度场特性有现实意义。仿真结果与试验数据误差为0.6%~6.4%,联合仿真方法准确可行。板翅式换热器相同通道内横向温度变化与距冷边入口距离接近线性分布。热边芯体出口温度在流量分配不均和冷边流动方向的叠加影响下呈现温度梯度很大的不均匀分布。该研究方法具有通用性,可为其他换热器的仿真计算提供参考。

基于复合热源模型的CO_2气体保护焊温度场模拟

实际短路过渡CO2气体保护焊接过程中,熔滴的热量对熔池温度场的分布会产生很重要的影响,当前焊接温度场模拟采用的热源模型中往往忽略了这一点。论文研究了CO2气体保护焊接的双椭球电弧热源模型以及将熔滴作为电弧之外的第二个作用热源模型,建立了适合于CO2焊的双椭球电弧热源与熔滴热源相叠加的一种新型复合热源模型;利用有限元软件ANSYS对低碳钢焊件的温度场及其不同位置的热循环曲线、纵向与横向温度场分布以及从起弧到宏观稳态的温度场动态演变规律进行了模拟和计算,并通过实验进行验证。研究结果表明,利用复合热源模型比单一的双椭球热源模型的模拟结果更接近于实验测试结果,验证了改进复合热源模型的准确性、有效性与实用性。

基于供需耦合分析的天然气分布式热电联产系统环境效益动态评估

综合考虑供给侧多种能源供应与需求侧多元能源需求间的逐时匹配与平衡,基于供需耦合分析,构建不同运行工况下天然气分布式热电联产系统CO2减排效果的理论分析模型。数值分析表明,分布式热电联产系统在热电供需均衡点可获得最大减排收益。当需求侧热电比小于均衡热电比时,"以电定热"模式可获得较大的减排效果;反之,"以热定电"模式则是更佳选择。同时,参照系统的选择以及电网供电效率的提升等外部条件变化均会影响最终评估结果。针对某宾馆的案例分析表明,宾馆建筑对于分布式热电联产系统具有较好的适应性,可获得可观的减排收益,尤其以冬季效果最佳。综合常规"以电定热"模式和"以热定电"模式所形成的"电热互动"模式可使系统常年具有较好的动态环境收益。