带有小螺旋角的内外螺旋翅片管高压加热器的工业试验

工业现场试验的结果表明，带有小螺旋角的内外螺旋翅片管（简称内外螺旋翅片管或ＩＯＳＦ管）用于电站高压加热器有着显著的传热强化效果，其实测总传热系数是光滑管加热器的１．４３倍，可相应节省换热面积３０％。在等面积下使用，则可收到明显的节能效果。

螺旋内槽管内天然气-水-表面活性剂体系的水合物生成动力学计算

针对多组分气体(天然气)-水-表面活性剂体系在螺旋内槽管内的水合物生成过程,首先采用CFD方法结合群体平衡模型(PBM),基于溶质渗透模型和Kolmogorov各向同性湍流理论对螺旋内槽管内气液传质系数进行了模拟;其次基于Kashchiev和Firoozabadi的经典水合物成核和生长理论,将其体系从单组分-水系统扩展到多组分气体(天然气-水-十二烷基硫酸钠)系统,同时结合经典结晶理论利用传质系数对水合物生长模型进行了修正,建立了适用于螺旋内槽管流动体系内天然气水合物生成动力学模型。通过模拟计算,获得不同水合物生产条件下天然气在水中的平均传质系数;进而利用Microsoft Visual C++编程计算得到不同条件下水合物生成动力学数据,在考察范围内,天然气水合物的成核速率随着反应体系有效表面能的增大而锐减,而水合物生成驱动力和生长速率未受影响,同时水合物生长速率随着流速和反应压力的增大及温度的降低而增大,成核速率随着压力的增大和温度的降低而增大。

一种新型螺旋内槽管的气液固三相流数值模拟研究

针对一种新型螺旋内槽管,采用先进的计算流体力学(CFD)数值模拟方法,对管内的气(天然气)-液(水)-固(水合物)三相流流动特性进行了模拟研究。模型采用欧拉-欧拉-欧拉三流体模型结合颗粒动力学的理论,考察了不同的表观速度(0.3 m/s,0.5 m/s,0.7 m/s),水合物粒径(500μm,750μm,1000μm),气泡大小(10μm,100μm,1000μm),螺距(400mm,800mm),螺纹头数(12,20)及螺纹旋向对于管内三相流动特性的影响。通过数值计算,由于气液固三相间的密度差,在螺旋内槽的作用下,水合物和天然气在管中心位置聚集,同时管壁处的含量减小。流体表观流速和气泡越大,壁面处的水合物和天然气的体积分数越小;由于天然气的密度小于水合物和水的密度,天然气更多集中在管中心,越靠近管壁含量越少;颗粒的粒径越大,壁面处的水合物含量越少,而对于天然气的分布则影响不大;螺距越小,螺纹头数越多,螺旋流强度越大,气液固三相分离效果越好,壁面处的水合物和天然气的含量越小;同时,螺纹旋向的改变对于三相的分离效果影响较小。

内螺旋外棘齿管对流换热与流阻实验研究

针对火力发电厂无铜化运行需求,研制并加工出一种钢质双侧强化传热管———内螺旋外棘齿管。采用通用的强化传热管试验装置,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管进行了水平单管管外蒸汽冷凝和流阻特性试验研究。根据大量实验数据,拟合出实验雷诺数Re范围内的管内换热努塞尔数Nu及阻力系数f的计算关联式,并对内螺旋外棘齿管的热力性能进行了评价。实验研究发现:所有内螺旋外棘齿管管内换热系数比光滑管提高了42%～152%,同时阻力系数增加了48%～350%。最后得出结论:无论在何种工况下运行,内螺旋外棘齿管的换热与流阻综合性能均优于光滑管,可用做发电厂换热设备的管芯,大大提高电厂热能的利用。

凝汽器铜管氨腐蚀分析及其无铜化改造

全面分析了凝汽器铜管氨腐蚀机理及其影响因素,并探讨一定的防护措施,指出采用双面强化传热不锈钢管是凝汽器无铜化改造的最佳选择.基于此,利用水平式单管传热与流阻特性通用试验装置,以水蒸汽、水为工质,对2种钢质双面强化传热管--螺旋槽管和新近研制出的内螺旋外棘齿管进行了冷凝换热特性和流体动力学特性试验研究.依据试验结果,对采用双面强化传热不锈钢管的凝汽器改造方案进行了经济效益分析.基础试验结果表明:螺旋槽管的总传热系数要比光滑管提高10%～17%,内螺旋外棘齿管的总传热系数好于螺旋槽管,是光滑管的1.22～1.28倍;经济分析表明:采用不锈钢螺旋槽管的改造方案比不锈钢光滑管具有更好的综合技术经济性能.

钢质内螺旋外棘齿管传热与流阻特性研究及其应用

针对火电厂换热器无铜化的需求,研制并加工出一种钢材质一体化新型双侧强化传热管——内螺旋外棘齿管,介绍了该管的几何结构和强化传热机理。利用通用单管传热与流阻特性试验装置,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管进行了换热特性和流体动力学特性试验研究。研究发现,所有内螺旋外棘齿管管内对流换热系数比光管提高了56%-189%,同时沿程阻力系数增加37%-330%。依据实验结果,将内螺旋外棘齿管应用到了某电厂的油冷却器,经过现场运行测试,总传热系数比用光滑铜管提高21%-45%。所做试验结果均表明:钢质内螺旋外棘齿管为有效解决我国电厂换热器无铜化课题提供了一种新的选择。