不同进口条件下超临界-密相二氧化碳管道输送研究

运用CFD软件进行超临界-密相二氧化碳管道输送仿真模拟,进口压力分别取11 MPa、12 MPa、13 MPa和14 MPa,进口温度分别取40℃、50℃、55℃和60℃,比较不同进口压力和温度条件下沿管长方向温度、静压和动压的变化。结果显示:当管道长度大于50 m时,进口压力为13 MPa时的流体温度曲线和动压曲线最低,进口温度为50℃时的流体温度曲线和动压曲线最低,不同进口压力和温度条件下静压差异不大。研究表明,在实际的超临界-密相二氧化碳管道输送中,选择进口压力为13 MPa,进口温度为50℃。

四流道喷嘴涡流管性能研究

以四流道喷嘴涡流管为研究对象,对压缩空气为工作介质的温度分离特性进行实验研究,获得了四流道喷嘴涡流管的温度分离效应曲线。研究表明,四流道涡流管分别在冷端流率0.35、0.8附近获得最大制冷、制热效应,随着进口压力从0.35 MPa提升至0.5 MPa,涡流管最大制冷效应从23.1 K提升至29.1 K,最大制冷效应的冷端流率从0.38降低至0.32,最大制热效应从41.3 K提升至50.8 K,最大制热效应的冷端流率从0.82降低至0.77。

进气温度及冷流率对涡流管制冷性能的影响

采用基于实际生产应用的涡流管模型,以空气为介质,模拟分析了不同进气温度和冷流率对涡流管制冷性能的影响,结果表明:冷流率一定时,涡流管的冷端出口温度、热端出口温度、制冷温度效应及单位制冷量均随进气温度的升高而增大,而制冷效率基本不受温度影响;在相同进气温度下,涡流管的制冷温度效应、单位制冷量及制冷效率都随冷流率的增大呈先增大后减小的趋势;存在一个最佳冷流率范围使得制冷温度效应、单位制冷量、制冷效率最大,但它们各自的最佳冷流率范围不同。

石蜡在管外凝固过程的理论和实验分析

The influence of inlet temperature of cooling water on the solidification of paraffin outside the coil tube was investigated.Numerical equations were set up to calculate the heat transfer inside the heat exchanger.The calculation of temperature fields of water and paraffin agreed well with experimental results.The temperature fields of paraffin near to the tube were different with different inlet temperatures of water,while the temperature fields far away from the tube were almost the same.The distribution of dimensionless temperature fields of paraffin was similar at different inlet temperatures of water,except for the region near to the phase interface.The interface moved faster at a lower inlet temperature of water.The moving rate of the interface slowed down at first,and became faster again when the interface was discontinuous.The results can provide the guidance for choosing the right inlet temperature of water for an appropriate solidification rate of paraffin.

地表水地源热泵塑料毛细管换热器设计

毛细管作为空调系统的辐射末端,逐步得到重视和应用,但应用在闭式地表水地源热泵系统中,作为地表水体的换热器的研究较少。建立了毛细管简化的数学模型,通过大量数值计算,得出影响其换热能力的显著因素。给出了适用工程设计的线算图,当管材、进出口温差与线算图计算条件不同时,进行管长修正。在此基础上,给出了毛细管换热器的设计方法和算例分析。

垂直上升加热管道内超临界二氧化碳流动不稳定性研究

超临界二氧化碳(S-CO2)布雷顿循环发电技术被认为是最具前景的发电技术之一。在S-CO2发电系统启动/停机或者较低负荷的条件下,主压缩机送出的S-CO2在不能够充分回热的条件下直接进入S-CO2锅炉,会使S-CO2锅炉气冷壁内的大量S-CO2工作在拟临界温度点附近,致使S-CO2流动不稳定性成为S-CO2锅炉必须考虑的问题。本文以S-CO2锅炉气冷壁最为常见的布置结构(即垂直上升加热管)为研究背景,首先构建了S-CO2流动不稳定性的计算模型,随后进行了大量的数值计算,研究了典型工况下的S-CO2流动不稳定性特点,获取了主要边界参数对界限热流密度的影响规律。结果显示:随着入口压力或者质量流量的增大,界限热流密度显著提升,管内流动稳定性有明显提高;随着入口温度的提高,界限热流密度先降低再升高;对于不同的工况,存在1个临界入口温度,在该入口温度下,界限热流密度最低,管内流动稳定性最差。

基于涡流管的能量分离模拟研究

文中基于能量基本方程分析引起能量分离的原因,利用FLUENT软件选用标准k-ε模型进行数值模拟,研究涡流管入口温度、压力以及冷气流率对其性能的影响规律。结果表明:在一定范围内,入口压力越大,涡流管能量分离效应越好;入口温度对涡流管能量分离效应的影响很小;冷气流率在0.16%时涡流管的制冷效果最好,冷气流率在0.75%时涡流管制热效果最好。

涡流管的入口压力对其性能影响的研究

针对涡流管的性能优化问题,需要研究各个参数及结构部件对其制冷、制热能力的影响,并寻求最佳的运行工况。本文搭建了开式实验系统,采用自制的六流道喷嘴,以二氧化碳气体为工质,研究了入口压力和冷流率对涡流管能量分离性能的影响。结果表明:涡流管的制冷、制热效应均随入口压力的增大呈现先增大后减小的趋势,在入口压力为0.4 MPa,冷流率为0.4时具有最佳制冷效应,冷流率为0.9时,具有最佳制热效应;冷流率为0.2~0.5时,涡流管热端管壁面温度随冷流率的增大呈现逐渐升高的趋势,冷流率为0.6~0.9时,壁面温度在出现壁面最高温度点后有所下降,并且冷流率越大壁面温度下降越明显。

三种形式二级脉管制冷机实验研究

在二级脉管制冷机的第二级脉管热端分别采取了双小孔、双向进气以及无气库等三种不同的形式进行了实验比较，得到的最低制冷温度分别为３３Ｋ，１５５Ｋ和１４８Ｋ。实验结果表明，第二小孔具有强化调相及加快降温速率的双重作用。

温度回路-小孔脉管制冷中的新现象

一台可工作在双向进气模式和小孔模式下的单级脉管制冷机,当双向进气方式采用并联双阀双向进气时,最低制冷温度为19.3K,50K以下的制冷量变化约为2W/K;当双向进气阀门关闭时,制冷机就工作在小孔模式下,最近的研究工作发现,当制冷机工作在小孔模式下时出现了一个新的现象-脉管冷端温度存在温度回路,该特点与脉管冷端的热负荷及小孔开度的调节方法有关,该现象的发现对于理解双向进气模式下温度不稳定问题提供了一个新的思路。

R410A在水平双侧强化管外的冷凝换热特性试验研究

对非共沸制冷剂R410A在一根水平光管和2根25.4 mm水平双侧强化管管外冷凝换热特性进行研究。分别研究在变入口水温和变水流量的条件下,制冷剂的管外冷凝换热特性。利用Wilson图解法和Wilson-Gnielinski法计算管外冷凝换热系数,并分析两种处理方法所得到的管外冷凝换热系数的差异,最后根据Nusselt管外关联式推出强化管管外冷凝换热关联式。试验研究表明:光管管外冷凝换热系数随入口水温的升高而升高,而2根双侧强化管则与之相反;光管和强化管的管外冷凝换热系数都会随着水流量的增大而增大;并随着饱和温度的升高而增大。双侧强化管EX1平均管外冷凝换热系数为光管的6.5倍,而EX2平均管外冷凝换热系数为光管的6.1倍,EX1的冷凝换热较EX2提升了6%。

圆形翅片管换热器计算模型与算法收敛性研究

本文以单排换热管为换热单元,建立了圆筒形翅片管换热器的分排参数数学模型,并提出采用二分法迭代求解换热方程组的数值求解方法,重点讨论了在对单排换热管进行迭代求解时出现的收敛性问题。本文提出两个迭代判据条件,并给出通过求解条件方程零点的方法确定迭代变量(各排换热管的进水温度)的下限值。对模型进行验证,结果表明各排换热管的进水温度迭代下限值是总进水温度的线性递增函数。在总进水温度较低的情况下,该方法可以避免迭代计算进入不合理区间,保证算法稳定收敛。

石蜡/石墨烯相变材料在多管换热器中的储热性能

采用数值计算方法对填充在多内管换热器中的石墨烯/石蜡复合相变材料的熔化凝固性能进行了深入研究,分析了换热内管数目不同,当换热内管中分别通入一定温度的热水或凉水时,换热器内的相变材料(PCM)在熔化或凝固过程中的温度和液相率(液相体积分数)随时间的变化关系。结果表明:熔化时PCM与换热管之间以自然对流换热为主,凝固时,由于导热热阻影响,使PCM完全凝固过程比完成熔化过程所需的时间要长;内管数目增加,可有效缩短PCM完全熔化和完全凝固时间;内管间距对相变材料的凝固过程有一定影响;换热内管的入口水温对PCM的熔化及凝固有较大影响,熔化时,入口水温越高,PCM的熔化速率越大,凝固时,入口水温越低,PCM的凝固速度越大。

U型管进水温度对土壤温度场的影响

为研究竖直U型管进水温度对土壤温度场分布的影响,基于有限元数值模拟软件COMSOL建立了地埋管换热器的三维数值模型,并运用砂箱试验数据对模型进行了验证,验证结果表明模型可靠性高,然后运用验证的地埋管三维数值模型研究了地埋管不同进水温度对土壤温度场的影响。结果表明,不同进水温度影响下,随土壤温度和地埋管进水温度差值的增大,土壤温度场的影响范围变大,系统换热量增加;地下水渗流能够提高竖直地埋管的换热能力。

低温烟气换热器传热特性的试验研究

ND钢作为优良耐硫酸腐蚀钢已被广泛用于低温烟气余热回收,而目前尚缺乏其传热相关数据,故搭建小型传热试验台,研究了工质与烟气流速、进口烟温和管材质对光管、外螺纹管、螺旋翅片管传热特性的影响。结果表明：工质流速对传热影响不大;烟气流速从4.1增大到7.4 m/s时,总换热系数分别增大了1.86倍、1.7倍、1.44倍,且外螺纹管、螺旋翅片管的总换热系数分别是光管的1.05-1.15倍和1.52-2倍;进口烟温从75℃升高到190℃时,总换热系数分别增大了31%、33%、20%;不同管材质通过接触热阻影响换热性能。

冷水管布置线形及设置参数对承台水化热分析的影响

以重庆市寨子坪大桥为工程背景,研究了管冷的布置线形、布置间距、入水方向以及入水温度对承台水化热分析的影响。通过研究冷水管的三种布置形状和两种入水方式,同时改变冷水管布置间距、入水水温等参数,得到了冷水管布置形状和入水方式对承台水化热分析的影响规律,并对冷水管布置间距和入水水温提出了建议取值。

600MW超临界机组锅炉省煤器分级优化改造

为解决燃煤电厂低负荷工况下选择性催化还原(SCR)脱硝装置入口烟温偏低,SCR装置无法正常投运的问题,提出了省煤器上下分级的改造方案。该改造方案既能有效提高SCR脱硝装置入口烟温,满足SCR脱硝装置投运要求,又不影响锅炉效率和排烟温度;同时,新增的一级省煤器采用H型鳍片管能解决SCR脱硝装置出口空间紧凑问题。改造后,通过优化锅炉本体吹灰方式,可避免长时间低负荷工况下SCR脱硝装置入口烟温偏低,以及急升负荷时SCR脱硝装置入口烟温偏高。最后给出了不同类型机组进行省煤器分级布置设计时需考虑的问题。

进口压力对涡流管冷却特性影响的实验研究

为了解决燃气轮机高温部件热防护问题,采用实验研究涡流管在不同进口压力(0.20~0.65 MPa)和冷气流率(0.17~0.89)下的冷却特性。实验结果表明:实际温降,在不同进口压力下随着冷气流率的增加先增大后减小,在相同冷气流率下随着进口压力的增大而增大;温度效率,在不同进口压力下随着冷气流率的增大先增大后减小,在冷气流率等于0.5时达到最大值;绝热效率,在进口压力等于0.20 MPa时最小,在大于0.30 MPa时随着进口压力的增加变化不大;制冷效率,随冷气流率的增加会先增加后减小,进口压力等于0.30和0.40 MPa时制冷效率最高。

有机蒸气-空气分子扩散系数测定的影响因素分析

利用自行研发的气体扩散系数测试装置及测定方法,分别测定和分析了常温常压下,不同扩散管径、扩散距离、体系温度、气体进气方式及其流量、扩散时间等对气体扩散系数测定的影响情况。基于拟稳态扩散模型,得出气体扩散系数测定的合理条件:扩散距离为9~14 cm;吹气流量为0.22~0.33 m^3·h;体系温度应低于液体沸点且不要太接近沸点;扩散时间根据液体挥发性情况,一般不小于12 h具体以能够明显观测到测定前后液面高度差为基准;扩散管管径应在保证扩散管截面积较小、液面以上气体以单向自然扩散为主、液体蒸发速度相对较慢的范围内选取。研究结果确定了气体扩散系数测定的合理条件,对加深油气空间传质机理的认识以及确保扩散系数测定的准确度具有重要指导意义。

进气温度与压力对涡流管性能影响的实验

实验研究了涡流管进出口膨胀比(2~5)、节流阀开度(1~11)和进气温度(313~373K)对涡流管性能的影响,重点分析了制冷和制热温度效应随上述参数的变化规律.研究中发现:随着进口膨胀比增加,管内涡流强度增强,不同半径处气流的角速度梯度增大,涡流制冷温度效应增强10.9%,制热温度效应增强46.5%.随着节流阀开度增加,冷/热气流之间能量交换的程度提升,涡流效应增强,冷流率增大47.3%.随着进气温度增加,涡轮管性能逐步提升.实验结果表明:进气温度每增加20K,制冷温度效应平均增幅约为12%,制热温度效应平均增幅约为5%.