某单缸发动机冷却系统数值模拟及优化

为研究某单缸发动机冷却系统的冷却性能及工作流量,采用CFD方法对该单缸发动机冷却系统开展流场分析及工作流量提升研究。实验结果表明:该发动机冷却系统原方案的工作流量为34 L/min,不满足当发动机转速8 000 r/min时工作流量43.75 L/min的设计要求。通过优化水套阻力和提升冷却水泵性能,冷却系统的工作流量提升至44 L/min,增幅为29.4%。研究结果可为该单缸发动机冷却系统的冷却性能评估及结构改进提供仿真数据支撑。

适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型

随着可再生能源大规模并网,传统火电机组作为调配能源的地位显著增强,这对锅炉灵活调峰运行的安全稳定性提出了更高要求。本文耦合烟气侧与工质侧传热,结合管壁温计算,形成水冷壁壁温分布耦合计算方法。同时,建立了用于确定还原性气氛下的燃料硫释放以及含硫组分的相互转化过程的SO_(x)生成模型。综合炉膛数值模拟、水冷壁壁温耦合计算以及包含时间维度的管壁高温腐蚀模型,提出了一种适应锅炉调峰运行的水冷壁高温腐蚀预测模型并基于Matlab GUI开发了对应软件。选取一台超临界600MW四角切圆燃煤锅炉为研究对象,结果表明:采用壁温耦合计算模型和SO_(x)生成模型得到水冷壁的壁温分布和近壁面H_(2)S浓度分布准确度高,为水冷壁高温腐蚀的准确预测提供了良好基础。不同负荷下水冷壁高温腐蚀特征存在差异,壁面腐蚀程度整体上随负荷降低而降低。100%BMCR与75%THA负荷下前墙水冷壁燃烧器与SOFA之间的区域腐蚀最为严重,最大年腐蚀深度分别为276μm和233μm;50%THA与35%BMCR负荷下高温腐蚀深度在燃烧器区域的上部迅速增加至最大值,分别为224μm和256μm。多工况运行水冷壁高温腐蚀状态表现为各工况腐蚀状态的时空叠加。运用水冷壁高温腐蚀预测模型可实现通过锅炉运行参数和运行时间预测多工况下水冷壁高温腐蚀状态程度的时空分布。

电化学水处理技术降低循环水硬度的实验研究

使用电化学法处理某焦化企业实际循环水的实验,探究了循环水的硬度和碱度去除率随处理时间的变化情况。分析了电流密度、水力停留时间、极板间距等实验操作参数以及商用阻垢剂对电解效果和能耗的影响。结果表明:硬度和碱度去除率随处理时间呈现先上升后平稳的趋势,且碱度去除率总是高于硬度去除率;电流密度为70 A/m^(2)、水力停留时间为6 min、极板间距为3 cm时电解效果最佳,硬度和碱度去除率可达27%以上,单位能耗低至13 kWh/kg;商用阻垢剂对电解效果具有阻碍作用。

基于夹点的带喷射器CO_(2)热泵系统性能分析

为了研究带喷射器的跨临界CO_(2)内部过冷热泵系统(TCISE),基于夹点建立了TCISE的热力学模型,分析了冷却水进出水温度及流量对系统性能的影响。研究表明:冷却水进水温度从25℃降低到15℃时,最优高压压力从9.3 MPa降至8.8 MPa,降低了5.4%,最大COP从3.83提升至4.27,提高了11.49%;TCISE存在临界冷却水出水温度和临界冷却水质量流量,当冷却水进水温度一定时,在出水温度低于临界出水温度或质量流量高于临界质量流量时,系统COP保持不变。

永磁同步电机机壳串并联混合流道液冷分析

针对机壳串联流道水冷永磁同步电机散热冷却水压力损失过大的问题,提出一款新型机壳串并联混合流道,对某型号42 kW车用永磁同步电机冷却散热进行了计算,比较了机壳串并联混合流道与串联流道冷却电机最高温度与冷却水压力损失,分析了机壳串并联混合流道环形流道数量、槽深及冷却水流量对电机冷却散热影响。结果表明:电机以额定工况运行时,在相同对流换热面积及冷却液流量条件下,机壳串并联混合流道冷却水进出口压降比串联流道减小26 693 Pa,降低67%,而机壳串并联混合流道比串联流道冷却电机最高温度升高0.6℃,增大0.68%;机壳串并联混合流道环形流道数量增多或冷却水流量增大均能加快机壳串并联混合流道冷却永磁同步电机散热,但冷却水压力损失会有所增大;流道槽深增加可显著降低冷却水压力损失,但对电机最高温度变化影响较小。

射频消融针热损伤区域研究和分析

针对射频消融针消融过程中热损伤区域控制偏离预期以及肿瘤消融不彻底的问题,利用COMSOL仿真软件,研究不同属性的电极材料、冷却循环水、电极结构射频消融针对组织消融效果的影响。研究结果表明,高电导率和热导率材料的消融针,升温更快,可以更加有效的加热组织;靠近针尖的位置,温升由焦耳热决定,而远离针尖位置处的温升,主要由热传导决定;消融针中的冷却循环水,不会改变焦耳热和热传导,但会控制消融针表面温度,降低表面组织吸附量,让组织温升更均匀,从而扩大消融区域;多级针和单极针比,相当于有多个单极针加热源;多个加热源形成的消融区域随时间增大,在组织中相互重叠,可以形成更接近肿瘤形状的消融区域;消融针的弯曲程度趋近180°时,会导致消融区域横向直径增加。

局部降温对输水渠道水华抑制的影响分析

南水北调中线工程自通水以来,发挥着巨大的社会和经济效益,已成为京津地区的主力水源。中线工程输水的水质理化指标相对稳定,但局部渠段存在藻类异常增殖现象,有水华爆发的风险。针对出现的藻类异常增殖问题,在通冷风这一改变局部气象条件的工程措施基础上,建立了澎河—沙河渡槽段平面二维水动力和水质模型,研究了通风位置、通风温度和通风时长等因素对输水渠道水温和藻类的影响。研究表明:水温和叶绿素a浓度均与通风位置、通风温度和通风时长有关,通风温度越低、通风时长越长,平均水温和叶绿素a浓度下降幅度越大,平均水温最高可下降约2℃,叶绿素a浓度最大可降低约54.5%,且仅上游和全渠段通风均可有效降低水温和抑制藻类生长,仅下游通风对水温和藻类的影响较小。因此,采取局部降温的方式可以起到一定的降低叶绿素a浓度的作用,综合考虑藻类抑制效果和工程成本,在水华易爆发渠段的上游通冷风是行之有效的工程措施。

锅炉水冷壁管失效分析

锅炉水冷壁管材料为20G钢,在320℃和10.3 MPa下使用约5年后外表面出现鼓包并泄漏。对失效的水冷壁管进行了宏观检查、化学成分分析、力学性能检测、金相检验、腐蚀产物分析及锅炉水质检测。结果表明:水冷壁管失效是由于锅炉水碱性超标从而发生高温碱腐蚀所致。

玄武岩纤维再生混凝土高温水冷损伤试验研究

为研究消防喷水灭火对纤维再生混凝土力学特性的影响,以玄武岩纤维(BF)体积掺量和历经最高温度为变化参数,共设计90个玄武岩纤维再生混凝土(BFRC)标准立方体试块,进行高温喷水冷却和抗压强度—声发射(AE)试验,探讨BF体积掺量和历经最高温度对BFRC力学性能的影响。结果表明,当温度升到1 000℃,试块表面脱落,骨料全部露出,试块的完整性遭到严重破坏;试块的剩余抗压强度在温度为200~400℃时下降趋缓,抵抗高温的效果明显;BFRC的高温喷水冷却受压损伤过程可分为初期压密与裂纹萌生阶段、裂纹扩展汇集阶段和峰后破坏阶段,各阶段的声发射振铃累计计数具有明显差异;拟合得到消防喷水灭火后BFRC抗压强度计算公式,可为评估不同BF体积掺量及历经最高温度对BFRC抗压强度的影响提供参考。

水能风机在循环水冷却系统的应用

介绍了循环水冷却系统中采用水能风机代替大功率电动机实现节能降耗的实施措施,分析了改造后带来的经济效益。

大型直流冷却火电厂用水特征分析

直流冷却火电厂是我国工业用水大户,随着水资源短缺问题日益严重、节水要求日益提高,开展直流冷却火电厂用水特征分析研究,为节水改造提供技术支撑,愈发紧迫。文章以中山嘉明电厂为例,对其开展水平衡测试工作,确定电厂用水结构,推演用水参数及各系统用水指标,进行节水潜力分析并提出节水措施。分析结果显示,直流冷却是该类电厂主要的用水、退水环节,电厂用水指标满足相关定额要求,但在除盐水回用等方面仍有一定的节水潜力。测试及分析的开展为大型直流冷却火电行业节水改造、节水企业创建提供了一定的参考和借鉴。

盾构井底板混凝土温控参数敏感性分析

以珠江三角洲水资源配置工程的典型盾构井底板为例,采用saptis三维有限元软件,进行浇筑温度和通水冷却温控参数敏感性分析。结果表明,高温季节降低浇筑温度有利于控制混凝土内部最高温度,浇筑温度每增高1℃,内部最高温度增加约0.79℃,建议将浇筑温度降低至23℃;优化通水冷却参数(加密冷却水管,降低通水水温,适当延长通水时长)能达到良好的温控防裂效果。

金刚石压机冷却水温控系统的设计

针对当前金刚石压机冷却水温控系统使用传统PID算法控制精度低、温度波动大的问题,提出一种将改进鲸鱼算法与神经网络PID控制算法相结合的控制方法,实现PID参数的自适应调整。同时以GD32单片机为核心、步进电机为执行机构,设计循环冷却水温控系统硬件控制器来控制流量调节阀的开度,实现温度控制。仿真和实验结果表明:与传统PID算法相比,使用该温控系统进行温度控制时,超调量更小,控制精度更高,控制效果有很大提升。

隧道火灾中细水雾降温消烟数值模拟研究

细水雾系统因其良好的控烟作用在隧道火灾中得到广泛应用。基于气溶胶动力学机理提出细水雾降温消烟数值模型,通过模拟狭长通道细水雾阻烟实验验证其有效性。为探究细水雾粒径、雾化锥角、细水雾与排烟口间距对降温消烟效果的影响规律,进一步采用该模型开展细水雾系统在大尺度隧道火灾中降温消烟效果研究。研究表明:细水雾液滴粒径越小,降温消烟效果越好,且消烟效率与粒径成反比,但当粒径小于100μm时,因液滴蒸发导致消烟效率有所降低;雾化锥角在60°时消烟效果最好,雾化锥角增大或减小都会降低细水雾系统的消烟效果;当细水雾系统与排烟系统间距较小时,由于细水雾液滴会被排烟系统抽出,导致消烟效果减弱,因此两者间距越大,消烟效果越好。

发电厂冷却工艺用水发展现状与展望

冷却工艺用水是发电厂总用水量的主要部分。随着全球淡水资源持续紧缺,改进冷却工艺系统、提高冷却水使用效率的必要性和迫切性日益凸显。从多个方面对发电厂冷却工艺节约用水进行了论述,概述了现有冷却工艺的局限性;介绍了对发电厂冷却系统进行改进和优化以实现节水、降耗的新工艺;探讨了以海水和再生水为代表的非传统水源应用于冷却系统的可能性,以及将其应用于冷却工艺时可能面临的复杂性和挑战;介绍了冷却水处理和水质监测的关键技术,阐述了相关技术改进所能带来的节水效果;最后提出了冷却水管理方面存在的机遇与挑战。

双层多孔板结构相变发汗冷却的数值模拟研究

为了提高相变发汗冷却的冷却性能,提出不同孔隙率组合的双层多孔板结构设计代替传统的单层多孔板结构.以液态水作为冷却剂,使用修正后的局部热非平衡两相混合流模型,数值研究了不同孔隙率组合的多孔板内流-固耦合传热和冷却剂流动输运特性.数值模拟结果表明存在可以降低结构表面温度的双层多孔板设计,并且在冷却剂流量较大、液体水相变发生在上层多孔板内时,该新型结构相较于传统结构的表面温度降低更为明显.与此同时,冷却剂的注射压力被重点关注.由于水蒸气的运动黏度远高于液体水,研究中发现当冷却剂相变发生在多孔板内时,冷却剂的注射压力主要取决于水蒸气所集中的上层多孔板孔隙率.因此基于多孔介质内的渗流特性,采用孔隙率较大的上层多孔板有助于降低结构内的水蒸气压力,从而实现多孔板板底冷却剂注射压力的降低,在某一孔隙率组合中冷却剂注射压力的最大降幅可以达到65%.如果采用相反的孔隙率设计,即下层多孔板的孔隙率较大,虽然也可以在一定程度上降低表面温度,但是注射压力将会数倍增加,不利于相变发汗冷却的实际应用.

汽轮发电机带有交替径向风道的转子流体与传热耦合分析

针对汽轮发电机带有交替径向通风道的转子发热冷却问题,以一台350 MW水氢氢冷汽轮发电机为研究对象,依据流体力学和传热学的基本理论,首先建立计及旋转的电机全域通风网络模型,采用逐次迭代法计算得到各支路流量和节点压力。其次,建立了带有交替径向风道的发电机转子流体-传热三维物理模型和数学模型,给出了基本假设和相应的边界条件,同时将通风网络计算得到的风速和压力作为转子求解域的耦合边界,采用有限体积法进行求解,计算结果与实测值吻合。然后分析了交替径向风道内流量分配和氢气流动情况,研究了转子内部氢气温度分布和槽楔出风口风温变化规律,探明了转子绕组和铁心轴向温度分布特性,讨论了副槽入口流量和槽楔出口直径对转子流体和温度的影响。得出副槽入口流量应控制在0.1~0.16 m^(3)/s范围内,且选择较小的槽楔出口直径,可以提高通风系统的效率与风量分配均匀性,降低转子轴向热不平衡。

焦炭与不锈钢耦合阴极的电化学水软化性能研究

以304不锈钢网作为外层支撑床,锯齿不锈钢网作为内部支撑结构,在复合锯齿网的锯齿空隙中填充焦炭,制备了一种由焦炭与不锈钢两种材料耦合的填充床电极,用于解决电化学水软化阴极无法长期高效运行的问题。探究了最优的电极结构参数,结果表明,在阴阳极间距、外层平网孔径和表观电流密度分别为1.5 cm、20目、80 A/m^(2)时,电极对总硬度为700 mg/L的模拟循环冷却水的软化速率达到最佳,为46.873 g(/m^(2)·h)。当电极表面被垢层覆盖导致软化速率大幅下降时,通过振动方式对电极进行再生,研究了电极的使用寿命,结果表明,维持电极连续工作37 d,电极对循环冷却水仍保持较高的软化速率,可维持电化学水软化系统的长期高效运行。本研究可为解决电化学水软化阴极因无法有效再生导致的电化学水软化系统性能下降问题提供参考。

2023年冬季宁德核电冷源海域棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)资源声学评估

滨海核电厂冷却水源的取水安全正受到海洋生物暴发引起的堵塞威胁,鱼类堵塞核电冷源的事件时有发生。声学技术在海洋生物探测方面具有高效、实时的优势,因此,被广泛应用于海洋生态系统研究。为了解冬季宁德核电厂冷却水源取水海域棘头梅童鱼(Collichthys lucidus)的密度和运动规律,利用声学技术对相关海域冷却水源生物量进行了测量和评估。研究结果显示,棘头梅童鱼为研究海域的优势种,拖网调查显示平均尾数密度为1964尾·km^(-2),平均质量密度为0.483 kg·km^(-2)。棘头梅童鱼丰度在研究海域向核电厂方向减少,质量密度以核电厂温排水区域站点最高。通过对鱼类回波特征和个体轨迹的追踪统计,分析了该海域冬季内单体目标强度检测及其空间结构分布、资源现存量和资源丰度密度的时空分布变化。声学走航海域鱼类平均密度为2.78×10^(5)尾·n mile^(-2),生物量密度均值为1.41×10^(4) kg·n mile^(-2),棘头梅童鱼资源总量为7.47×10^(5) kg。研究表明,声学技术在宁德核电厂取水海域冬季冷却水源生物量测量中具有明显优势。通过不断改进和优化方法,声学技术将能更好地支持核电厂取水海域的生态环境监测与资源管理,为冷却水源取水安全提供科学依据。

非道路柴油机冷却水套流动传热分析与优化

冷却水套作为柴油机的核心结构,其流动与传热特性直接影响着柴油机的可靠性和使用寿命。以某两缸高压共轨柴油机为研究对象,为了解该发动机冷却水套流动与传热性能,以水套速度场、温度场、换热系数等空间分布参数为判据,重点对冷却水套关键区域的流动和传热特性进行分析,同时提出优化方案。仿真结果表明:发动机整体冷却液流动性差,平均流速低于0.5m/s,缸体进气侧冷却水套上部出现了流动死区;通过对冷却系统性能参数和冷却水套结构进行优化,冷却水套进出口压力损失减小,整体冷却液平均流速较原方案提高了173.91%,整体平均换热系数较原方案提高了41.93%,整体冷却水套流动均匀性得到改善。