饱和湿气体对流冷凝换热模拟实验研究

针对低水蒸气含量饱和湿气体对流冷凝换热取水过程,搭建空气流量为15000 m^(3)/h的模拟实验台,利用加热空气再喷淋加湿试验系统进行饱和湿气体对流冷凝换热实验研究。通过实验研究3种材质换热器在改变冷却水流量、湿空气量情况下的冷凝出水效果和换热特性等。实验结果表明:在饱和湿空气条件下,当冷却水与空气的质量流量之比较低时,冷却水与空气的质量流量之比对空气温降和实际冷凝率的影响显著,但当冷却水与空气的质量流量之比达到约4时,空气温降趋于稳定,实际冷凝出水率也基本稳定;不锈钢管、钛管和全氟化石墨烯涂层管换热器最高实际冷凝回收率分别为30.97%、30.32%和31.86%;在相同工况下,全氟化石墨烯涂层管的实际冷凝出水效果优于不锈钢管和钛管的实际冷凝出水效果;当空气量不变时,随着冷却水与空气的质量流量之比增大,气侧对流冷凝换热系数逐渐减小,当冷却水与空气的质量流量之比大于4时,气侧对流冷凝换热系数减小幅度变小,对流冷凝换热系数基本趋于稳定;拟合得到饱和湿气体侧综合换热系数的预测准则关联式,关联式预测值与实验值误差在30%以内。

CCM法膜电极设备用热转移橡胶压辊的研制

以内-外套筒特殊双重结构为辊芯,硅橡胶为基胶,采用辊芯、界面粘合层、过渡底胶层和功能面胶层结构,通过金属辊体表面处理、混炼、成型、硫化和车磨等工艺,制备了CCM法膜电极设备用热转移橡胶压辊。结果表明,该橡胶压辊能满足CCM膜电极制造热转移工艺要求。

连铸结晶器传热边界条件研究

在对结晶器传热数学模型中广泛使用的给定铸坯与结晶器界面间热流密度以及给定铸坯与结晶器界面间传热系数两种不同形式的传热边界条件进行分析与综合的基础上,提出把传热系数形式的传热边界条件式转换为热流密度形式的传热边界条件式的方法。利用传热系数公式中的已知热阻,结合结晶器的热平衡条件,计算热流密度公式中的系数,使原来必须由实测确定的系数成为两个容易计算的量,为确定热流密度形式的传热边界条件式和简化计算提供了便利条件。计算实例表明,在不具备实测条件的情况下,结合目前对传热系数的研究成果,所提出的方法能方便且准确地确定热流密度形式的传热边界条件式。

波纹管传热强化效果与机理研究

通过有限元数值计算考察了波纹管内的流动与传热性能,研究了不同的流体入口雷诺数Re及结构参数对管内平均传热系数的影响,探讨了其强化传热机理。研究发现,在常见的湍流范围内,波纹管内平均传热系数是相同条件下直管的1.06—3.0倍,最佳强化效果出现在Re=16 000附近;波峰处回流区的存在对波纹管的传热强化起到了决定性的作用。此外还拟合出了波纹管内的传热准则方程,有助于指导波纹管换热器的工程设计。

波纹管内的流动与传热强化研究

通过数值模拟和实验验证考察了流体在波纹管内的流动与传热情况，研究了不同的流体雷诺数、波形及管径大小对波纹管强化传热性能的影响，探讨了其强化传热机理。研究发现，在湍流范围内，波纹管的强化传热倍数达到相同条件下直管的1．78～3．10倍，且最佳强化效果出现在RP=10000附近；文中拟合出的考虑波形影响的波纹管内传热准则方程，对波纹管的工程设计和应用具有一定的指导意义。

板壳式换热器传热准则关系式的分析与实验研究

假设板壳式换热器为特殊板式换热器,介绍了板壳式换热器传热准则关系式的研究方法.分析比较了壁面温度测定法、等雷诺数法、威尔逊法和等流速法等的适用性,确定了利用等流速法来进行实验研究,并分别进行了测定实验和验证实验,测定实验控制进出口流速相同,验证实验控制热侧流速不变,改变冷侧流速,采用实验获得的数据拟合传热准则关系式,计算出传热系数的相对误差.结果表明:传热系数的相对误差小于5%,所得传热准则关系式是合理的,表明板式换热器的研究方法适用于板壳式换热器.

多通道烘缸结构参数对烘缸传热性能的影响

提出了多通道烘缸内部结构的设计方法,分析了多通道烘缸结构参数对蒸汽冷凝传热及流动特性的影响。首先指出通道数量、高宽比和间隔比等参数与通道宽度、高度和当量直径等结构参数的关系,然后引入Cavallini冷凝传热系数实验关联式及均相流模型,分析了结构参数对多通道烘缸蒸汽冷凝传热系数和沿程阻力的影响。结果表明,通道数量、高宽比和间隔比对蒸汽冷凝传热系数及沿程阻力的影响较大。综合分析结果表明,当通道数量为150~200、高宽比为1∶3及间隔比为1∶1~1∶3时,多通道烘缸的整体性能最好。

波纹管管外冷凝传热特性分析与实验研究

通过理论分析和实验验证,考察了冷凝流体在波纹管外表面的流动模型与传热情况,推导了波纹管冷凝传热系数的理论计算式;通过实验修正,计算式与实验结果较为一致,误差小于10%。同时研究了波纹管结构参数对波纹管强化传热性能的影响,探讨了其强化传热机理。结果表明,在滞流范围内,波纹管的传热系数为相同条件下直管的3～5倍,若考虑面积增加因素,强化传热效果为直管的5～7倍。

超临界和超超临界汽轮机转子叶根槽传热系数的计算

提出了超临界和超超临界汽轮机转子叶根槽传热系数的计算方法:采用单层圆筒壁、多层圆筒壁与多层平壁模型计算叶根的传热热阻,采用串联热阻叠加原则计算叶根热传递过程的总热阻,并依据叶根的总热阻和叶根槽承力齿的面积计算叶根槽的传热系数.介绍了倒T型叶根槽、双倒T型叶根槽、叉型叶根槽和纵树型叶根槽传热系数的计算方法,并给出了600 MW超临界汽轮机高压转子叶根槽传热系数的定量计算结果.在超临界和超超临界汽轮机转子温度场和热应力场的有限元计算中,该计算方法为确定转子叶根槽的传热边界提供了依据.

两种常用换热系数计算公式的比较和应用

对汽轮机转子热应力计算中两种常用的换热系数计算公式进行了计算和比较,并分析了两种不同换热系数计算公式对热应力的影响,为汽轮机转子温度场及热应力计算中换热系数计算公式的选取提供了一定的依据。

内通传热流体的圆管外相变材料的无量纲储传热准则的研究

建立了分析内通传热流体的圆管外相变材料储、传热特性的理论模型，并提出分析瞬态相变层厚度分布、传热流体轴向温度分布及圆管相变材料储、传热量的新方法：温度—固液界面移动交替迭代法。通过理论分析和数值计算，得到确定上述参数的无量纲公式，公式与数据点的平均拟合精度分别为０３％ 、１６２％ 和２５％ 。准则公式计算值与相同条件下的文献值吻合，验证了本文模型、方法和结果的正确性。所得的无量纲公式不局限于某一种相变材料或工况，对管簇式相变换热器的设计和性能优化具有普适的指导意义。

板式换热器在变流量工况下的相对传热系数分析

对板式换热器的相对传热系数公式进行了简化,仅保留对流换热热阻部分。从板式换热器的通用对流换热特征数方程出发,推导出其在变流量工况下的相对传热系数公式,并利用Origin8.0软件进行了公式拟合。计算结果表明,虽然板式换热器的板片及污垢热阻对其传热系数存在较大影响,但体现在相对传热系数公式里影响却很小。在通常流量变化范围内,公式简化所带来的误差小于4%,拟合误差小于5%,满足工程应用的要求。

汽轮机转子表面换热系数计算公式修正

以某亚临界300 MW机组汽轮机转子为例，将基于CFD＆Fluent软件采用耦合数值计算的转子换热系数作为理论值，与采用西屋及前苏联经验公式的计算结果进行比较，提出了基于西屋公式的汽轮机转子表面换热系数修正公式.利用该公式对亚临界300 MW机组和超临界600 MW机组汽轮机转子表面换热系数进行修正.研究结果表明：西屋及前苏联经验公式的计算结果与理论值的相对误差较大，且前苏联公式计算结果偏差更明显；按照本文修正公式对西屋公式的计算结果进行修正后，与理论值的相对误差降至2．4％～27％；对于同一转子可采用相同的修正系数，且能保证较快的计算速度.

试算法在多维非稳态导热问题中的应用

试算法是工程计算中常用的方法。以传热学中常见的多维非稳态导热问题为对象,介绍了该类问题的主要求解方法,如分析解法,集总参数法,实用计算法等,并采用近似拟合的实用计算法和试算法对该类问题的一实例进行计算,给出了应用试算法求解该类问题的框图。阐明了试算法在该类问题求解中的意义,便于理解问题寻找求解思路,并可以与其他方法相结合,特别是随着计算机技术的高速发展,试算法的优势更加突出。

一种用于污垢监测的温差热阻新方法

在恒壁温条件下,在结垢过程中,管内流体温度和垢层内壁面温度逐渐降低,会引起流体与内壁面间对流传热热阻增加,因而必须对现有的计算污垢热阻的公式进行修正。综合考虑各种因素,建立了恒壁温条件下计算污垢热阻的改进模型。计算实例表明,其他条件一定时,流体进口温度越低,流量越小,则修正值和修正系数越大。随着结垢过程的进行,修正值增大,修正系数减小。在结垢的初始阶段,修正系数最大,说明应用改进公式计算的结垢诱导期较长,更接近于实际情况。

大功率汽轮机叶轮轮缘传热系数的研究

提出了大功率汽轮机叶轮轮缘总传热系数的计算方法。介绍了汽轮机动叶片叶身平均对流换热表面传热系数和叶片流道下壁面对流换热表面传热系数的计算方法和计算公式。把汽轮机叶片对叶轮的传热简化为肋片传热,使用肋片传热模型计算汽轮机叶片流道的等效传热系数,采用圆筒壁模型计算汽轮机叶轮轮缘的总传热系数,并给出了应用实例。在汽轮机转子的温度场与热应力场有限元分析中,该计算方法为确定叶轮轮缘的传热边界条件提供了依据。

换热系数准则式在燃气涡轮耦合计算中的应用

为节省涡轮叶栅气热耦合数值模拟时间及提高计算结果准确度,将应用较为广泛的迪图斯-贝尔特和格尼林斯基管内对流换热系数准则式应用于NASA-MarkII高压燃气气冷涡轮叶栅气热耦合换热计算中,换热系数准则式引入温度差和入口效应等考虑涡轮内冷腔几何及工况的修正因子.采用商用软件CFX11.0的不同湍流模型进行数值模拟计算,计算结果表明,在气冷涡轮叶片的冷却通道、冷却孔等位置,采用经过修正的对流换热系数实验准则式能够得出与实验结果较为吻合的计算结果.准则式的应用,省略了冷却通道流体域求解过程,避免了湍流模型对冷却通道流体的计算误差和冷却通道湍流特性边界条件不确切给定带来的结果误差.

选用螺旋槽管经验计算公式问题的探讨

为了找出较为合适的 ,以石化工业中常见流体作为换热介质的螺旋槽管经验计算公式 ,综合评述了不同介质、不同结构 (管径、槽深、节距 )螺旋槽管的各种经验公式。评述中 ,作出了各种计算公式所得的螺旋槽管的换热性能参数努塞尔特数Nu和阻力系数 f随雷诺数Re变化的曲线 ,分析曲线后得出结论 :在工业常用的Re数范围内 ,选用公式Nu =165(e/d) 13 ( p/d) - 12(Re/ 10 4 ) 0 8- 3 5e/dPr0 4 作为对流换热系数计算公式较为合适 ;在换热器阻力计算中 ,选用公式 f=6 2 3Re- 0 0 87(e/d) 1 2 74 ( p/e) - 0 72 6作为阻力系数计算公式较为合适。

多层涡轮机匣内螺栓对换热特性影响的试验研究

针对叶尖间隙主动控制系统的高压涡轮多层机匣,研究了机匣内部斜向冲击高肋结构中,定位螺栓对机匣换热特性的影响规律。试验中改变孔平均雷诺数-Re(2543~7121)、螺栓直径与冲击孔直径比D d(2.67,4.13,5.33)、螺栓间距与冲击孔直径比S d(23.2,30.7,45.2)等参数,获得了不同工况下螺栓安装面局部和平均Nu数变化规律,并整理出对应的经验关系式。研究中发现,安装螺栓的存在,显著增强了机匣表面的局部换热效果,但是平均换热系数的提升幅度有限。研究结果表明,在本文试验参数范围内,当保持螺栓间距比不变时,增加螺栓直径可以有效强化机匣表面的换热系数,如当螺栓直径比D d由2.67增加到5.33时,螺栓周围机匣表面平均Nu数增加幅度达20%~30%。当螺栓直径比保持不变的工况中,螺栓间距比S d为30.7时机匣表面平均Nu数达到最大值,但是螺栓间距比参数对机匣表面换热系数影响相对较小,平均Nu数的变化幅度在10%以内。

水蒸气压强对空气管内强制对流传热系数的影响

研究了圆形直管内空气强制流动被水蒸气加热时的对流传热系数,考察了加热水蒸气压强对湍流区的对流传热系数测定的影响和试验的重现性,并对结果进行关联、与经验式做比较及分析。结果表明:水蒸气压强对测定空气对流传热系数有显著影响,试验结果与经验值相比,偏小约9.0%;必要时应考虑具体数值的修正;试验在同一台装置上的重复性和在不同装置上的重现性均高。