基于速率模型的胺法碳捕集系统吸收塔内传热传质耦合模型

为研究化学吸收法碳捕集系统吸收塔内CO_(2)化学吸收过程中,搭建了一套基于速率模型的传热传质耦合模型,用以分析塔内热质耦合过程和吸收塔吸收性能。与Aspen Plus工艺模拟软件比对后,验证了模型的准确性。基于模型对某电厂CCUS示范项目中,吸收塔气液比、填料高度对传热传质、吸收性能的影响进行研究。结果表明,增大气液比与填料高度可提高吸收性能,过大则会引起CO_(2)吸收速率降低,导致吸收性能提升不再明显。研究为吸收塔内复杂的热质耦合过程研究提供新方法,对实际工程应用中吸收塔工艺参数优化有指导意义。

开式热源塔技术研究现状及发展趋势

介绍了开式热源塔的2种基本结构、工作原理及塔内气液热质交换对热源塔技术,系统总结了开式热源塔的结构组件、防冻液、传热传质特性和适用性研究现状,重点阐述开式热源塔在防冻液开发和传热传质过程的研究热点及主要进展。虽然开式热源塔技术仍存在防冻液不够安全环保,具有腐蚀性和毒性且再生技术不够稳定,能耗过高等缺点,但开式热源塔换热强度大、采热效率高、结构简单维护成本低,在建筑供暖领域具有广阔的应用前景,未来开式热源塔技术将朝着更高效稳定、更安全环保、更节能低碳的方向发展,构建更佳绿色低碳的供热体系。

钢管密闭塔水平圆管降膜热质传递规律研究

冷却塔通过热质交换将高温介质的热量从系统排放到大气,从而达到冷却效果。对钢管密闭式冷却塔水平圆管降膜蒸发器传热传质的影响因素进行研究与分析,搭建逆流式密闭塔水平圆管降膜传热传质性能研究可视化实验台,主要研究气流速度、喷淋密度、喷淋水温度对横管降膜蒸发传热传质性能的影响。在给定实验工况下,得出当最佳喷淋密度为0.0416 kg/(m·s),对应的最大总换热系数为1625.01 W/(m^(2)·K);当最佳喷淋水温度为16.82℃,对应的最大总换热系数为1736.86 W/(m^(2)·K);最佳气流风速在1~2 m/s之间。

塔体构型对钢结构间接空冷系统输运性能的影响研究

以2×350MW空冷机组为研究对象,采用数值模拟方法,详细探究了不同环境风速下,不同塔型空冷系统的流动换热特性;从系统整体至局部扇区两个层面上,揭示了不同塔型条件下空冷散热器水侧换热量和出口水温分布规律。研究结果表明,随环境风速增加,不同塔型间接空冷系统流动换热性能均下降;无风环境下,双曲线塔型冷却性能优于所有直锥塔型;各环境风速下,锥段比为0.2直锥塔型冷却性能低于其他塔型结构;环境风速4 m/s时,锥段比为0.5直锥塔型冷却性能优于其他塔型结构,且在环境风速8 m/s和12 m/s时,仍呈现较好的冷却性能。本研究可为钢结构间接空冷系统结构选型和设计提供理论支撑。

燃气电厂烟气余热回收吸收塔设计优化与实验研究

为减少碳排放、有效提高能源利用效率,对某燃气热电厂烟气系统进行了余热回收改进设计。采用填料喷淋技术对原有的余热喷淋塔进行结构优化设计,将吸收换热塔优化为填料塔,有效强化换热性能。结果表明,优化后烟气余热回收吸收塔不仅消除了原系统水泵气蚀、振动和噪声的问题,还解决了换热塔“失水”的问题。在输入燃气量不变、输出电力不变的前提下,输出热量有效提高10%以上,脱硝效率稳定达到70%以上,NO_(x)最低浓度可稳定维持<10 mg/m^(3)。与常规供热方案相比,本余热回收方案年回收烟气热量2.789万GJ,并带来了可观的经济与环境效益,每个采暖季减少天然气使用量约86.70万标方,减少CO_(2)排量约1610 t/年。

大功率水冷螺杆空压机换热分析与研究

功率为315 kW及以上的螺杆空压机在运行时会释放出大量的热量,为保证螺杆空压机的稳定运行,根据热力学第一定律及对流换热公式,通过对大功率水冷螺杆空压机热量分布及传热过程进行分析与研究,给出了螺杆压缩机组其冷却系统的设计计算方法:包括空压机的循环喷油量,油冷却器换热面积,后冷却器换热面积,冷却水进出水温度,冷却水塔换热参数,冷却水泵流量与扬程等参数进行了分析与计算,能够为大功率水冷螺杆空压机冷却系统的设计提供了较好的指导意义。

减压塔空塔喷淋技术与应用

论述了减压拔出率的影响因素和提高减压拔出率的技术措施,包括模拟方法改进与工艺参数优化、高效低压降填料和塔内件、空塔喷淋传热技术,通过改造实例说明了空塔喷淋传热技术设计方案和实施效果。在减压塔顶循段采用双层实心锥喷淋代替原填料和内件,可以显著降低减压塔压降,显著提高减压塔拔出率,减压塔顶绝压由1.9~2.2 kPa降低到1.3~1.5 kPa,减压渣油500℃馏出量平均值由5.1 mL降低到4.06 mL。

塔壁导热对钢结构间接空冷系统流动换热性能的影响

文章探究塔壁导热对钢结构空冷塔浮升力和流动换热性能的影响,建立塔壁导热对钢塔输运性能影响的理论模型;以2×350 MW热电联产机组配置一座钢塔为工程实例,开展数值模拟计算并与混凝土塔进行对比分析。结果表明:塔外蒙皮条件下的钢塔导热性能,远高于塔内外均置蒙皮下的钢塔和混凝土塔;塔外蒙皮条件下的钢塔导热对空冷系统浮升力将产生小幅度影响;任意塔壁导热条件下,可以忽略塔壁导热对系统整体换热性能的影响,然而环境风效应下,背风区域局部换热性能将受到一定的影响。

典型侧风下喷嘴十字布置的喷淋方案对空冷塔冷却性能的影响

针对侧风会改变空冷塔内部及其周围的空气动力场,为了研究侧风下喷淋预冷对空冷塔换热性能的影响,建立了空冷塔的半塔数值仿真模型,研究了典型侧风风速4 m/s下120 m高的自然通风空冷塔在喷嘴十字布置下换热性能的变化规律。结果表明:侧风与喷嘴十字布置的夹角(即侧风风向)对喷淋冷却效果影响较大,在夹角为45°时喷淋液滴有效蒸发比和半塔的换热量都达到最大值分别为69.7%和58.8 MW,此时单位质量喷淋水量对空冷塔的换热性能提升最好,空冷塔单位换热量的最大值为2.3 MJ/kg;通过喷淋适应环境侧风的调控,与未喷淋时相比,空冷塔的全塔换热量提高了8.6%(由108.4 MW提高到了117.7 MW),出水温度降低了0.8℃,为侧风下空冷塔预喷淋系统的全塔喷嘴布置优化提供指导。

叉流热源塔传热传质模型的建立及实验验证

热源塔作为新型的热质交换设备,在热源塔热泵机组运行过程中起着重要作用。其在冬季运行时从空气中吸收热量,为热泵机组提供低品位热量。热源塔与冷却塔在传热传质上存在一定异同点,指出了冷却塔与热源塔在传热传质上存在热阻、液体物性、潜热换热量比例、循环水/液体流量、飘液对系统的影响、热量传递方向和换热量大小等方面的差异。根据热源塔与冷却塔差异建立叉流热源塔传热传质数学模型,并采用实验验证模型的准确性。结果表明叉流热源塔潜热百分比低于35%,模型结果与实验结果相比换热性能误差低于10%,该模型能够较为精确地对叉流热源塔换热性能进行模拟。

喷淋工况下闭式热源塔传热特性

建立了闭式热源塔的数学模型,利用MATLAB自编程序,实现了对喷淋工况下热源塔的数值模拟,并将计算结果与实验结果进行了比较。利用程序得到了喷淋工况下的闭式热源塔内喷淋溶液、载热流体、空气焓值的分布,结果表明:塔内空气焓值呈线性分布,翅片换热器上半部分换热效果比下半部分好,塔的中部位置附近最先出现结霜现象,空气干球温度高于5.1℃,相对湿度高于75%,闭式热源塔热泵系统没有结霜风险,可以停止喷淋泵,有助减少热泵系统的运行能耗。

热源塔传质特性的分析和实验研究

通过分析供冷/热设备的特点,指出了热源塔热泵供冷/热的优异性。对热源塔中不同进口空气参数和不同进口溶液温度下传质的4种模式进行了理论分析,并对叉流热源塔在不同进口参数时潜热百分比、进出口空气含湿量差和换热量的变化规律进行了实验研究。实验结果表明:进口溶液温度从-2℃升高到4℃,潜热百分比从27%降低到无潜热交换;提高风量和进口空气温度能同时满足降低潜热百分比和增加总换热量的目的;溶液流量从2.9 L.min-1上升到6.4 L.min-1,潜热百分比从15%升高到28%,系统的换热量也随之增加近50%。实验数据表明热源塔换热中潜热百分比基本上小于30%,为溶液浓度控制和溶液再生提供了实验依据。

填料型叉流热源塔不同运行模式下换热性能实验分析

对现有的供冷/暖设备的优缺点进行分析,指出了热源塔热泵系统供冷/暖的优异性。对热源塔热泵系统中的关键设备热源塔进行理论分析,构建了填料型叉流热源塔实验系统,对其在冬季和夏季运行模式的换热性能进行了实验分析。实验结果表明:在冬季辅助供热模式下,当热源塔进出口溶液温差为3℃时,其室外空气温度与进口溶液温度的差值为6℃,换热量为0.58kW。在夏季辅助供冷模式下,其室外空气温度与进口水温差值为6℃时,换热量达到2.65kW。实验结果显示,热源塔在夏季辅助供冷与其在冬季辅助供热相比,换热量高达4倍左右。

逆流热源塔传热传质模型建立与凝水调节的可行性

为探讨通过调节运行参数对热源塔内凝水量进行控制的可行性,在建立逆流热源塔内溶液与空气间热质传递数学模型并对其验证的基础上,深入研究了以乙二醇水溶液为工作介质热源塔的入塔空气湿度和入塔溶液温度对塔内凝水量的影响规律.结果表明:当热源塔入塔空气含湿量从4.9 g/kg减小至2.2 g/kg时,塔内凝水量从1.98 g/s减小至-0.40 g/s;当入塔溶液温度从-5℃升高到-1℃时,塔内凝水量由0.56 g/s减小至-0.07 g/s.通过降低入塔空气湿度或者提高入塔溶液温度,可减少热源塔内凝水量,甚至实现溶液浓度再生,从而为减少系统溶液再生需求,高效解决热源塔热泵的溶液再生问题提供了新思路.

具有预凝功能的新型热源塔的构建及模拟

针对现有开式热源塔冬季运行时塔内溶液吸湿量大从而影响系统安全运行的问题,提出了一种具有预凝功能的新型热源塔结构.对该新型塔的运行过程进行了理论分析,在对横流热源塔和翅片盘管进行建模和实验验证的基础上,进一步构建了新型塔的数学模型,并对比研究了新型塔和普通塔在不同环境湿度下的传热传质特性.结果发现,随着环境湿度由90%降低到60%,新型塔的换热量相比于普通塔增加了10.9%~12.5%,吸湿量减少了55.2%~76.3%,且随着环境湿度的增加,新型塔吸湿量的增加速率更为缓慢.当环境湿度为40%时,溶液处于再生工况,新型塔的再生量增加了64.3%,证明了新型塔在缓解热源塔内溶液吸湿问题有明显的优势.

气粒两相流与夹套耦合传热的数值模拟

采用夹套对造粒塔内的气粒两相流体进行冷却是一个既有多相流对流换热、单相流对流换热,又有固体导热不同流体之间相互作用的复杂过程。采用分区耦合的计算方法对该过程进行模拟,获得了造粒塔和夹套内详细的温度分布。考察了冷却水入口温度、冷却水总量和3段夹套的冷却水比例对造粒塔内温度的影响。结果表明,冷却水入口温度显著影响造粒塔内的温度,冷却水总量影响次之,3段夹套的冷却水比例对造粒塔内温度的影响较小,且3种因素对提高传热系数均无显著影响:夹套合适的操作条件为冷却水总量2667kg/h,冷却水入口温度310K,3段夹套的冷却水比例为5:3:2。

二维塞式喷管再生冷却换热的数值模拟

为了解塞式喷管再生冷却的换热特性 ,建立了二维型面塞式喷管计算模型 ,采用数值模拟的方法 ,研究了不同工况下塞式喷管的流场和换热特性。计算中 ,假定塞式喷管中的流动为冻结流动 ,考虑燃气向壁面的对流换热和辐射换热 ;采用二阶迎风格式离散控制方程 ,及 DO( Discrete Ordinates)模型离散求解辐射换热方程 ,水蒸气的吸收系数根据 Leckner公式计算。计算结果表明 :内喷管的受热情况最严重 ,需要重点考虑 ;塞锥的热防护随工作状况而改变 ,地面工况下塞锥的受热最严重 ,随着压比的升高 ,塞锥的受热逐渐减轻 ,最后不随环境压强而改变 ;

具有预凝功能的新型热源塔运行性能的实验研究

为解决现有开式热源塔冬季运行时塔内溶液吸湿量大而影响系统运行安全的缺陷,本文设计了一种具有预凝功能的新型热源塔结构,分析了新型塔的运行过程,并对比研究了新型塔和普通塔在不同进口溶液温度、空气流量和溶液流量下的运行性能。实验结果表明,新型塔具有更强的换热性能和更低的溶液吸湿性。进口溶液温度由1℃上升到3℃时,新型塔的换热量相比于普通塔增加了0.62~0.24 k W,溶液吸湿量平均减少了0.13 g/s;空气流量由1.41 kg/s升高到2.17 kg/s,新型塔的换热量相比于普通塔增加了0.79~0.84 k W,溶液再生量平均增加了0.1 g/s;溶液流量由0.36 kg/s升高到0.68 kg/s,新型塔的换热量相比于普通塔增加了0.57~0.63 k W,溶液吸湿量平均减少了0.11 g/s。

低温高湿工况下热源塔换热特性实验研究

为了确定冬季低温高湿工况下开式热源塔与闭式热源塔的换热性能差异及影响因素,建立了热源塔热泵实验平台。定义吸热效率η表征热源塔换热过程热力完善度。实验研究了冬季空气干球温度2~10℃、溶液进口温度-10^-2℃、相对湿度60%~100%、风量1 400~4 400 m^3/h范围下,各参数对开式和闭式热源塔吸热效率的影响以及换热性能差异。结果表明:吸热效率均随溶液进口温度、相对湿度和风量的增大而增大,随空气干球温度的增大而减小;溶液进口温度对吸热效率均影响最大,相对湿度的影响最小;开式热源塔和闭式热源塔的吸热效率分别为0.26~0.55、0.16~0.35;开式热源塔比闭式热源塔吸热效率平均高35%,溶液换热温差高1.0~2.0℃。开式热源塔更适合南方低温高湿环境,但需综合考虑溶液飘洒和浓缩的问题。