晃荡条件下氮膨胀液化过程冷箱运行可靠性

为了验证LNG-FPSO液化工艺及其核心设备——液化冷箱在海上晃荡条件下运行的可靠性,建造了小型撬装天然气液化装置,并通过冷箱的纵荡和横摇实验,对不同工况下板翅式换热器、膨胀机和分离器的工作性能及整体工艺系统的运行效果进行了分析。结果表明,晃荡条件下冷箱运行可靠,设备具有较强的抗晃动能力,带预冷的氮膨胀液化工艺可以适用于目标气田的海况;膨胀机水平安装可以减小晃荡的影响;横摇会提高气液两相分离过程的平衡程度及液相的蒸发率;横摇是对FPSO装置影响最大的运动形式,将工艺设备布置在船体的中轴线上可以减小设备晃荡的幅度。

双相变换热器气液均匀分配特性及典型结构研究的新进展

介绍了低温两相流板翅式双相变换热器的结构和特点,回顾了板翅式换热器两相流体入口分配结构对其气液分配特性的影响.指出了传统的“先混合、后分配”方法的缺陷,基于单相流体易于均匀分配的物理特性,提出了“先分配、后混合”的新方法和新结构.应用该新方法和新结构于国产化的乙烯冷箱后,其冷端传热温差降低到仅为3 K.应用该新技术的宝钢等大型制氧装置中的新型高效冷凝蒸发器,其传热系数达到了925.1 W/(m2.K),比国际上最先进的指标提高了48.97%,产品性能优于国内外同类产品.

基于粒子群算法的内外翅片管换热器优化

粒子群优化算法(Particle Swarm Optimization,简称PSO)是一种新型的优化算法,今把PSO应用于内外翅片管换热器的结构尺寸优化,建立了物理数学模型,开发了C++程序。把体积作为优化目标函数,以换热面积和压降作为约束条件,对管子横向间距、纵向间距、管排数、外翅片间距、换热器在与热气流垂直方向的长度进行了优化,并与利用遗传算法的文献结果对比:在相同的设计参数和相同的优化变量搜索范围条件下,体积减小9.5%,重量减轻16%,优化计算时间减小一个量级,PSO应用于换热器优化设计优于遗传算法。

冷库冰水混合间接换热器的传热与流动特性

北方地区冬季寒冷漫长,夏季炎热,冬季储冰夏季利用有利于节能减排。利用冰水混合间接换热系统进行冷量交换,不仅节能环保而且空气质量明显提高。采用有限体积法商业软件FLUENT,应用SIMPLE算法对翅片管式换热器平直翅片的换热与流动特性进行数值研究,计算结果与试验结果对比分析。结果表明:数值模拟与试验偏差不超过15%;迎面风速均匀分布情况下,随着迎面风速的增加,换热系数和压降分别增加了133%和428%;平均场协同角随迎面风速的增加而增大,速度场和温度场的协同程度变差,对换热不利;在相同的空气体积流量下,迎面风速沿冰水流动方向呈逐渐降低的分布方式对换热有利。

用于跨临界CO_2汽车空调系统的板翅式内部换热器设计

介绍了跨临界CO2汽车空调用板翅式内部换热器的设计思路,并介绍了内部换热器计算所需的换热系数经验关联式,对换热器的安全性做了分析并通过了水压实验。

HFC134a系统中回热器内部结构研究

回热器已在R744系统中广泛使用,但是目前业界对HCFC134a系统所使用的回热器研究并不充分。利用空调系统台架试验以及EES编程的仿真模拟,考察了不同工况下肋片数及内部分配方式对回热器换热性能的影响,建立的模型仿真结果与试验结果误差在±10%以内。研究结果表明,液内气外型回热器对肋片数量变化较为敏感。当肋片数从3增加到7时,液外气内型回热器的换热量增加了约14%,而液内气外型回热器的换热量增加了约50%。在相同气液分配体积的情况下,液外气内分配方式较液内气外分配方式的回热器换热量大了约4%～7%。

并联管路气液两相流量均布特性数值模拟研究

为了确保大型液化天然气(LNG)板翅式换热器冷箱并联管路流量均布性,基于计算流体力学(CFD)方法,根据实际板翅式换热器冷箱并联管路的形式,简化并建立了并联管路物理模型,模拟研究了气液两相流的流量均布特性。研究结果表明:当气液两相流速固定时,增加两相的体积含气率会先降低后提高流量分配的均匀性;当两相的体积含气率固定时,流量分配均匀性随流速的增加而变好。不同管路布置方式对并联管路流量分配影响不同。为提高并联管路流量的均布性,当管道水平布置时,优先考虑水平上进下出式;当管道垂直布置时,优先考虑垂直向下流入式。上述研究成果将为大型LNG板翅式换热器冷箱并联管路运行参数和布置方法的设计提供重要的理论依据。

内纯化器试验平台内部冷头换热研究

为了更好地研究内纯化器的传热传质性能,搭建了内纯化器模拟试验台。对内纯化器模拟试验台进行了简单介绍,着重讨论了内纯化模拟试验台冷箱部分G-M制冷机冷头换热形式对换热的影响,并对其进行了数值模拟。比较了绕管式换热和换热罐两种不同换热形式的换热效果,最后,选择了一种安装方便、换热效果满足要求的换热形式。

不同热边界条件下板翅式换热器轴向导热对换热的影响

基于MATLAB编程,采用分布参数法构建了逆流板翅式换热器的二维计算模型,并与Claude循环氦液化器中多股流板翅式换热器的实验结果进行比较,数值结果和实验结果的吻合程度很好。研究了轴向导热对板翅式换热器换热能力的影响,发现考虑轴向导热的有效度相较于不考虑轴向导热降低了21.8%,且由于轴向导热将隔板冷端和热端的绝热边界条件施加的影响向换热器计算域内部传递,引发了换热器入口区域流体温度的畸变。而在隔板的冷端和热端分别采取定壁温或定热流的边界条件时,流体入口区域温度畸变几乎消失。在考虑轴向导热时,与隔板两端绝热边界条件相比,定壁温边界条件有效度增加35.8%(εc)和31.7%(εh),定热流边界条件有效度增加22.8%(ε)。

寒区畜禽舍空气内循环除湿系统设计与试验

针对北方冬季密闭畜禽舍普遍存在的舍内湿度大、传统除湿方法成本高的问题,设计了一种以翅片管换热器为核心部件的自然冷凝式节能除湿系统,利用北方冬季寒冷的舍外自然条件使制冷剂充分制冷后循环引入翅片管换热器中,依据冷凝原理实现舍内高湿气体冷凝析湿。该除湿系统实现舍内空气内循环除湿,减少直接或间接通风除湿造成大量的热量损失。利用湿空气理论计算除湿速率,通过在密闭试验舱进行试验测试来验证换热除湿系统的工作性能。结果表明,翅片管换热器有效换热面积、舱内空气和制冷剂初始温差、风机风速和制冷液流量对除湿速率和舱内降温有着正向影响。风速为1 m/s、平均初始温差约为33℃情况下,在约为36 m^(3)的试验舱内平均降温为4.67℃,平均除湿速率约为2.69 kg/h。在有效换热面积为18 m^(2)的换热器除湿试验中,空气与制冷剂的质量流率比为0.31、0.63和0.95时,能效比分别为5.63、12.25和11.03,表明换热器存在热交换能力的上限,能效比不能随风机风速增大而持续增加,可为除湿系统的节能调控提供参考。该系统充分利用了东北寒区冬季舍外自然低温,除湿和节能效果明显,可为解决北方冬季畜禽舍除湿和节能之间矛盾提供有效途径。

相变蓄冷换热器性能的实验研究

为了提高相变蓄冷换热器的换热效率及其在太阳能空调系统的适应性,本文基于太阳能空调实验系统,研制了一种新型管肋式相变蓄冷换热器。并在典型工况下对单个换热单元进行了蓄冷、释冷循环试验。研究表明,单个换热单元能够在约80分钟完成相变过程。在稳态运行工况下,该新型管肋式相变蓄冷换热器的蓄冷功率可达4 kW,可以满足太阳能空调实验系统对蓄冷装置的设计要求。

内直筋散热器钢管的冷拔试验

冷拔内直筋散热器钢管的难点是在拔制过程中凸筋高度充填的同时伴随着凸筋被拉缩。本文通过试验,分析了筋底壁厚压下率(ε％),壁径比(δ_0/D_0)、齿高比(K)及摩擦条件诸因素对凸筋高度充填和凸筋拉缩的影响及它们之间的关系。

跨临界CO_2汽车空调内部换热器研究

在跨临界CO2汽车空调系统中,内部换热器是主要的传热部件。本文提出螺旋肋片套管式内部换热器这一设想;并对其换热特性进行数值模拟分析,与光滑套管式换热器及直肋片套管式换热器的换热性能相比,螺旋肋片套管式内部换热器的换热效率分别提高44.18%和16.4%;最后对所提出的内部换热器的结构强度进行计算分析。

两种新型中冷器纵向内翅片强化换热管的分析

翅片管是一种强化换热的有效手段 ,在紧凑式换热器中翅片管已经得到了广泛的应用。但是波纹状纵向内翅片管却少有见报道。针对两种新型压缩机中冷器用的波纹状纵向内翅片高效换热器管 ,在实验研究的基础上用热力学第二定律对它们进行了火用分析 ,得出了一些有益的结论 。

乙烯装置改造冷区工艺设计

论述了福建乙烯装置脱瓶颈分离冷区改造的工艺设计。对分离改造最复杂的裂解气深冷和脱甲烷系统及二元制冷和丙烯制冷系统、碳二分离系统的改造设计进行了说明,突出了深冷系统的关键设备新冷箱的设计特点及冷区塔系统改造方案。装置开车成功表明国产化乙烯工艺技术更完善和成熟。

内置扰流柱的人字形板式换热器的数值模拟

设计了一系列具有不同尺寸扰流柱的人字形板式换热器,基于COMSOL软件研究其传热效率。应用了冷热双通道模型,并创新性的提出了在人字形纹波中间添加空心的扰流柱。通过数值模拟方法研究了冷热双通道模型中的多物理场(流体流动和温度)。仿真结果表明,扰流柱可以减小通道两侧速度较小的流动区域,从而使温度传递更加均匀。此外,内置扰流柱的通道出口处的压力损失很小。为了进一步降低压力损失,可以在出口处不设置扰流柱。同时,与传统板片相比,内置扰流柱板片可将传热效率提高3%。

热源塔的研究与发展

主要介绍热源塔的设备结构特点及其工作原理,以及热源塔的翅片换热器结构参数和防冻溶液的影响和在干工况、湿工况、及霜工况下的传热传质原理。通过分析,认为热源塔热泵系统是一种一塔两用、高效节能的新型实用技术。这项新型系统尤其适用于夏热冬冷地区,不仅解决了空气源热泵系统冬季结霜以及地源热泵系统使用受限的难题,值得我们深入的研究以及推广。

燃料电池发动机冷启动进气预热系统性能研究

为了分析冷启动过程中质子交换膜燃料电池发动机的空气加热系统的工作性能,采用ε-NTU方法和CFD仿真技术得到了双流程换热器内部的温度分布,研究了冷却液温度和流量对整体散热器的换热性能的影响。通过比较发现模拟值与测试数据的误差小于10%,表明仿真模型和采用多孔介质模型的研究方法的可行性。根据仿真结果,采用遗传算法得到了该系统采用的铝制散热器的冷却液的最优参数组合,研究结果为优化空气预热系统,提高散热器的冷却效率提供了指导。

液氧过冷用热交换器的热力设计

研究了液氧过冷器的换热性能,并对过冷器的结构型式和所需要热交换面积进行了设计计算。过冷器采用液氮作冷却剂,液氧释放的热量由液氮来吸收,从而将液氧过冷到一定温度。主要对列管型换热器进行了设计计算,并用FLUENT流体类软件对设计结果进行模拟,根据模拟结果,考虑采用强化换热措施。

带内流道的板翅式换热器散热特性

针对目前对带内流道的板翅式换热器研究较少及其散热量计算误差较大等问题,基于空气、热流体及散热器三者耦合的基础,构建了带内流道的板翅式换热器散热特性的仿真分析模型以及小型风洞实验系统;结果表明,构建的仿真分析模型在空气速度为1 m/s、入口温度为25℃的冷却条件下,其散热量随热流体流量的增大而增加,直至流量为3 L/min后趋于稳定,该模型的数值分析结果与实验结果最大偏差在5%以内.实验验证之后,探索了换热器的散热性能与流道分级数的作用关系;结果显示,采用4级结构内流道的散热器散热性能最好,温度均匀性最佳,但其内流道的最高温度仍低于热流体的入口温度22 K,这表明了在仿真分析中同时考虑空气、热流体及散热器三者耦合作用的必要性.