逆流式空气湿化器加湿性能的实验研究

为了详细研究HAT循环关键部件湿化器的加湿性能, 改进设计并搭建了适于利用激光PDA研究湿化器内部流场特性的逆流喷雾式空气湿化器实验系统。通过该实验系统测量了湿化器本身结构和喷雾场带来的总压损失。在不同进口气流温度、流量和相对湿度以及不同进口水温度和流量等工况下,测量湿化器内气流和水出口温度、水滴蒸发量、气流相对湿度沿湿化器高度的分布等,分析了进出口参数对湿化器加热、加湿性能的影响。设计加工了可以分开测量气相和液相温度的热电偶,并测量了湿化器几个位置的气相和液相的温度。研究发现较大的气液逆流速度有助于传热、传质,但会带来较大总压压损,且气流会带走大量小水滴进入回热器和燃烧室吸收高品质的热,从而降低系统效率。水温的升高和增大水气比有助于加热和加湿。在喷嘴出口,水、气有较大的温差。远离喷嘴后,水、气温差逐渐减小,且在某个位置水、气温度都会低于进口气温。

逆流喷雾式饱和器内湿化过程的实验研究

对逆流喷雾式饱和器内部空气的湿化过程进行实验研究,实验中不仅测量了饱和器进出口湿空气的相对湿度、温度和水的温度,而且也测量了饱和器内部几个高度截面上湿空气的相对湿度和气相、液相的温度。根据实验测量的湿空气的相对湿度和温度,计算出了饱和器内湿空气的含湿量和测量高度间湿空气的加湿量。由实验结果可见,随水气质量比的增大,饱和器出口湿空气的温度和温升也相应增大。湿空气的含湿量和水的蒸发量、出口温度随进口水温升高、水气质量比增大而增大。在所有实验工况下,饱和器出口湿空气接近或达到饱和。随空气速度增大水滴逃逸量增大。总体上饱和器内部下部主要是加湿进口空气,上部是加湿和加热空气。

逆流喷雾式饱和器内两相速度场的实验研究

应用三维粒子动态分析仪(PDA)和二维粒子速度分析仪(PIV)对逆流喷雾式饱和器内湿化过程的气液两相流流场进行了实验测量。通过稳态和瞬态速度场的测量结果,获得了饱和器内各点上水滴的三维平均速度、平均粒径和平均体积流量,以及饱和器中心线上的测量区域内水滴的瞬态速度分布和流线,给出了逆流喷雾式饱和器内液相水滴的三维平均速度、平均粒径和平均体积流量的分布规律,揭示了其内部流动的高紊流特性。

HAT循环逆流式湿化器的热力性能实验研究及冷却数计算

在理论分析湿化器内部传热传质机理的基础上,进行了湿化器总体热力性能试验,得出了在不同实验工况下,各测量参数对湿化器热力性能的影响规律,同时计算了冷却数,得出了其变化规律。结果表明:随水气质量比的增大,湿化器出口湿空气的温度、温升和出口水温都增大,而冷却数减少。在同一水气质量比下,随进口水温升高,出口湿空气温度、温升和出口水温都增大,冷却数减少。在各实验工况下,湿化器的出口湿空气都具有很高的相对湿度,达到或接近饱和状态。冷却数降低对系统有利,但不是越低越好,应该优化选择最佳值。

HAT循环饱和器数学模型及实验研究

在分析饱和器内的传热传质过程基础上,建立了一维数学模型,并通过引入广义传质系数CC,简化了饱和器的计算过程。经实验验证表明该模型具有较好的精度,可以比较准确的模拟饱和器内加湿过程,并且对含有填料的饱和器也具有通用性。通过计算得到的饱和器性能曲线图对设计和研究饱和器工作性能和传热传质规律有较大帮助。

逆流式空气湿化器实验系统的研制

增湿湿化器是HAT循环的关键部件,本文利用相位多普勒分析仪DualPDA(PhaseDopplerAnalyzer)详细测量湿化器内气液两相流场和内部温度场、相对湿度分布等,掌握传热传质机理以及研究分析影响湿化器性能的主要因素,从而进一步研制设计和改进、完善了湿化器实验系统。

300MW汽轮机末级空心静叶内湿蒸汽二相流动与水滴沉积规律研究

基于利用控制容积法求解Reynolds时均的N-S方程、κ-ε湍流模型和Lagrange方法等模型,分析了空心静叶栅内部的二维湿蒸汽汽液两相流场和不同粒径的水滴沉积规律、沉积位置,同时在沉积位置开2种宽度、3个方向和不同数量的缝隙分别分析了抽吸和吹除两种方法对叶栅通道流场的影响以及去湿效果。

逆流式空气湿化器热力性能的效率分析

为了详细研究HAT循环关键部件湿化器的热力学性能,用分析的方法定义了湿化器的效率的概念,并结合实验得出了不同进口参数,如湿空气含湿量、水气比和进口水温(水气温差)对效率的影响规律,为提高湿化器性能和确定合理的运行工作状态提供了依据。

逆流式喷雾场中气液两相流温度测量装置

针对逆流式气液喷雾场的特点,设计了可以同时测量气液喷雾场两相温度的热电偶测温装置。通过光脉动颗粒测试仪,对有无真空泵抽气作用的2种气液分离效果进行了对比验证。在对光强信号波形图信号分析后,实验结果表明:装置增加滤网后能够有效地阻止液滴进入,选择合适的滤网配合真空泵等速抽气测量,可以达到很好的气液分离效果,内部保持无粒子波动信号,从而测出气相温度,而防护罩上方的热电偶可以直接测量液相温度。

HAT循环饱和器工质计算分析及效率

饱和器是HAT循环中的关键部件,对其性能的认识关系到整个系统的性能分析。运用的方法,计算了饱和器工质湿空气和水的值,分析了不同参考点的温度和湿度对值的影响规律,以及物理和化学扩散随湿空气温度的变化情况。通过建立饱和器平衡模型,采用了目的效率作为饱和器效率。计算结果表明：湿空气值随参考点的温度和湿度变化规律为：先减小,直到最低点为零,然后不断增加,值始终大于(等于)零,并且与参考点参数差距越大,值越大。当湿空气温度增加,物理所占比重减少,而化学扩散的比重增加,在到达一定温度后,化学大于物理。

HAT循环饱和器性能的分析

饱各器是HAT循环中的关键部件,对其性能的认识关系到整个系统的性能分析。由于饱和器内存在复杂的气液两相流动和相互间的传热质过程,其性能与很多参数有关,因此用一个或多个指标从一个或多个方面来评价饱和器性能问题一直是在研究的问题。本文使用了分析的方法,建立了饱和器衡模型,分析了内部损失,提出了性能评价的方法和4个评价指标:热力学完善度、效率、损系数和流密度变化率,通过这些评定准则可以对饱和器用能水平作出评价,为今后饱和器的设计和性能分析提供了参考。

空心静叶栅沉积水滴的去除方法和分析

基于利用控制容积法求解Reynolds时均的N-S方程、k-ε模型和Lagrange方法等模型,分析了空心静叶栅内部的二维湿蒸汽汽液两相流场和不同粒径的水滴沉积规律、沉积位置,同时在沉积位置开2种宽度、3个方向和不同数量的缝隙分别分析了抽吸和吹除两种方法的去湿效果,并且根据计算的结果对各工况进行了效率分析。通过流场分析结果表明:开缝隙方向尽量要和当地的流速方向一致且缝隙宽度不能太大,这样缝隙内就较好的流场,且吹除方法可以有效地减少水滴的沉积,但通过效率分析抽吸方法比吹除方法效率高,从减少水滴沉积和能量损失两方面考虑,抽吸方法更好一些。

图像处理技术在低浓度气固两相流测量中的应用

利用高速相机对分叉管道内低浓度的气固两相流动进行了图像采集。通过Matlab的图像处理技术分析得到某时刻二维平面上固体颗粒的粒度分布,并且得到该面上不同量级粒子的个数,以及利用图像处理的重叠技术,分析得到固体颗粒与壁面碰撞前后的运动轨迹。为今后进一步研究管道内气固两相流动的运动规律提供参考。

高速摄影仪研究单水滴运动的实验初探

雾化水滴的蒸发过程是非常复杂的物理过程,涉及到动量、热量和质量的传递以及输运等复杂过程。本文针对三维激光多普勒仪器PDA在测量雾化水滴中要求球形度高的缺点,设计搭建了单水滴生成器,利用高速摄影技术研究了单水滴在不同空气速度和水滴孔径情况下的运动规律,解决了测量中遇到的一些问题并开发了相应的图像处理软件,为今后进一步详细实验研究单水滴或多个水滴的蒸发过程提供了参考。

基于合成气的固体氧化物燃料电池混合发电系统的压力特性分析

基于合成气的固体氧化物燃料电池混合循环（IGFC/CC）是一种清洁高效的煤炭发电技术。介绍了基于Aspen P lus软件平台建立的IGFC/CC系统模型,对IGFC/CC系统进行模拟及性能分析。分析了SOFC的工作压力（0.3~1.2 MPa范围内）对系统发电效率的影响,给出了高温SOFC的最优工作压力范围,认为当压力约为1.0 MPa时具有最高的发电效率。