降温过程中LNG板翅结构应力耦合模拟

为保证大型LNG冷箱降温过程中板翅式换热器结构安全可靠,建立了板翅结构应力耦合分析模型,采用热-结构直接耦合模拟方法,分析了降温过程对板翅结构应力的影响规律.结果表明:翅片和隔板钎焊接头处为结构最易破坏区;温差对板翅结构应力影响较为明显,并随温差增大而增大;当温差小于10 K时,对流换热性能对板翅结构应力影响较小;当温差相等时,降温速率对板翅结构应力影响较小.     

钠冷快堆蒸发器流致振动试验件可行性分析

钠冷快中子反应堆使用的钠水蒸汽发生器采用直管管壳式换热器结构,包括蒸发器和过热器2个组件。在蒸发器组件中,液态金属钠流经壳侧,并与管侧流动的水进行逆向换热。管侧流动的给水被加热为过热蒸汽过程中,经历沸腾与传热等过程,如果蒸发器组件结构设计不当,极易发生管束流致振动并诱发换热管疲劳破损,引起严重钠水反应,影响设备安全和反应堆正常运行。本文对钠水蒸汽发生器中蒸发器组件管束流致振动试验件进行可行性分析论证:采用相似分析方法分析与试验件设计相关的相似准则,初步确定试验件缩尺比例以及试验介质参数;基于相似分析将试验件与蒸发器组件原型样机对比,确定简化的模拟试验件基本结构形式;建立蒸发器试验件简化CFD模型,模拟分析其流场特性和换热管模态特性;论证10组简支的简化蒸发器组件流致振动试验件的可行性,为后续开展流致振动试验奠定基础。     

直接式污水源热泵机组两换热器的设计计算

在直接式污水源热泵系统中,污水满液式蒸发器和冷凝器的正确合理的设计是系统安全高效运行的关键.文章基于污水的流动阻力与换热特性,阐述了直接式污水源热泵系统中的污水换热器(冬季蒸发、夏季冷凝)的设计方法,以及管排的优化布置方式,编制了相应的设计程序,并结合实际算例给出了污水换热器的热工设计和管排布置的要点和设计所需的重要参数.结果表明:换热管污水侧为光管,无强化措施,增大流速不但可以提高对流换热系数,而且可以抑制污垢热阻稳定值;增加污水的流程数可提高流速进而改善换热,污水蒸发器和冷凝器中的污水以4流程为宜,且管排布置方式可分为水平布置和上下布置两种;提高污水换热器的整体性能,关键在于如何强化污水侧换热系数和减小管内污垢热阻.     

新型锥形孔折流板管壳式换热器数值模拟研究

针对传统弓形折流板管壳式换热器存在换热死区以及横向管束振动大等问题,提出一种新型锥形孔折流板管壳式换热器,建立锥形孔折流板换热器物理模型,应用Fluent对其进行数值模拟,研究换热器壳侧流体不同流速对换热器流场与温度场的影响。并将其结果与传统弓形折流板换热器进行比较,结果表明:锥形孔折流板换热器壳侧流体对管道横向冲刷作用较小,且换热死区面积占比较传统弓形折流板换热器小,换热效果较弓形折流板换热器好。     

水平矩形通道内开孔折流板强化换热的实验研究

Re数在500～15000范围内，对矩形通道内交错布置多个开孔折流板的强化换热特性进行了实验研究，分析了开孔密度对通道强化换热的影响，并与设置不开孔折流板通道的实验结果进行了对比分析．实验结果表明：开孔折流板具有较好的强化换热效果，随着雷诺数Re的增加，换热效果逐步增强；同未开孔折流板相比，开孔密度为2．51％的折流板的强化换热效果最好，在测试的Re数范围内，其平均Nu可以增加59％，最大可以提高到2倍．最后，在实验数据基础上，关联得出了一个换热准则关联式，可以用作开发新型换热器的设计计算依据．     

强化管壳式热交换器传热的实验研究

对不同壳侧结构的管壳式热交换器壳侧流动的流型、流阻及其传热特性进行了实验研究。实验表明 ,直挡流板的壳侧流道由于存在滞留区 ,流阻高且不利于换热。螺旋板的壳侧流道的Nu比直挡流板高 79% ,而具有螺旋板和多孔介质组合的壳侧流道的对流换热系数比直挡流板高 94 %。同时得到了最佳螺旋角为 4 0°,多孔介质的最佳孔隙率为 0 985。     

以蒸汽和R245fa为介质的有机朗肯循环蒸发器设计及测试研究

文中介绍了一种适用于热源及工质均发生相变的换热器分段设计方法,筛选了相应的关联式.使用该方法,对一台以饱和蒸汽及R245fa为换热介质的有机朗肯循环蒸发器展开设计,蒸发器热负荷为3.6 MW.为验证设计的准确性,对该换热器进行实验测试,在设计工况附近测得蒸发器的热负荷及综合换热系数仅比设计值低2.6%和9.1%,表明本文所使用的设计方法可行,选用的关联式精度较高.研究结果同时表明,以饱和蒸汽为热源的蒸发器换热窄点在换热器的进口或出口处,而不是在工质的泡点处.忽略单相(过热和过冷)段的换热面积,将为设计结果带来较大偏差.     

R744系统管翅式蒸发器换热性能的优化

基于稳态分布参数法,建立了R744系统管翅式蒸发器模拟程序,计算分析了管内制冷剂侧换热系数和压降梯度沿管长的变化特点;通过对管翅式蒸发器结构参数进行敏感性计算分析,得出了传热系数、换热量、制冷剂侧压降以及冷重比等参数与蒸发器主要结构参数之间的变化关系.优化后的管翅式蒸发器在换热量基本相同的情况下,空间体积缩小了24.86％,传热系数提高了5.17％,单位面积换热量提高了15.58％.     

带分液结构蒸发器的性能研究

提出一种新型的蒸发器,在平行流的联箱中设计带分液小孔的隔板,利用其气液分离作用对蒸发区的制冷剂干度进行调控.建立了分液蒸发器的计算模型,并进行实验验证,结果表明传热系数和压降的偏差在±30%以内.分析了不同管程分布对分液蒸发器性能的影响,结果表明管程对性能的影响较大.     

折流板几何结构对换热器性能影响的数值模拟

应用标准k-ε湍流方程模型,使用压力修正的SIMPLE算法进行求解,对弓形折流板不同几何结构下换热器壳程的流动和换热性能进行了数值模拟,并对计算结果进行了分析.结果表明:换热器入口速度的增加会使折流板之间的高温区域减少、流动死区面积减少、换热器的有效换热面积增大;随着折流板间距减小,换热器的换热量随之增大,但是换热器的压降却明显增加,折流板换热器压降均随空气入口速度的增加呈递增趋势且会影响综合换热性能;折流板高度的增加对换热量有明显增大的作用,但是折流板增高会使壳程压降升高,从而造成了换热性能指标的下降.     

双吸离心泵叶轮空化流动预测的数值分析

基于CFD数值模拟和外特性试验并重的方法,结合RNG k-ε湍流模型、欧拉两相流模型和Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用非结构化网格和SIMPLEC算法,对一台单级双吸泵内的空化流场特性进行多工况下的定常数值研究,得到以下主要结论:不同流量泵内部空化发展速度不同,小流量发展速度较慢,各阶段空化数相对较小,大流量时空泡发展速度更快;液体流经双吸式叶轮结毂处与双涡壳隔板起始端时会产生液体之间或液体与固体之间的相互作用,导致流体液流角发生变化,出现脱流与漩涡,使这些位置及附近区域由于能量耗散造成压力减小,进而导致空泡析出;此现象在0.6Q_d工况下最明显,说明小流量工况液流角更易发生变化。     

平行流蒸发器制冷剂侧的换热性能研究

平行流蒸发器是紧凑型换热器,制冷剂在微通道扁管的传热与传质是一个复杂、但有应用价值的课题．本文针对某车38mm平行流蒸发器的实验研究发现：制冷剂体积流量为0．42L／min时,换热性能达到最佳;同时借助CFD（ComputationalFluidDynamics）数值模拟分析得知：在集流管处设置节流环,可以控制制冷剂在...     

固体粒子在蒸发器中的防垢性能研究

对固体粒子在蒸发器中的防垢性能进行了实验研究,研究结果表明,在蒸发器中引入固体粒子后,经长时间连续运行没有发现有结垢现象发生;同时可显著地强化传热,提高传热系数,其蒸发侧沸腾换系数要大大高于相应操作条件下的两相流沸腾换热系数;而且蒸发器壁温有明显降低,特别适合于热敏性物料的蒸发。工业试验表明,蒸发量随时间变化而呈正常波动,充分证明了固体粒子在蒸发器中的优良防垢性能,加入固体粒子后,可实现管内沸腾而     

考虑叶顶间隙的螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性

为揭示叶顶间隙对螺旋轴流式混输泵主流道内空化特性的影响,基于Rayleigh-Plesset方程的Zwart-Gerber-Belamri空化模型,采用SST k-ω湍流模型在不同空化阶段下对螺旋轴流式混输泵主流道内的空化特性进行研究,通过考虑叶顶间隙更为精准地揭示螺旋轴流式混输泵主流道的空化情况。结果表明:在叶顶处,除了流道内出现低压区和空泡外,在叶片吸力面表面也出现低压区和空泡分布;在临界空化阶段,叶轮进口以及叶片进口叶顶间隙处存在微弱的空泡分布;随着空化的发展,到断裂空化阶段,空泡分布区域由叶片压力面移动到叶片吸力面,说明叶顶间隙对混输泵主流道内的空化性能产生较大的影响。本文的研究结果可为螺旋轴流式混输泵空化性能的改善提供工程参考。     

Aerodynamic performance of high-turning curved compressor cascade with boundary layer suction

The impact of boundary layer suction on the aerodynamic performance of a high-turning compressor cascade was numerically simulated and discussed.The aerodynamic performance of a curved and a straight cascade with and without boundary layer suction were comparatively studied at several suction flow rates.The results showed that boundary layer suction dramatically improved the flow behavior within the flow passage.Moreover,higher loading over the whole blade height,lower total pressure loss,and higher passage throughflow were achieved with a relatively small amount of boundary layer removal.The integration of curved blade and boundary layer suction contributed to better aerodynamic performance than the cascades with only curved blade or boundary layer suction used,and the more favorable effect resulted from the weakening of the three dimensional effects of the boundary layer close to the endwalls.     

汽车空调38 mm平行流蒸发器翅片参数研究

采用CFD数值模拟及实验研究相结合的方法,分析38 mm平行流蒸发器翅片开窗角度、翅片间距、翅片布置对换热性能的影响,为38 mm平行流式蒸发器的优化设计提供理论参考.     

复合材料层合圆柱壳中振动功率流特性

基于Love壳体理论,根据壳体微元应力、应变关系推得壳体中的各内力和力矩,得到了复合材料层合圆柱壳的运动微分方程.对复合材料层合圆柱壳中振动功率流特性进行了研究,在不同周向模态和频率下,对外载荷输入壳体的功率流及其沿壳体的传播情况进行了分析.分析表明,各内力功率流沿壳体传播时相互转化,最后趋于确定值.结合各内力传播的功率流,从能量角度考察了波的传播特点,通过各内力功率流的比例来定量的确定壳体中不同波传播的成份.     

仪表板的结构-声灵敏度分析及声学优化设计

为了研究各铺层厚度对复合结构隔声性能的影响,设计出声学性能最优的仪表板.由结构-声场耦合有限元方程计算某复合仪表板各铺层厚度对其透射侧一点声压的灵敏度,根据结构-声学灵敏度结果,以仪表板透射侧一点的声压最小为优化目标,各铺层厚度为设计变量,仪表板总质量为约束条件,用修正的可行方向法优化1500Hz以内的声学性能.结果表明,与原单层镁质仪表板相比,优化后的镁合金复合仪表板重量减轻1.25kg.用结构-声耦合法计算二者的声学性能,透射侧总声压级由128.2dB下降至124.2dB,实现仪表板轻量化、低噪声的设计要求.     

基于场协同理论的重力错流式热管传热强化

针对传统重力式热管管外对流换热效果较差、携带极限制约传热性能的提高等问题,运用场协同理论,提出一种新式重力式热管的设计方法,以解决传统重力式热管冷凝段与外部流体场协同程度不均匀的问题。依据声速极限确定蒸汽腔的横截面积,依据蒸发段吸热与冷凝段放热基本平衡确定新结构蒸发段的最大长度,并给出重力式热管的最小壁厚和最小端盖厚度,该新式重力式热管具有能改善冷凝段场协同均匀程度的可供冷流体通过的内部流道。本文给出的错流式热管设计参数对于生产实际应用具有指导意义。