焦炉荒煤气物性参数的研究

为了解决焦炉荒煤气显热回收传热计算中物性参数缺乏的问题,在简单介绍了焦炉煤气的实际组成和热工计算用焦炉煤气组成的前提下,研究了常压下焦炉煤气黏度、导热系数和比热容3个物性参数。采用热工计算用煤气组分,分别选用合适的数学模型对焦炉煤气的物性参数进行分析与计算,推导出焦炉煤气物性参数的计算公式。结果表明:焦炉煤气黏度、导热系数、比热容这三者的计算值与文献值最大偏差分别为-4.02%,-4.88%,-4.89%,表明数学模型可以用在工程计算中。     

水平管油气两相段塞流及其传热特性

海底油气管道的冷却传热过程是结蜡、水合物等海洋石油工业流动保障问题的关键控制因素。采用电容探针与热电偶、热电阻等流动及温度测量手段对不同冷却条件下空气-油段塞流的流动参数和传热参数进行实验测量,分析了空气-油段塞流流动参数对传热特性的影响,并与空气-水对流换热进行对比。结果表明,空气-油段塞流对流传热系数主要受液相折算速度的影响,且冷却液温度越低,管底热流体黏度越大,导致热边界层越厚,传热系数降低;受黏性力及边界层影响,对流传热系数远小于空气-水;沿管壁周向,从管顶到管底的对流传热系数不断增大。提出了适用于冷却条件下的油气段塞流传热关联式和传热模型。     

施工条件下CO2泡沫压裂液的对流换热特性

引　言水力压裂是油气井增产、注水井增注的一项重要技术 ,在开发低渗透率油气田中压裂起到了关键性的作用 ,本来没有工业价值的油气田经压裂后可变为有相当储量及相当开发规模的大油气田 .在影响压裂成败的诸因素中重要的是压裂液及其性能 ,对于大型压裂 ,这个因素就更为突出 .压裂液的类型及其性能对能否造出一条足够尺寸的、有足够导流能力的裂缝有着重要的影响泡沫作为压裂液在 2 0世纪 70年代初获得广泛应用 ,通常为气体 (CO2 或N2 )与压裂液 (如水基聚合物羟丙基胍胶等 )的两相混合物 .由于它具有油层伤害低、返排能力强、滤失量小、用液效率高、黏度适当、携砂能力强等特点 ,在压裂液体系中占据了相当重要的地位 .目前在国外 ,泡沫压裂液占整个压裂液体系的 30 %～ 5 0 %压裂液的流变特性如表观黏度、流变参数、热稳定性、剪切稳定性等对于携砂能力、造缝能力以及管流压降的预测具有决定性的作用 ,将直接影响到压裂参数的选择、压裂效果的评估 .对CO2 泡沫压裂液流变特性的研究参见作者的另一文献[1] ,在此不作说明 .在影响压裂液流变特性的诸多因素中温度的影响巨大 ,而在泵注过程或裂缝中泡沫流体不断和地层岩石间进行...     

CONVECTIVE HEAT TRANSFER CHARACTERISTICS OF GAS IMPINGEMENT ON SMALL HEATED DEVICE IN LIQUID COOLANT BATH

Heat transfer characteristics of a small heated device have been investigated in a liquid bath with gas jetimpingement as function of gas flow rate,coolant temperature,liquid phsicochemical properties,heat flux,heat source size,ambient pressure and the distance between jet and heated wall.The experimental results show that the agitation of liquid caused by gas jet bubbles increases greatly therate of heat transfer,and the evaporation of coolant near the wall,which was due to the concentration differencebetween gas-liquid interface and bulk gas phase,gives additional enhancement of heat transfer.The rate ofevaporation related to the bubble growth was mathematically formulated.By using the simultaneous heat and mass transfer model,the convective heat transfer coefficient and masstransfer coefficient can be deduced from the experimental results.In addition,the local heat transfer coefficient and the distribution of evaporation heat flux on the smallheated surface are investigated mathematically and experimentally.     

基于热力学第二定律的ORC蒸气发生器性能优化

为了更深入地研究低温余热驱动ORC系统的设计与优化,建立了有机朗肯循环蒸气发生器主要热力性能计算模型,基于热力学第二定律,以蒸气发生器单位换热面积工质?升作为性能优化目标函数,选取了R245fa作为循环工质,在给定烟气进口温度以及保证循环工质在蒸气发生器出口为饱和蒸气条件下,对不同工况下的工质质量流速进行优化,并分析了在一系列换热管管径下,烟气入口温度、工质入口压力、管外对流传热系数、单根换热管烟气质量流量对目标函数及工质最优质量流速的影响。结果表明：工质入口压力与管外对流传热系数对最优工质质量流速影响显著,随着工质入口压力与管外对流传热系数的增大,最优工质质量流速增大,对应的换热管径减小;而烟气入口温度、单根换热管烟气质量流量对最优工质质量流速影响甚微。     

焦炉上升管中荒煤气余热回收的结焦问题研究

焦炉上升管中荒煤气焦油蒸汽的结焦问题一直是阻碍其余热回收的关键因素。因为荒煤气中的焦油蒸汽在高温条件下存在着缩合结焦反应,生成的结焦物石墨化,并附在换热表面,使传热系数下降,热回收难以长期有效进行下去。研究了荒煤气中焦油蒸汽结焦特性,研究结焦沉积物形成的条件及影响因素,有利于最大程度回收利用荒煤气余热,并防止荒煤气在上升管内冷却时结焦。     

挤出塑料管喷淋冷却的数值模拟

冷却系统是塑料挤出管道生产工艺中的关键设备,其冷却的均匀性和效率直接影响管道产品的质量及生产速度。首先基于ANSYS对喷淋冷却瞬态传热进行模拟,结果表明：对流传热系数小于180 W·m^-2·K^-1时,冷却至目标温度（47℃）所需的时间随传热系数的变化明显;传热系数大于180 W·m^-2·K^-1时,冷却至目标温度所需的时间随传热系数的变化不大。然后基于FLUENT软件对喷淋喷嘴进行模拟,研究了喷淋入口速度、喷嘴高度对喷淋传热系数的影响,结果表明：随着喷淋入口速度的增加（6～15 m·s^-1的范围内）,总体对流传热系数增大,驻点处的传热系数由217 W·m^-2·K^-1增加到386 W·m^-2·K^-1;随喷淋高度的减小（68～128 mm范围内）,壁面传热系数呈增加趋势,驻点处传热系数由227 W·m^-2·K^-1增加到311 W·m^-2·K^-1。基于以上研究,为真空定径喷淋冷却水槽的整体优化提出合理建议。     

盐浴螺旋盘管式焦炉上升管余热回收装置传热性能试验

对盐浴螺旋盘管式结构的焦炉上升管高温荒煤气余热回收装置进行了以烟气代替荒煤气的传热性能模拟试验,得到了上升管余热回收装置螺旋盘管环形套筒的外壁温度分布、上升管内烟气侧的传热系数、环形套筒内螺旋盘管外盐浴的自然对流传热系数等试验研究结果。结果表明,装置螺旋盘管环形套筒的外壁温度分布并非均匀,随上升管内烟气温度的升高而波动增大;烟气侧对流传热系数在Re数高于2900后随Re数的增大而明显上升;螺旋盘管外盐浴的自然对流传热系数随熔盐温度的升高几乎不变。根据试验结果拟合出环形套筒内螺旋盘管外盐浴的自然对流传热关联式,为实际的工程应用提供参考。     

新型曲线拟合法及在翅片管传热性能试验中的应用

引　言对于换热器的传热性能试验 ,往往需要得出换热面某一侧的对流换热系数及其换热规律 ,这就相应地需要根据换热器类型采用合适的试验方法 .一些学者针对具体的试件采用了各种形式的对流换热系数试验方法[1～ 3] ,但都存在各自的应用局限性 .曲线拟合法也是经常用到的一种方法[4 ,5] ,但常规的曲线拟合法或者存在较多的限定条件 ,或者拟合结果不太准确 .本文介绍的新型曲线拟合法限定条件少 ,拟合结果准确 ,试验方便 ,是一种行之有效的对流换热系数的试验方法 .1　新型曲线拟合法的原理1.1　一种简单的换热情形两种流体通过平壁进行热量…     

Convective heat transfer in a rotary kiln

An experimental study of convective heat transfer from hot air to the solid charge and walls in a non-fired rotary kiln is reported. Ottawa sand was heated by passing it counter-current to a flow of preheated air in a 2.5 m × 0.19 m I.D. rotary kiln. Axial temperature profiles of gas, wall and solids were measured. Local and average convective heat transfer coefficients from gas to solids and from gas to wall were determined assuming plug flow of gas and solids. Solid feed rates to 1750 kg/m² h and air rates to 3300 kg/m² h were investigated at rotational speeds to 6 r/min, holdup ratios to 17% and gas temperatures from 350–590 K. The gas/solids convective coefficient was found to depend on the gas through-put and to a lesser extent on solids holdup and rotational speed. Over the range tested, the angle of kiln inclination, solids throughput and particle size showed no significant effect on heat transfer. Gas/wall coefficients were about a factor of ten below gas/solid coefficients. Heat transfer results are compared to the limited data available in the literature, and to commonly used equations. Correlations of the experimental data on gas/solids, and gas/wall coefficients are presented; data from the literature on the wall/solids heat transfer coefficient are summarized.     

气体冲击液相中加热面的气化热阱模型

<正>很久以来,人们就认识到在液相中注入气泡可以产生强烈扰动,大在强化了对流传热和沸腾传热.不久前,C.F.Ma和Bergles侧进一步发现用异种气体快速冲击浸没在R-ll3中的微小加热壁面,其传热不但大为强化;而且可出现壁面温度低于液体冷却介质温度的“负温差传热”的奇异现象.此外,沈自求等最近亦发现,在蒸发过程中引入少量载气,可在气液界面上产生快速质量传递,使沸腾传热得到明显强化.此类现象的深入探讨对强化电子元件、蒸发器、原子能反应堆的传热均具有重要意义.     

三相流重力热管冷凝段传热性能研究

为拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了1套三相流闭式重力热管系统。考察了固含率、加热功率、充液率等参数对于三相流重力热管冷凝段传热性能的影响。结果表明,三相流重力热管可以强化传热。冷凝段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小。充液率较低时,冷凝段对流传热系数随着固含率的增加而增大;而当充液率较高时,随着固含率的增加,对流传热系数则呈现出先增加,后降低,然后再增加的变化趋势。     

梭式窑空气动力模型中紊流流动与对流传热的数值模拟研究

为深入了解梭式窑对流换热规律和产生换热不均匀的原因，利用CFD软件FLUENT^TM 5.4.8，构造了非保形结构化－非结构化混合网格，采用标准紊动能－紊动能耗散率（K－ε）模型，对梭式窑空气动力模型内部紊流流动与传热进行了数值模拟研究。得出了烧嘴射流的发展过程以及烟气速度场和温度场的分布特征。分析了料垛之间以及料垛局部换热的不均匀分布特征和成因。结果表明：外围料垛换热较强、内部料垛换热较弱，造成料垛间换热不均匀。料垛间隙的周期性分布导致料垛周向换热不均匀，三层烧嘴作用范围不同导致料垛纵向换热不均匀，有关数值模拟结果与文献实验数据符合较好。在此基础上，提出了调整料垛码法、烧嘴位置和流量匹配等改善对流换热均匀性的措施，并给出了调整原则。     

增压强化烟气对流传热机理及其计算方法

增压锅炉装置因其容积热负荷高、体积小、质量轻等优点广泛应用于大中型船舶主动力装置。利用分子动力学原理及流体分子微观理论与性质,分析了增压对烟气导热与热对流的影响机理,并利用Illes教授与前苏联的两种计算方法,分别计算了不同增压比下增压锅炉对流受热面烟气流速、密度以及传热系数等参数并进行了对比。经分析可知烟气压力的提高使分子碰撞频率增加、平均自由程减小、烟气密度增大,从而对流传热得到强化。同时计算结果表明烟气压力较低时两方法计算结果相差不大,但在压力接近0.3 MPa时,Illes教授推荐的热力计算方法所得传热系数可达到前苏联方法的1.3倍。     

Transversale Schüttgutbewegung und konvektiver Stoffübergang in Drehrohren. Teil 2: Mit Hubschaufeln

Lifting flights used in rotary cylinders allow the transport of particles into the gas cross-section and therefore increase both the gas-solid mass transfer area and the mass transfer coefficient. The cascade characteristics, i.e. the lifting flight holdup as a function of the angular position, can be calculated from force balances and geometric considerations. By defining a normalized flight holdup, we can represent the cascade characteristics in a general dimensionless form, which is assumed to be linear. The average falling velocity and the mass transfer area of the falling particles can be obtained from the analysis of the height of the fall, assuming free fall. In order to describe the convective mass transfer at the falling particles, an effective velocity is defined by combining the velocities of both gas and particles. Experimental data obtained from drying experiments allow a general correlation to be fitted for the convective heat and mass transfer at the falling particles. Contrary to the corresponding transfer area, the convective mass transfer coefficient is nearly independent of the rotational speed.     

撞击速度对连续液滴撞击热圆柱壁面局部传热特性影响的实验

借助高速摄像机捕获连续液滴撞击热圆柱壁面后的动力学行为,通过直接测试与数值计算方法相结合,获得了不同撞击速度下沿周向和轴向的局部对流传热特性。结果表明,当液滴撞击速度较小,液膜未发生飞溅时,由于圆柱面的各向异性,沿轴向的对流传热系数单调减小,而沿周向,对流传热系数先减小后略有增大;根据对流传热系数沿周向的变化,将圆周划分为撞击区域、热扩散区域和尾部脱离区域;增大液滴撞击速度主要提高撞击区域和热扩散区域的对流传热系数,而对尾部脱离区域对流传热系数的影响并不明显。当液滴撞击速度超过某一临界值(在本文的实验条件下约为1.53 m/s)时,液膜发生飞溅,此时继续增大撞击速度,壁温的降低不再明显。     

齿形螺旋片元件强化直管对流传热研究

采用在管道中插入齿形螺旋片元件,探讨插入元件旋转角度、螺距、管道内径对传热系数和管道压力降的影响,得出插入齿形螺旋片元件能够使流体边界层产生分离,加剧流体边界层扰动,增大传热系数,结果表明当雷诺准数较低时,元件旋转角度60°,螺距25mm,传热系数比空管传热系数提高1．8～2．5倍。     

柱形流化床传热特性的数值模拟

对Shedid等搭建的圆柱体流化床采用欧拉?欧拉法进行三维数值模拟,考察了颗粒球形度、表观进气速度和床料初始堆积高度对流化床内垂直加热壁面与流动床料之间对流传热特性的影响,采用有效导热系数分别计算气相和固相的对流传热系数。结果表明,随表观进气速度增大,流化床内颗粒物料湍流运动加剧,加热壁面平均温度和流体平均温度下降,壁面流体间传热平均温度差减小,壁面流体间对流传热系数增大;随初始床料高度增加,流化床内颗粒与加热壁面的接触面积增大,导致固相平均对流传热系数增大。     

池式核沸腾中的“界面汽化热阱”效应

采用扩散极限电流技术 ( LDCT)与传热测定同时进行的实验方法分析了池核沸腾中的“界面汽化热阱”效应。传热实验所测定的是池核沸腾的总换热系数 ,由 LDCT测定并以类比原理可以获得对流传热系数 ,两者差值即为“界面汽化热阱”效应。实验结果表明 ,沸腾时 ,“界面汽化热阱”效应随热流率的提高而显著增大。对以 LDCT法测得的对流传热数据进行关联 ,获得了准数式。     

夹套式上升管内荒煤气对流辐射传热的计算

通过理论推导和数值计算,分析了荒煤气在上升管内流动的对流传热和辐射传热问题。基于热平衡方程推导得到上升管内荒煤气流动传热微分方程,考察荒煤气进口温度、内壁面发射率、对流传热系数和斯坦顿数对上升管内壁面温度变化和荒煤气出口温度的影响。采用Matlab软件编制四阶Runge-Kutta计算程序求解,得出上升管内壁温度沿轴线方向的变化曲线和荒煤气的平均传热系数,荒煤气在夹套式上升管中的平均传热系数为30 W/(m^2·K)~36 W/(m^2·K),将此计算结果与他人的成果进行对比,吻合较好,误差为10%左右。结果表明:辐射传热过程主要受内壁面发射率和荒煤气进口温度的影响,内壁面发射率越大,辐射传热量越大;流体速度对对流传热的影响很大,随着流速的增加,对流传热量增大;焦炉在一个炼焦周期内,应该合理控制荒煤气的流量,可避免上升管内壁焦油的凝结;在设计上升管时,增大内壁面的发射率,可以提高上升管的传热效率。