华润水泥公司某旋风预热器换热过程的数值模拟

针对华润水泥公司一条5 800 t/d生产线水泥预分解系统中的旋风预热器C1单体建立全尺寸几何模型,对旋风预热器内气、固两相传热过程进行了数值模拟。其中,气相湍流模型采用雷诺应力模型,气、固两相流采用Eulerian多相流模型。相关模拟结果从工业测试数据得到了验证,取得了实验数据和模拟数据之间的合理一致性。模拟结果表明：旋风筒的整体换热效率为91.2%,绝大部分气、固换热在换热管内完成,占总换热量的80.8%。换热管内气、料混合效果以及短路流现象是制约该旋风筒换热效率的主要因素。     

预热器提升管内粉料径向浓度的试验研究

采用光纤浓度探头针对6个不同高度的预热器提升换热管截面,做了粉料径向相对浓度分布的试验研究.结果表明:换热管中物料运动的加速段,物料同气流间存在较大的相对运动速度,且湍流强度大,物料浓度涨落最显著.换热管中物料运动的匀速段,流场充分发展,物料浓度分布的特点是中心低而边壁高的不均匀分布.换热管中心区的颗粒浓度较低,浓度分布曲线较平坦,由中心向边壁靠近,物料浓度单调递增,且近壁处分布曲线变陡.从换热管底部向上,边壁区的物料浓度随轴向位置变化明显而中心区的物料浓度变化较小,物料沿径向浓度分布的不均匀程度减小.增大系统的固气比,换热管内的物料总平均浓度增大,同时径向不均匀性增大,物料下冲高度增大.物料的径向相对浓度大小和下料方式有很大关系.颗粒在换热管中的运动并不只是单一的向上运动,同时还伴有横向的迁移运动.     

非均匀热流对热力排气系统自增压及排气损失影响

热力排气系统(TVS)是通过流体混合与节流换热排气双重作用实现低温推进剂在轨长期贮存的一种有效的压力控制技术.为深入研究推进剂贮箱在轨过程中非均匀受热时热力排气系统的控压特性,在工作于室温温区的TVS模拟装置上,以R141b为气液相变贮存介质,研究非均匀热流(仅气相受热、仅液相受热、气液一侧同时受热)对TVS作用下的贮箱增压特性及排气损失的影响.对比不同部位受热时,贮箱的增压速率、TVS运行特性和排放损失.结果表明,仅贮箱气相区受热时,贮箱升压速率最快,TVS启动频率最高,排放损失最大;仅贮箱液相区受热时,贮箱升压速率最慢,TVS启动频率最低,排放损失最小,相比仅气相区受热分别减少了42%,29%和33%.综合考虑贮箱的增压速率、流体热分层和排气损失,在空间微重力环境下,贮箱内壁面宜进行亲液处理或采用毛细结构来避免气枕空间的直接受热.     

中空玻璃传热系数实验与研究

传热系数是用两侧环境温度定义的,因此要求有适合的测量温度方法来确定环境温度.在测试低热阻的试件时,表面换热系数是非常重要的,此时表面换热系数是总热阻的重要组成部分.测试中或高热阻的试件时,如果试件两侧的空气温度和辐射温度的温差都小到满足准确度的要求,在试验时也可以只记录空气温度.标定热箱法的装置置于一个温度受到控制的空间内,该空间的温度可与计量箱内部的温度不同.采用高热阻的箱壁使得流过箱壁的热损失较低.输人的总功率和侧面迂回热损中、进行修正.用测试已知热阻的标定试件来确定箱壁损失及迂回损失的修正值.为标定迁回损失,标定试件应与被测试件具有相同的厚度、热阻范围和预定使用的温度范围.     

旋流型立筒预热器的研究和开发

旋流型立筒预热器是我国新引进的一种立筒预热器。本文用冷态实验的方法对该立筒预热器进行了系统研究，并根据该立筒的特点，专门研制了两种装置──窑尾物料循环装置和多层伞状撒料锥。从冷态实验结果来看，其效果很好，达到了预想的目的。建议在实际设计和生产中采用安装这两种新型装置的旋流型立筒预热器。     

鼓泡床中电石渣液相碳酸化反应流动特性表征

搭建了气液固鼓泡床实验系统,对碱性固体废弃物电石渣固定CO₂进行实验研究. 流动特性对鼓泡床反应器传质、产率和产品质量都有较大的影响. 通过压力脉动信号采集与分析,对实际反应体系CO₂-H₂O-电石渣的流动特性进行表征,给出重要参数液固比对三相反应流流动特性的影响机制. 结果表明:基于时间域的概率密度函数和自相关函数分析发现,在低气速0.062 m·s^-1下,增大液固比,压力脉动分布变化较小,但自相关分析可进一步揭示液固比的增大加大了气泡运动的不稳定性. 在气速0.102 m·s^-1下,液固比增大会加大压力脉动分布范围,且延迟时间增大,自相关性降低,表征床内流动表现出更多的随机性和混沌特征. 结合流动图像,液固比增大使大气泡容易聚并生成. 基于时频域的Hilbert-Huang变换分析,获得了时间-频率-幅度谱图. 低气速下,三相流运动频率高,幅值低,增大液固比后,三相流运动频率降低,幅值增大,揭示液固比增大后,三相流系统中高频的小气泡运动特性降低,大气泡聚并发生促进能量幅值增大,该结果为进一步研究流动对碳酸化反应影响机理奠定了基础.     

高温高固气比条件下旋风预热器总分离效率的研究

在温度高达840℃,固气比高达2.54的条件下,对旋风预热器总分离效率进行了实验,研究了温度、固气比和风速对旋风预热器总分离效率的影响,根据实验数据回归分析,得到了回归方程.填补了高温高固气比条件下旋风预热器总分离效率研究的空白.     

三系列悬浮预热系统热效率的理论研究

三系列预热系统是将三列自下而上并行的气流与自上而下逐级串行的料流结合为一体的新型预热器系统,该构成方式能够显著提高预热器单体内的固气质量比.对三系列悬浮预热系统,从质量和热量平衡的基础出发,建立了三系列五级预热系统的数学模型及热效率表达式.并利用matlab编程计算出了热效率的数值解,计算结果表明:固气比的增加,系统热效率出现峰值;一级旋风筒的分离效率对热效率的影响最为显著,其他各级旋风筒的影响相对有限.为三系列悬浮预热系统的研发提供基础理论依据.     

粉体预热器热效率的理论研究

由粉体颗粒(dp<150μ)与高温气流在换热管中的热交换是瞬间完成的基本事实出发,本文从理论上推出了单级和多级粉体预热器热效率及其它们最大值的解析式。指出粉体预热器的热效率与气固起始温度、固气比、各级预热单元的分离效率及气固相的物性参数等有关。应用上述解析式可得最佳设计和最优操作参数。理论研究表明:在尽可能的情况下,提高各级预热单元的分离效率、加大固气比,增加预热单元的级数是提高系统热效率的三大重要途径。     

外环流反应器中气含率与循环液速的研究

在外环流反应器中，研究了空气-水体系在不同的分离箱高度和不同的管径比（Dr／Dd）时，上升管内气含率与循环液速随操作气速的变化关系，结果表明，气含率与分高箱高度无关，循环液速随分离箱高度的增加而增大；管径比越大，上升管气含率越高；而且存在一个最佳管径比使循环液速达到最大值．     

内插自振弹簧换热管脉冲流强化换热数值分析

针对脉冲流影响内置弹簧换热管换热效果的问题,运用计算流体动力学技术模拟研究了在内置弹簧换热管中分别通入稳态流和不同参数脉冲流情况下的换热情况,得到了不同情形下的管内温度场和压力场.研究结果表明:通入脉冲流后,内插自振弹簧换热管出口平均压力呈现与脉冲流周期相同的正（余）弦波动,且波动振幅随着脉冲流频率的增大而增大.相对于通入稳态流而言,通入脉冲流时的速度边界层厚度减小,从而增大了强化传热系数.管内对流传热系数随着振幅的增大而增大,但频率对传热系数的影响却很小.     

翅片间距对两流路双排管蒸发器换热影响分析

翅片管蒸发器换热性能直接影响制冷空调机组能效,调整翅片间距是增大换热面积、改进换热效果的有效途径。文章建立了翅片管蒸发器的流体流动简化模型,利用EVAP-COND软件模拟了外掠气流中三角风速分布工况下,不同翅片间距对两流路双排管蒸发器换热性能的影响。结果表明:翅片间距越大,蒸发器的换热量越小,翅片间距为1.75、2.00、2.25、2.50 mm时的换热量分别比1.50 mm时减小了4.4%、9.02%、14.1%和18.2%;翅片间距越大,制冷剂流量就越小,蒸发器的总换热量也就越小;蒸发器中显热比随翅片间距的增大而降低,综合考虑空气阻力损失及换热,翅片间距为2.00 mm较为合理;不同翅片间距工况下,制冷剂在不同支路每根管内吸热对外掠空气降温影响与换热量一致。     

旋风预热器粗糙内壁对其性能的影响试验

就旋风预热器内壁表面存在的不平整现象,完成了一系列试验工作.通过试验找出不同的粗糙内壁对旋风预热器本身性能的影响关系.试验结果表明:对相同规格的旋风预热器,在其内壁采用合适粗糙度的表面突出物可以使阻力降低约20%～35%,而分离效率仅下降约2%～3%.同时,对旋风预热器壁粗糙度降阻机理进行了探讨.     

表面增强型强化传热管换热特性实验研究

对制冷工质R22在表面增强型强化传热管外的凝结与沸腾换热进行实验研究.实验分别使用4根不同几何参数的表面增强型蒸发强化传热管和3根不同几何参数的表面增强型凝结强化管.实验结果表明:管内水流速为0.3~1.3 m/s范围内,4根蒸发管中2#管和4#管换热性能最好;管内水流速为0.4~2.0 m/s,3根冷凝管中2#管换热性能最佳.     

错位角对管内双螺旋扭带层流换热特性的影响

为了提高管内层流换热性能,根据螺旋扭带的传热强化机理开发了双螺旋扭带作为管内扰流元件.在管内双螺旋扭带间隙比和长径比不变的情况下,通过数值模拟对内置不同错位角的双螺旋扭带在Re=100~1 200范围内的管内层流换热与流动特性进行研究.结果表明:在Re500情况下错位角为0°的连续扭带Nu最大;当Re=500~1 200时,Nu分别在错位角为60°和错位角为0°达到最大值和最小值,前者比后者大2%~12%;阻力系数f在Re=100~1 200范围内随雷诺数的增大而减小,随扭带错位角的增大而增大;当100Re≤900时,错位角为0°对应的强化传热比PEC最大,而在Re900情况下,PEC在60°错位角最好,Re500情况下,90°错位角的PEC值最小,始终小于其它错位角,在双螺旋扭带结构设计中应引起注意.     

高温高固气比条件下旋风预热器分级分离效率的研究

在温度分别为15℃、200℃、400℃、600℃、800℃,固气质量比分别为0.5、1.0、1.5、2.0、2.5,风速分别为14 m/s、16 m/s、18 m/s、20 m/s、22 m/s、24 m/s的不同条件下,试验研究温度、固气比和风速对旋风预热器分级分离效率的影响,结果表明:物料颗粒直径dp≤1μm时,分级分离效率很高;临界粒径随着风速的提高而减小,随着固气比的增加而减小;临界粒径随着温度的升高逐渐增大,400~600℃时达到高点,随着温度的继续升高临界粒径反而变小.     

管内气液两相流换热关联式研究现状

管内气液两相流动因传热的复杂性与流动的不稳定性限制了换热关联式的研究.与管内单相流动相比,管内气液两相流换热关联式的研究并不成熟.已有的换热关联式也因适用范围、运行工况等因素有较大差异,因此在选择换热关联式时需要格外慎重.文中将现有的管内气液两相流换热关联式进行了归纳分析,介绍了不区分流型与区分流型的换热经验关联式以及...     

废塑料气力输送过程中气流量对固气比的影响

研究了废塑料在气力输送过程中气流量对固气比的影响。结果表明,在废塑料颗粒气力输送过程中,随气流量的增大,固气比增大,达到某一最大值之后,固气比反而减少。     

螺旋内肋管的流阻与换热特性实验研究

用实验方法研究了定常状态下,不同的肋高度和不同肋条数对螺旋内肋铜管内的流阻和换热特性的影响.螺旋内肋铜管内径为7 mm,内肋高为0和0.22 mm,0.24 mm和0.25 mm,肋条数为44和60,雷诺数在900~6 500范围之内.以无螺旋肋的光滑铜管作为基准,研究了螺旋内肋高和螺旋条数对换热效果及阻力的影响.结果表明:有螺旋肋的管内换热都得到了增强;螺旋肋高度为0.25 mm的铜管的换热效果明显大于其它两种肋高管的换热效果,肋高为0.22 mm和0.24 mm的内肋铜管的换热效果相当;肋的高度对阻力系数的影响却是随着肋高的增大而增大.螺旋肋的条数越大,阻力越大,换热效果也越好.     

气力输送废轮胎颗粒固气比影响因素的实验研究

研究轮胎颗粒输送过程中固气比的影响因素。实验表明：固气比随气流量的增大而增大,达到某一最大值后,随气流量的增大而减小;随着给料速度增大,最佳气流量增大;给料速度越大,气流量对输送固气比的影响越大。