板翅式换热器注液封条气水两相流分配特性实验研究

气液两相流分配不均匀是板翅式换热器换热性能下降的因素之一,在入口处设置注液封条结构能够改善两相流分配的不均匀性。为了研究在不同流量条件下注液封条对两相流的分配情况,本文以空气和水为介质通过实验研究了注液封条结构的两相流分配特性。研究表明:注液封条结构的气相均匀性好于液相。在给定的气液流量条件下,随着气液流量的减小,注液封条均匀性变差。     

结构参数对横摇条件下板翅式换热器流动均布性能影响的模拟研究

为了对海上晃荡条件下液化天然气(FLNG)用板翘式换热器均布结构—注液封条结构进行优化,本文用数值模拟的方法建立了基于VOF多相流及RNG k-ε湍流模型的晃荡均流计算模型,模拟了横摇条件下不同结构参数注液封条均布流动,通过回归分析的方法得到了优化后的注液封条结构,与原结构相比,其均布性能得到了明显改善。     

晃动参数对绕管式换热器环形均布器均布性能影响的模拟研究

FLNG绕管式换热器在运行过程中,受到海上波浪的影响,其内部气液两相的分配情况发生变化,对FLNG绕管式换热器的换热效率造成影响。本文提出了一种新型的绕管式换热器两相均布器结构——环形均布器,并利用数值模拟方法,分析研究了不同的晃动参数对环形均布器气液两相分配均匀性的影响。模拟结果表明:晃动条件对环形均布器的气液两相的均匀性有一定的影响;随着晃动幅度的增大,环形均布器的均匀性恶化;随着晃动周期的增加,环形均布器的均匀性得到改善。因此,可以通过优化环形均布器的通道位置和采用减震减摇的措施,使绕管式换热器的气液分配趋于均匀。     

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降.在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主.研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大.     

运行参数对绕管式换热器环形均布器均布性能影响模拟研究

本文提出了一种适用于绕管式换热器的两相均布装置—环形均布器。为了研究运行参数对其均布性的影响,基于VOF两相流及Realizable k-ε湍流模型,研究了环形均布器模型在不同运行条件下的均布性能。模拟结果表明:随着气相入口速度的增大,环形均布器的液相均匀性先变好后变差;随着液相入口压力的增大,环形均布器的液相均匀性得到改善。     

挡板形式对盘形均布器均布性能影响模拟研究

为了对海上晃荡条件下液化天然气用绕管式换热器盘形均布器进行设计优化,采用数值模拟的方法建立了基于VOF两相流及RNG k-ε湍流模型的晃荡均流计算模型,模拟了横摇条件下不同挡板形式盘形均布器的均布性能。模拟结果表明:横摇条件下设置挡板可以改善盘形均布器均布性能,增加挡板高度与数目都可以使盘形均布器均布性能得到改善。为有效改善盘形均布器流动均布性能,竖直挡板高度应高于液位高度,水平挡板高度应低于液位高度。     

非能动余热排出系统C型管换热器数值模拟

为保证在事故工况下非能动余热排除系统有效导出余热,对其主要设备PRHR热交换器进行换热特性研究,建立了非能动余热排出系统C型管换热器的内外耦合传热分析模型,采用一维均相流模型计算管内冷凝换热与CFD程序分析水池空间的自然对流。研究进口质量流量、进口流体含气率、管倾角和水箱温度对C型管换热器换热特性的影响。结果表明:C型管换热器入口倾斜段管内始终为饱和的两相流体,在竖直段与出口倾斜段,管内流体温度逐渐下降;管内压力、流体焓值和换热系数沿管长逐渐降低;大约在冷凝70 s后,管内流体参数趋于稳定;管壁温度在入口倾斜段迅速下降,在竖直段和出口段趋于平缓。增大进口质量流量与进口流体含气率,流体温度、流体焓以及管内外换热系数增加,并且沿流动方向受两者的影响逐渐减小;若管倾斜角度增大20°,出口倾斜段管内流体温度下降约3℃;当水箱温度升高10℃,汽泡生成与脱离速度加快,水箱内部换热增强,入口倾斜段外壁温升高2℃左右,出口倾斜段外壁温大约升高0.2℃。CFD模拟结果展示出水箱内汽泡大部分聚集在C型管上部并逐渐向上流动,致使热流体向上运动,冷流体向下流动,形成自然循环。     

几何结构对径向引入集箱系统气液两相流量分配特性影响的实验研究

在空气-水实验台上,针对集箱中存在的气液两相混合物分配不均问题,研究了入口条件对双纵向引入多分支并联管水平集箱系统分支管中流量分配特性的影响。为了改善气液两相流在集箱中的分配特性,通过在集箱内部加装"笛型管"结构,并将两集箱系统的分配特性进行了比较。实验研究证明:新型集箱的两相流量分配均匀性得到了极大的改善,并且当入口条件改变时,新型集箱的分配特性依旧良好。     

带多孔隔板的多支管联箱内两相流流动的数值分析

针对平行流换热器中设置的多孔隔板气液分离联箱,研究制冷剂R134a气液两相流在联箱中的气液分离特性,讨论多孔隔板对气液分离效率和多支管中气相分布均匀性的影响。利用FLUENT软件对无孔隔板、3孔隔板的多支管联箱中气液两相流在进口气相质量流量0.75~1.00g/s、液相质量流量1.00g/s下的流动特性进行模拟计算。结果显示:当气相质量流量0.75~0.90g/s时,3孔隔板联箱可进行有效气液分离,与无孔隔板的多支管联箱相比,平均出口干度最大可提高35%,多支管中气相的分配均匀性最大可提高81%。但当气相质量流量增大到1.00g/s时,气液分离失效。表明在一定工况下多孔隔板可实现多支管联箱内的气液分离,且有助于提高联箱出口气体的分配均匀性。     

基于CFD数值模拟的单通道流动分析及结构优化

为探究板式换热器内流体流动不均匀问题对换热器流体分配的影响,本文利用CFD软件对板式换热器单通道单边流流动和对角流流动进行了模拟分析,发现两种流动中都存在着流动不均匀现象,两种流动中最不均匀流动发生在进出口区与换热区交界附近,相对于平均流量差异最大可达35.9%;对角流流动中相邻截面之间的流量差异最大可达30.8%。针对模拟结果,提出改变单通道分配区域的方法,来消除部分流体分流后的压降和阻力差。优化后单边流流动和对角流流动的最大流体分配差异分别为7.7%和5.5%,极大缓解了流道中分配不均匀的问题。     

换热器各流路对壳侧气液两相流动特性的影响

针对工业中广泛应用的管壳式换热器，应用空气-水两相混合物实验研究了壳侧旁路，泄漏流对气液两相流体流动特性的影响，以Ishihara两相流动模型为基础，建立了以横掠管束的主流路为基础的错流区通用两相压降计算关联式，通过错流区，泄漏流的分相流动模型，分析计算了主流路，旁路，泄漏流中气液分布，也分析了泄漏流对壳侧单相，两相总流量在各个分流路的流量分配影响，研究表明，主流路和旁路中气液各自占相应总流量的比例在不同的流型下明显不同，且比例值的波动范围较大，气液流量的分布在壳侧是不均匀的，折流板/换热管之间的泄漏流对壳侧的两相流动特性影响较小，而折流板/壳体之间的泄漏流影响较大。     

一种分离热管及其运行分析

一 引言 笔者曾撰文(详见本刊2007年第6期)介绍一种分离式热管,它利用毛细织物的毛细力输送冷凝液,即使安装稍有倾斜,也能保证在不同热流密度条件下(太阳能领域热流密度多变),所有蒸发管形成降膜蒸发,而且进液接近均匀分配.本文提出一种结构更为简单的分离式热管,无需毛细织物,而是采用小孔进液.在热流密度接近额定值的场合,安装稍有倾斜,也能保证所有蒸发管形成降膜蒸发,而且进液接近均匀分配.     

LNG绕管式换热器管侧冷凝流型数值模拟

为了对液化天然气(LNG)用绕管式换热器管侧冷凝流型变化进行预测,本文用数值模拟的方法建立了基于VOF多相流、RSM湍流模型和Lee相变模型的冷凝计算模型,模拟了管侧三股流的冷凝流型,结果表明天然气在超临界压力下冷凝,气液物性接近,流型均具有均匀混合的特性,可采用均相流方法来计算;预冷段和液化段轻烃混合冷剂的冷凝流型主要有雾状流、环状流和分层流,流速越大环状流占的比重越大。     

不同袋室结构下除尘器内部流场数值模拟研究

采用数值模拟的方法对某热电厂直通式袋式除尘器在不同结构形式下内部流场状况进行了研究.结果表明:增加气流均布板可防止喇叭口内涡流的产生并缓冲烟气对第一排滤袋的直接冲刷,使袋室内部气流分布均匀;适当地降低袋室空间的高度,有利于烟气向后排滤袋流动,使滤袋流量分配均匀,获得过滤效果.通过数值模拟所得的结果为袋式除尘器的设计和选型提供指导.     

基于CFD技术的重载车用柴油机SCR催化转化器

为了改善多载体并联式SCR催化转化器内载体间的均匀性,通过人工分块耦合的方法对该系统划分了六面体网格,应用CFD软件Star-CD,对该催化转化器前端入口多孔管开孔区域在角度分别为180°、255°、360°时进行了对比分析,并在计算的基础上提出了用流量不均匀性指数的方法来评价多载体并联式催化转化器内载体间流量均匀性的方法,根据该方法,入口管串孔区域存在一个最佳角度范围可以使得各载体间流量的分配最均匀。     

单面加热竖直窄通道内环状流沸腾传热特性

基于汽芯的动量方程和液膜的质量和动量方程,建立了单面均匀热流竖直窄通道内环状流沸腾传热模型,利用数值法对方程组进行求解,得出了环状流区域的液膜厚度,并进一步预测了环状流两相沸腾传热系数。研究表明:模型预测的两相沸腾传热系数比Mahmound关联式计算值偏小;将不同工况下的291组环状流两相沸腾传热系数实验值与模型预测值进行对比,平均绝对误差为12.7%。     

变压运行直流锅炉水冷壁中间集箱汽液分配特性的试验研究

利用空气-水试验回路,模拟了超临界变压运行直流锅炉在35%、50%和75%额定负荷(ECR)下汽-液两相流在中间集箱中的分配特性.采用快关阀门法和摩擦阻力法分别测量了各支管内的体积含气率和流量分布.试验结果表明:在入口干度x=0.7~0.95的范围内,35?R下并联支管的含气率分布最均匀,随着负荷的增加,各支管间的相分配偏差增加;锅炉负荷增加时,并联支管内流量分配的均匀性增加.     

LNG船用蝶阀蝶板结构特征对流动特性影响的分析

为了揭示液化天然气(Liquefied Natural Gas,LNG) 船内低温蝶阀的蝶板结构对流动特性的影响,基于计算流体力学（Computational Fluid Dynamics,CFD)技术数值模拟了两种不同的蝶板结构在90°~10°不同开度下对阀门流动特性的影响,重点对比分析各开度下的阀门流量系数。结果表明：开度在90°~20°范围内龟背式蝶板会压缩流通面积,使局部流速和湍流强度高于全轴式蝶板,导致压损更大、流量系数更低,且随着开度减小,流量系数差距逐步增大;在开度10°时,由于龟背流线型结构有利于降低开口处压力损失,龟背式蝶阀的流量系数高于全轴式蝶阀。考虑到LNG船用蝶阀在工作时多为全开状态,全轴式蝶阀比龟背式蝶阀拥有更好的流通性能。     

入口角度对氨法烟气脱硫塔内气液流场影响的数值模拟

利用CFD方法进行了烟气入口角度对双循环脱硫单塔内气液流场影响的数值模拟,分别用标准k-ε模型和DPM模型对其进行了求解,并在气液离散相的求解中运用了非定常二阶隐式时间推进法,分别选取不同的烟气入口角度（6°、9°、12°和15°）进行了比较和分析.结果表明：考虑到能量损失和气液混合程度,烟气入口角度为9°和12°较合适;当烟气入口角度为12°和15°时,烟气分布较均匀,有利于气液两相混合和脱硫塔内空间的充分利用;综合考虑烟气流场的均匀性、塔内阻力、气液混合程度以及液膜覆盖范围等因素,12°是脱硫塔最佳烟气入口角度.     

MED海水淡化蒸发器布水系统模拟与分析

低温多效海水淡化系统中,液体分布器结构直接影响水平降膜蒸发效率.本文以喷嘴式布液器为研究对象,建立数学模型,采用CFX软件模拟分析分布器内的流动状态,并着重分析了不同结构液体分布器内的流态.结果表明:喷嘴式布液器进水管口处流量不稳定,且非均匀开孔分布器流量分配偏差小于均匀开孔分布器.