直接空冷凝汽器扁平管含不凝结气体的凝结换热

为深入了解直接空冷火电机组凝汽器的冬季运行特性,针对含有不凝结气体的扁平管内蒸汽顺流凝结传热过程,考虑了汽液两相流动的相界面剪切应力、相界面表面张力,以及相界面的扩散传质,建立了物理数学模型。改变扁平管出口不凝结气体的浓度、改变冷却能力,通过对数学模型的数值求解,得到冬季运行不同工况条件下,凝结温度和液膜厚度的空间分布。研究结果表明:在凝结过程的末端,出口不凝结气体含量对蒸汽冷凝温度的降低有显著的影响;可将出口不凝结气体含量作为直接空冷凝汽器提高防冻能力的重要控制变量。研究结果为直接空冷火电机组凝汽器防冻问题的解决提供了理论参考。     

膨胀率对湿蒸汽自发凝结流动影响的数值分析

结合液滴成核、生长理论,在无滑移假设下,导出了描述存在自发凝结湿蒸汽两相流动的方程组,对喷管中的湿蒸汽自发凝结不平衡稳定两相流动进行了数值模拟,得到了沿喷管轴向蒸汽两相参数的分布。分析了相同进口蒸汽参数和喷管形状下,膨胀率对蒸汽压力、过冷度、水滴半径、蒸汽湿度沿轴向分布和成核率大小的影响。汽轮机内湿汽损失的大小与蒸汽过冷度、水滴半径、湿度大小和由于凝结产生的“压力冲波”剧烈程度等因素有关,膨胀率是影响这些因素的主要参数。通过选择合适的膨胀率,对通流部分进行优化设计,控制蒸汽凝结的成核过程,可以预期减小级的湿汽损失。     

稠油热采井井筒内蒸汽参数计算

注蒸汽热采是目前开采稠油的主要方法。注汽过程中,蒸汽沿井筒方向的压力、温度、干度以及热损失之间相互影响,通过给出的井筒综合传热数学模型,能够较准确的模拟井筒内蒸汽参数的变化。模型中考虑了蒸汽物性参数随压力和温度的变化,其中,井筒汽液两相垂直管流压力降计算采用经典的Beggs-Brill方法;计算井筒总传热系数时考虑了接箍热损失的影响,并对井筒总传热系数进行了修正。通过油田实例的计算对比,验证了模型的可靠性。     

高温曲面过冷核态沸腾汽泡演化特性数值研究

基于OpenFOAM6.0软件编译了NewInterPhaseChangeFoam(NIPCF)求解器,采用有限体积法VOF(Volume of Fluid)数值计算高温曲面发生过冷核态沸腾时水中汽泡的运动过程.结果表明:上朝向曲面核化的汽泡的演化行为与平面上相似;侧朝向曲面核化的汽泡在上下压差的作用下呈扁椭圆形滑移,最终以不规则梨形脱离壁面;浮升力对下朝向曲面核化的汽泡的脱离行为起抑制作用;孤立汽泡区的两汽泡在浮升过程中相互靠近时,其中一个汽泡会出现短暂加速现象;气柱汽块区汽块在浮升过程中形成的汽液混合区的演化行为与区域内单相占比有关;若区域内汽相占比较低,以汽相冷凝为主,反之,以液相蒸发为主.     

用频谱分析法研究柴油机燃油机燃油喷射系统中的汽泡

采用频谱分析法对柴油机燃油喷射系统中的汽泡进行了研究,分析了汽泡溃灭造成压力波振荡的频率结构特性,并论述了汽泡与压力波及其频谱的关系。     

窄缝通道过冷沸腾壁面汽泡生长的研究

本文作者提出界面质点标记与局部网格加密相结合的方法来跟踪汽液界面移动 ,模拟了窄缝通道内过冷流动沸腾状况下加热壁面上汽泡的生长情况 ,并采用了klausner关于汽泡脱离的判断方法 ,计算至汽泡离开核化点开始沿壁面滑移为止。数值模拟得到汽泡的生长速率d(t) =ktn+d0 ,计算发现与大通道内相同参数条件下的流动核沸腾相比 ,窄缝通道内壁面上的活化汽泡具有生长速度减慢、脱落频率加快的特点。     

竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布及换热特性

管内蒸汽凝结换热过程中,凝结形成的液膜是影响换热效果的主要因素。针对竖直圆管内的蒸汽凝结,基于边界层理论,考虑蒸汽流动引起的剪切力,建立了液膜的物理及数学模型,对于竖直管内纯蒸汽凝结换热液膜分布规律及换热特性进行了研究。通过给定初始条件进行了计算,结果表明,液膜沿管壁向下流动过程中其厚度逐渐增加,换热性能逐渐降低。同时分析了入口蒸汽流量、入口蒸汽温度、管壁温度及管径等主要参数对换热性能的影响,且计算结果与实验相符,并优于Nusselt模型。为强化凝结换热过程的研究提供了理论基础。     

渗层不锈钢管束表面真空下换热特性的实验分析

为了探究在真空条件下材料表面特性对蒸汽凝结换热的影响机理,从实验和凝结理论两个方面入手探索了在真空条件下渗层不锈钢管束壁面蒸汽凝结的换热特性。在真空条件下进行对比实验,实验结果表明,渗层不锈钢管束的凝结换热性能明显优于普通铜管束,且随着真空的提高,效果更为显著,最高提升幅度可达77％。进而从真空对蒸汽的流场、非冷凝气体的热阻及其固相和液相间的界面能差三个部分论证了真空度的提升有利于冷凝液滴的形成和凝结换热效果的提升,与实验结果相符。     

表面张力对膜状凝结换影响研究

对圆管内膜状凝结换热过程进行了理论分析,探讨了重力、表面张力梯度引起的Marangoni力以及气液界面剪切力对凝结换热Nusselt数的影响.建立了含有凝结液膜的物理模型和基于边界层方程组的数学模型,应用相似理论进行了无量纲变换.结果表明,表面张力梯度对凝结换热过程的影响不可忽略,梯度越大,液膜越薄,Nu数越大,换热越好.     

蒸汽水下喷注噪声的理论分析及实验研究

从单个汽泡在过冷水中的振动方程出发,导出了汽泡破裂时噪声辐射的数学模型。从理论上分析了蒸汽在水下有限空间内喷注时,喷注噪声的噪声源和辐射规律,发现水的过冷度对噪声的声压级和频率影响非常显著,这一发现已被随后的实验所证实。在此基础上,进行了降噪实验,证明导流筒对降噪效果显著,同时发现临界流量对噪声的影响明显,在达到临界流量时,喷注噪声的声压级将大幅度降低。