分离式热管倾斜蒸发段流动特性试验

采用加热石英玻璃管对倾斜布置的分离式热管蒸发段进行了可视化试验.分析了倾角、充液量和热流密度对其流动特性的影响;研究了不同工况产生不同流型的机理,预测了各种流型可能对分离式热管的传热特性产生的影响.此研究结果可用于分离式热管换热器的工程设计和控制.     

分离式热管换热器蒸发段倾角参数研究

分离式热管换热器蒸发段倾斜布置倾角是其关键参数。以某电厂490 t/h循环流化床锅炉烟气余热回收工艺为研究对象,参考以往对分离式热管特性的研究,综合考虑了倾角对分离式热管换热器蒸发段传热特性、流动特性、磨损和积灰特性等方面的影响,确定了蒸发段最佳倾角设计范围为7°～15°,研究结果可为分离式热管换热器在循环流化床锅炉烟气余热回收装置的工艺优化提供参考。     

高温钠热管再启动特性研究

主要试验研究了不同的冷却方式对组合式吸液芯高温钠热管和三角沟槽吸液芯高温钠热管的再启动特性的影响。高温热管的冷却方式不同,其内部工质钠凝结的位置也不同,文中试验测试了高温钠热管的冷却水流量和冷却时放置角度的不同对热管再启动特能的影响。试验结果表明:不论是组合式吸液芯高温钠热管还是三角沟槽吸液芯高温钠热管,其停止工作时冷却水流量不同,以及冷却时放置的倾斜角度不同对热管的再启动时间的影响均可忽略不计。所以,在实际工程应用中文中研究的高温钠热管在不同的冷却方式下停止工作对其再启动性能没有影响。     

分离式热管回热器用于热泵干燥系统传热分析

在回热闭式热泵干燥系统中,用分离式热管将进入蒸发器的空气先行冷却,取得湿空气的热量,同时又用这部分热量来加热出蒸发器的干空气,以提高热泵干燥系统的去湿能力。该文分析了分离式热管在这种工况下的传热性能,并根据热泵干燥系统的特点,对热管回热器作了具体的设计。最后,分别对有热管回热器和无热管回热器的热泵干燥系统进行了实验对比,取得了满意的结果。     

低流阻热管的换热性能和阻力特性试验研究

以小型热管式空气预热器试验平台为研究对象,测试热管换热器热管管束气流方向的温度梯度和高、中、低温区单位换热面积对应的换热功率,测试烟气侧、空气侧阻力,测试单支高、中、低温热管冷端温度和布置倾角随热源功率变化的趋势。验证了低流阻热管的换热性能和阻力特性,为电厂进行热管空预器设计和改造提供参考。     

分离式热管流动特性的研究

普遍认为蒸发段管内工质的流动依次为单相液流、弹状流、泡状流和环状流 ,通过可视化试验 ,发现在保证热管工作效率及安全性的前提下 ,蒸发段工质的流动除单相液流和泡状流外 ,还存在一种飞溅降膜流的流型 ,它对热管的蒸发换热有很大影响。试验表明 ,在飞溅降膜区内汽泡夹带液滴向上飞溅的频率及高度均与热流密度有关 ,当热流密度q≥ 2 0kW /m2 ,频率稳定在f0 =0 .82 4Hz时 ,飞溅高度保持在蒸发段有效高度的 42 %～ 5 0 %。分离式热管的这种流动特性是确定其合理充液率及传热特性的重要依据。     

一种新型结构的热管式散热冷板性能的数值模拟试验与分析

针对高热流密度负荷下大功率行波管的散热冷却，该文在试验研究的基础上，对一种具有并联热管组结构的新型平板式热管散热冷板的内部运行机理进行了数值模拟，分析并预测了加热冷却条件对该平板式热管运行性能的影响，为该新型平板式热管散热冷板的实际应用提供了依据。     

分离式椭圆热管低压省煤器设计方案的确定

为了解决HG-1165/17.5-HM3型锅炉运行排烟温度高于设计值的问题,提出了采用一种分离式椭圆热管低压省煤器。阐述了300 MW机组分离式椭圆热管低压省煤器的换热特点,根据不同的工况进行设计,最终确定了适用于该型机组省煤器的改造方案。计算结果表明：改造后的机组在较短时间内即可收回投资,同时改善锅炉的运行环境。     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。     

单回路脉动热管温度振荡特性实验研究

通过对单回路紫铜-水脉动热管壁温振荡特性的实验研究,揭示传热功率、充液率和管径对热管启振及传热性能的影响。实验采用风冷却方式和定热流加热,测试稳定运行时加热段和冷却段外壁温的波动特性曲线,得到温度振荡与热管传热功率之间的的内在关系;同时研究了充液率和管径对管壁温振荡特性的影响。结果显示,随加热功率的增加,管壁温振荡呈现四种状态,无振荡、启振、大幅振荡和小幅均匀振荡;频率呈现由小到大和高位稳定振荡的特点。充液率和管径对热管的启振功率、振幅和频率都有影响;中间管径和中间充液率热管的启振功率最小;管内径越小,充液率越大,热管的温度振幅越大;中间管径、中间充液率的热管的平均振荡频率最大,而大管径、小充液率管子的平均振荡频率最小。当传热功率达到一定值时,振荡转变为小幅均匀振荡,充液率和管内径对热管振幅和频率的影响变小。     

脉动热管传热性能实验研究

建立了铜管脉动热管实验台,分析水冷条件下充液率、工质、倾斜角和是否为闭环路等因素对脉动热管传热性能的影响。研究结果表明：随着充液率的增加,整体热阻变大,原因是管内的工作流体增加,流动摩擦阻力增大,气泡的份额减小,脉动驱动力减小,加热段冷却段的温差增大;选用蒸馏水、无水乙醇以及丙酮为工质时,丙酮在脉动热管中更容易形成循环流动而使得传热性能增强,热阻最低;不同倾斜角的实验中,垂直底加热时脉动热管热阻最低,表明重力在工质回流到冷却段起到重要的作用;环路型脉动热管传热性能在相同条件下要比非闭合回路脉动热管传热性能好。     

海水淡化系统中水平管降膜蒸发器流动与传热特性数值研究

为了解和改善水平管降膜蒸发器内局部区域流体流动和传热状况,建立适用于蒸发器实体的三维分布参数模型,详细分析了管束内部加热蒸汽流量分配和外部海水流场特性,给出了蒸发器内部的工作过程以及复杂流动与换热现象。通过数值解与实际值的比较对模型进行验证,计算结果表明：管内工质质量流速与热负荷相互匹配,反映出管内工质的流动具有“自补偿特性”,管外海水表现出喷淋密度“上高下低”、盐度“上小下大”的规律;总结了供入海水流量、加热蒸汽流量与二次蒸汽产量等参数之间的依变关系,并探讨其对蒸发器热力性能和装置结垢的影响,为蒸发器经济运行以及进一步的结构优化提供了理论依据。     

有机朗肯循环系统中蒸发器的热经济性分析

为探究有机朗肯循环(organic Rankine cycle,ORC)系统中蒸发器的结构参数、运行参数等对系统回收余热经济性的影响,从火用回收角度,结合能源经济学,考虑设备初投资、资金的时间价值以及蒸发器全寿命周期内发生的费用,建立了以年净收益为指标的蒸发器热经济性评价模型;并基于该模型进行了算例计算和分析。研究发现,在ORC系统净回收火用量为正值的情况下,投资ORC余热回收项目的年净收益仍有可能为负值,表明单以净回收火用量为指标评价蒸发器性能的方法是不够准确的。ORC系统中存在某一最佳工况,使得系统运行的年净收益最大;当蒸发器换热面积为28 m2、有机工质流量为0.06 kg/s、余热烟气与有机工质质量流量比为7.8∶1时,系统获得最大年净收益约为14 650 元/年。当系统运行参数偏离最佳工况时,将导致投资余热回收项目的年净收益大大降低甚至出现亏损。     

新型平板热管相变蓄热器蓄放热性能分析

采用石蜡作为蓄热换热介质,将新型平板热管作为换热元件以强化换热,并在平板热管两侧平面添加纵向翅片,设计了一套热管式相变储热换热器实验装置,对相变蓄热换热器的蓄、放热特性进行了实验研究。测定了石蜡的温度分布随时间变化的规律;改变充、放热流体工况,分析了不同流量和流体温度对蓄放热过程的影响。通过分析发现,新型平板微热管阵列在相变蓄热器的蓄放热过程很好地发挥了强化传热元件的作用,蓄热过程中,传热流体温度越高,相变材料的熔化速率也越大;放热过程中,相同的流体温度下,随着流体流速的增大,蓄热器的放热速率逐渐增加。实验结果表明,新型平板热管蓄热器蓄放热效果良好。     

充液率对单环路脉动热管启动运行的影响

针对单环路脉动热管建立了可视化实验平台,着重考察单环路脉动热管在不同充液率(30%,50%,70%)下的启动、运行情况.实验过程中观察到高充液率下(50%,70%)管内工质的主要流型为塞状流,低充液率下(30%)主要流型为环状流;启动过程中管内工质左右振荡,运行中工质呈现较稳定的单向流动;50%及70%充液率下脉动热管能够顺利地肩动运行;较低的充液率(30%)影响到热管的正常启动和稳定运行;文中采用运行热阻评价热管运行中的传热效果,结果表明,70%充液率的传热效果优于50%充液率.     

空调用热管换热器性能研究

本文研究了以R22作为工作液体的热管换热器在不同空调工况下的运行性能,发现在强制对流换热状态下,热管换热器EER值较高,换热效果理想。实验结果表明热管换热器将在空调节能领域发挥重要作用。     

高温热管太阳能接收器的可靠性比较

接收器是碟式太阳能热发电系统的核心部件,为太阳能/电能的转换提供吸热传热功能。介绍了几种高温热管接收器的结构,针对高温太阳能热利用的特点,提出了高温热管太阳能接收器的可靠性评估模型,比较组合式高温热管接收器与典型高温热管接收器的可靠性和寿命。结果表明:在热管单体故障率相同的情况下,组合式高温热管接收器具有更高的可靠性,因此具有更长的使用寿命,可以适应碟式太阳能热发电系统的运行需求。     

A Fuel-Free Trigeneration Plant at Stations for Technological Reduction of Transported Natural Gas Pressure

A new original basic process circuit of a fuel-free trigeneration plant simultaneously producing electricity, heat, and cold is considered. The plant can be used at technological transported gas pressure reduction stations instead of throttle devices conventionally used for this purpose. The plant process circuit involving, as its key components, an expander–generator unit and a vapor compression thermotransformer (VPTT) configured for simultaneously producing heat and cold, along with its operating principle, is described. The flow of transported gas (without combusting it) serves as the primary energy carrier supporting the plant operation. The gas flow energy is converted in mechanical work (as its pressure is decreased in the expander from the initial level at which gas arrives to the technological gas pressure reducing station to the level necessary according to the requirements of the gas utilization technology at the consumer end), and the generator connected to the expander converts this work into electricity. Part of the produced electricity is supplied to an external consumer, and its other part is used for driving the VPTT. The gas flow downstream of the expander supplied to the consumer and the flow of the VPTT working fluid, which takes heat from the cold carrier in the VPTT evaporator as it is transferred from a liquid to a gaseous state serve as the sources of cold in the plant. The working fluid downstream of the VPTT compressor serves as the source of heat; part of this is supplied to the consumer and its other part is used for heating gas upstream of the expander. The article presents the results from studying the effect the temperature to which gas upstream of the VPTT expander is heated by the heat of the VPTT working fluid has on the plant thermodynamic efficiency. The exergetic efficiency is taken as the thermodynamic efficiency criterion. The processes occurring in the plant when changing the gas heating temperature are subjected to a qualitative analysis. The results of calculations carried out using the plant mathematical model described in the article are presented. The obtained calculation results made it possible to determine the effect that the gas heating temperature upstream of the VPTT expander has on the specific (per unit flowrate of transported gas) electric, heating, and refrigeration capacities of the plant; on the specific exergy values of the same flows; and on the exergetic efficiency subject to the conditions adopted in the calculations.