基于圆管内肋迎流面结构设计的传热性能研究

相较于光滑圆管,内肋管对管内流体流动状态影响较大。通过改变肋片迎流面结构,会对流体产生不同程度的导流效果。传统对于肋片结构方面的研究多是一些规则化的图形,其导流角往往是一致的。本文采用数值模拟的方法研究了环形内肋迎流面的结构对圆管内流体流动特性、传热特性及综合性能的影响。对内肋迎流面以不同程度的凹凸结构建立5种圆管模型,分析比较5种流体模型对流体的影响并探讨其规律。结果表明:圆管整体换热和综合性能与迎流面凹凸程度具有强烈的相关性;内肋迎流面凹陷对换热管换热有强化效果,内肋迎流面凸出则会削弱换热管换热;同时,凹面管的阻力系数比凸面管的阻力系数有较大幅度的增加;迎流面凸面结构综合性能略高于迎流面凹面结构。     

替代工质R123水平强化单管外凝结换热实验研究

由于制冷剂 R11 对臭氧层有巨大的破坏作用, 要完成用R123对R11的替代工作, 需要对其替代工质 R123换热性能进行细致研究。对替代工质R123饱和蒸汽在 5 种水平单管外凝结换热的特性进行了实验研究, 冷凝温度分别为38℃、40℃、42℃。实验结果表明, 光管外的凝结换热系数实验值与Nusselt理论值符合较好, 最大偏差不超过±10%。低肋管和锯齿管均能起到明显的强化换热作用,其强化倍率在 8 4~16 0 之间, 且锯齿管的性能优于低肋管。通过实验研究还对 R11 和 R123 在强化管外凝结换热特性进行比较, 证明选用 R123 来替代 R11 凝结换热方面有一定的可行性。     

污垢对换热管内三场协同影响的研究

采用数值分析的方法,针对不同结垢厚度圆管进行数值模拟,在层流和湍流2种流动状态下,研究污垢对速度场、温度场、压力场以及三场协同程度的影响.结果表明,速度场、温度场及压力场之间的协同角都会因污垢厚度的变化而改变,从而影响换热管的换热强度及流动功耗,同时影响综合性能换热系数.     

300MW富氧煤粉锅炉烟气冷却换热特性分析

富氧煤粉燃烧锅炉回收烟气在多级压缩和冷凝过程,其热物性参数的变化较为复杂,分析不同压力条件下烟气与冷却器对流受热面间的换热特性,对烟气冷却器的设计和运行优化有重要的意义。以某300 MW机组富氧煤粉燃烧锅炉烟气冷却器为研究对象,通过热力计算分析不同压力条件下烟气水蒸汽摩尔份额和烟气温度变化对对流受热面换热特性的影响,该过程充分考虑烟气的辐射放热计算。结果表明:当烟气的压力增大时,烟气的对流放热系数、辐射放热系数和凝结放热系数明显增大,总的放热系数增大,烟气冷却器对流受热面的换热能力增强;水蒸汽摩尔份额越少,烟气的对流放热系数、辐射放热系数和凝结放热系数越小,总的放热系数越小,烟气冷却器对流受热面的换热能力明显减弱;入口烟气温度升高使烟气的辐射放热系数增大。但是烟气的凝结放热系数明显减小,是使烟气总的放热系数减小的主要因素。     

燃气热水器换热器管内强化对流换热的研究

本文采用 fluent数值模拟的方法,将内插弹簧管与光管的对流换热特效进行研究,得到内插弹簧管比普通光管具有更优的传热性能,并分析其原因。引入综合性能评价标准指数,对不同水流量下的换热情况进行了进一步研究,得到在热水器水流量工作范围内管内弹簧有一定的强化换热效果。为便于热水器扰流弹簧的选择,本文进一步在研究扰流弹簧的尺寸对强化换热的影响,对不同钢丝直径、不同弹簧外径、不同节距的弹簧进行对比研究,为燃气热水器的设计提供参考。     

带拓展面椭圆管束的换热、积灰及磨损特性研究

低温烟气换热器存在的积灰、磨损问题,会增加维修成本,降低换热系数,造成设备运行不稳定,引起安全事故等问题。利用数值模拟方法,采用可靠的数学模型,综合研究了不同拓展面的椭圆管束对烟气横向冲刷椭圆管束的换热、积灰及磨损特性的影响。结果表明：三种具有相同表面积拓展面的翅片椭圆管束具有不同的换热、积灰及磨损特性,其中,H形翅片管束具有最好的换热性能,略优于双H形翅片管束,矩形翅片管束的换热性能略差;由于开缝翅片的存在,H形翅片管束具有更好的抗积灰性能,然而,双H形翅片管束抗磨损能力略优于H形翅片管束。     

湿饱和烟气内蒸汽凝结数值模拟研究

模拟了水平圆管内湿饱和烟气内的蒸汽凝结传热过程,将模拟结果与理论计算结果进行对比,相对误差在10%以内。分析了在湍流情况下烟气速度和各组分体积分数的分布情况,充分考虑了不凝性气体的存在对蒸汽凝结的影响,提高了数值计算结果的可靠度,实现了湿饱和烟气内蒸汽凝结传热过程更快速有效的数值预测,为烟气凝结对流传热研究提供参考。     

超低排放机组烟气换热器搪瓷换热管应用

水媒管式烟气换热器(MGGH)是锅炉烟气超低排放处理系统的重要组成部分,其运行环境恶劣,换热管腐蚀机理复杂,解决换热管低温腐蚀是一项关键难题。通过换热管腐蚀机理分析,表明MGGH烟气再热器低温段处于第Ⅱ腐蚀严重区。对比提出2种控制低温腐蚀速率工程技术手段,满足要求的换热管材质为316L、DIN1.4529、包塑管和搪瓷管,通过研究、比选,发现选用搪瓷换热管可满足工程要求。从耐硫酸腐蚀能力、热传导性能、材料机械性能、防冲刷抗磨损能力以及工程造价等方面论证,搪瓷换热管有优异的耐低温腐蚀、抗磨损和热传导性能,且传热效果优于钢管,能很好地解决换热管低温腐蚀问题,具有重要的工程推广价值。     

柴油颗粒捕集器-烟气换热器集成设计与性能仿真研究

集成后处理功能的烟气换热器是实现内燃机余热回收小型轻量化的重要途径。针对壁流式柴油颗粒捕集器与板翅式烟气换热器,提出集成颗粒捕集-换热功能的多种过滤型烟气侧结构;使用计算流体力学模拟,分析不同结构在高、中、低流量3组工况下的流动与传热性能。结果表明:颗粒捕集-换热集成结构具有良好的流动换热性能,并具有显著的小型化优势,相较于原系统体积减小43.9%~49.7%;本文结构中,方形多孔壁面的烟气压降较小,W形多孔壁面在质量流量较低工况具有更好的换热性能,而方形多孔壁面在质量流量较高的工况下具有更好的换热性能;在金属隔板处合理布置多孔介质有利于强化换热性能。     

较大直径倾斜圆管内蒸汽凝结换热实验关联式研究

对较大直径倾斜光滑圆管内蒸汽凝结换热特性进行了实验研究。实验结果表明,Shah、Würfel和Akhavan-Behabadi关联式应用于较大管径倾斜管道的凝结换热误差均大于30%,但Akhavan-Behabadi关联式的误差相对较小;对Akhavan-Behabadi关联式进行修正得到了1个新的实验关联式,将该实验关联式应用于较大管径倾斜管道的凝结换热,其误差小于15%。因此,修正后的凝结换热关联式适用于较大管径的倾斜换热管道凝结换热。     

立管冷凝强化传热研究的进展

立管冷凝强化传热技术是利用Gregorig效应在凹槽的顶端产生薄膜冷凝,并通过凹槽有效地排液,从而达到强化膜状冷凝换热的目的。为此,对波形曲面凹槽管、垂直余弦形沟槽管、V形纵槽管、垂直光管设置纵向金属丝、立式螺旋槽管和小螺旋角的内外螺旋三角翅片管在强化冷凝热方面研究的进展作了概述,并介绍了制备低表面能合金材料以实现稳定滴状冷凝的冷凝换热强化新技术。最后指出,立管冷凝强化传热技术在电站的立式加热器中应用,可以较大幅度地提高给水温度,实现节能增效。     

内螺旋外棘齿管对流换热与流阻实验研究

针对火力发电厂无铜化运行需求．研制并加工出一种钢质双侧强化传热管一内螺旋外棘齿管。采用通用的强化传热管试验装置,对5根不同结构参数的内螺旋外棘齿管进行了水平单管管外蒸汽冷凝和流阻特性试验研究。根据大量实验数据,拟合出实验雷诺数尺P范围内的管内换热努塞尔数Nu及阻力系数f的计算关联式,并对内螺旋外棘齿管的热力性能进行了评价。实验研究发现：所有内螺旋外棘齿管管内换热系数比光滑管提高了42％～152％,同时阻力系数增加了48％～350%。最后得出结论：无论在何种工况下运行。内螺旋外棘齿管的换热与流阻综合性能均优于光滑管。可用做发电厂换热设备的管芯。大大提高电厂热能的利用。     

锅炉烟管管束最优匹配问题的求解与结果分析

根据已建立的由两种烟管所组成的锅炉烟管管束阻力的最优匹配模型,利用求解有约束的非线性优化问题的数学方法,计算出满足约束条件的经过阻力最优匹配后的烟管管束的各种结构参数,其管束的总换热量明显高于不经阻力最优匹配时的换热量。这种考虑不同形式烟管阻力系数影响管内烟气流动的计算方法可使锅炉烟管管束的热力计算结果更为精确。表３参３     

废弃物焚烧锅炉内错列管束的对流换热特性

该文为了研究废弃物焚烧锅炉尾部错列管束的换热计算方法，基于模化实验原理，共做了108种工况的实验，得出了低雷诺数工况的换热计算方法。实验研究表明：烟气中水分浓度的增加增强了烟气的换热性能，并随着温度的增加和水分体积浓度的增加而更为明显，这是因为水分浓度的增加减小了热边界层的厚度并改变了烟气的导热系数，进而减小了热边界层的热阻。对比3种管束结构的换热性能表明：高水分烟气换热性能主要随纵向节距的减小而增加，随着横向节距的增加而增加。     

单颗粒褐煤烟气干燥过程模型研究

褐煤干燥对提高褐煤品质具有重要意义。为了深入研究高温烟气干燥褐煤的物理过程,在一维球坐标系下对单个球形褐煤颗粒的干燥脱水过程建立了数值模型。模型中以褐煤颗粒内的蒸发界面为基础,将褐煤颗粒分为干区和湿区,对湿区求解传热方程,对干区求解烟气传热和传质方程,模拟褐煤干燥中的水分蒸发过程。模型采用Crank-Nicolson隐式差分方法进行离散化,模拟得到单个褐煤颗粒动态蒸发的过程。利用该模型分析不同粒径褐煤干燥过程中的烟气温度、颗粒含水量、颗粒内部温度分布等变化规律。发现颗粒最高温度不超过烟气和颗粒的最终平衡温度。褐煤颗粒粒径和初始烟气温度对褐煤的干燥过程有重要影响,较高的初始烟气温度条件下所需的干燥时间短,干燥时间近似与褐煤颗粒粒径的平方成正比。     

膜法半开式吸收式热泵回收烟气余热及水分系统特性分析

燃煤机组锅炉尾部烟气直接排放会造成大量的余热与水分损失。本文基于陶瓷膜管的选择透过性,利用溴化锂溶液的吸湿性,提出一种膜法半开式吸收式热泵系统,其中多通道陶瓷膜管吸收器吸收烟气中余热与水分,高温发生器、回热发生器及气液分离器实现溴化锂溶液的再生。以某330 MW燃煤机组锅炉为例,分析了不同循环工质参数、不同回热蒸汽流量以及吸收器内热交换量变化对膜法半开式吸收式热泵系统的影响。结果表明:溴化锂溶液的流量与溶液出口温度、脱水量呈正相关变化;吸收器内凝结水吸热量增大会提高脱水量,但会降低溶液出口温度;回热蒸汽流量变化会改变系统内各部分热量分布,增大回热蒸汽流量可以减少驱动热源热量,提高系统热回收性能,但存在限值。     

燃煤电厂烟气冷凝除尘试验研究

通过在某300 MW燃煤机组湿法烟气脱硫(WFGD)系统的脱硫塔出口搭建烟气旁路,测试具有冷凝除尘作用的塑料型换热管束的传热系数、烟气侧阻力特性及除尘性能。结果表明:管束传热系数在350 W/(m^2·K)以上,烟气侧阻力随烟气流速增加而明显增大,除尘效率达到58.6%,出口粉尘质量浓度在4.5 mg/m^3左右;采用冷凝除尘技术不仅可以除尘,还能够回收烟气中的热量和水分。     

燃煤电厂烟气湿烟羽消除技术

燃煤电厂湿法脱硫后湿饱和烟气的直接排放一般会造成湿烟羽现象。对烟气加热法、烟气冷凝法、冷凝再热法和膜回收烟气水分法4种湿烟羽消除技术机理进行理论分析，利用湿烟羽预测模型定量计算了4种湿烟羽消除技术的参数选择。结果表明：烟气加热法，当环境温度低于5℃，相对湿度大于40%时，烟气需要加热至100℃以上；烟气冷凝法，当环境温度低于0℃，环境相对湿度大于40%时，需要将烟气冷凝低于15.5℃；烟气冷凝再热法的冷凝温度越低，再热温度就越低，当环境温度高于5℃，烟气冷凝至40℃，再热温度不高于80℃；膜回收法，当环境温度大于15℃、水回收率达到40%时，基本无白烟产生，而环境温度低于5℃时，水回收率要达到60%以上。     

翅片管外有机工质TFE凝结换热特性研究

翅片管外有机工质换热特性（凝结换热系数及液膜热阻）影响冷凝器的换热性能。理论模型基于努谢尔修正膜理论,为提高计算精度,将翅片管沿管周向划分有限个微元角,建立各个微元角内翅片侧壁和翅片间基管处的层流膜状凝结换热模型,迭代求解各个微元角内的壁面温度,根据各微元角壁面与饱和蒸汽温差,推导翅壁面及翅间基管上的液膜热阻和换热量,最后求解管子平均换热系数。管壁温度随圆周角θ增大而减小;翅壁及基管上液膜热阻随圆周角θ增大而增大;基管上液膜热阻大于壁面上液膜热阻。与实验值比较,理论模型计算精度高于积分解法计算值。