流体脉动对新型弹性管束传热特性影响的实验研究

建立了恒热流传热实验台,对新型弹性管束管外传热特性进行实验研究,得到了不同Re数下弹性管束的整体及局部换热性能。设计了电机驱动流体脉动装置,得到了不同脉动参数下弹性管束的传热及阻力特性,并拟合得到了各工况下的实验准则关联式。实验结果表明,在文中讨论参数范围内弹性管束的管外平均表面传热系数可以达到固定管束的3倍以上,强化传热效果显著,且中间两根弹性管的表面传热系数要明显高于边缘两管。通过对比不同实验工况可以得出当流体脉动频率为15Hz时弹性管束的PEC值最高,综合换热性能最好。     

城市集中供热系统一次网运行优化及算法

以供热系统运行能耗费用最低为优化目标,以供热管网的运行特性为约束条件,建立以供水温度和供水流量为变量的集中供热系统一次网运行能耗费用方程.根据非线性规划理论,应用一般约束乘子法将约束问题变为无约束问题,采用共轭梯度法,结合线性搜索,建立了该优化模型的求解算法及流程,并编写了相应的计算软件.针对某城市集中供热系统一次网,将提出的非线性规划方法与逐步长搜索法相比较,结果证明非线性规划法效率更高,结果更准确;应用本文提出的运行优化方法指导管网质量并调,与传统的质调节相比,节能效益明显,进一步验证了该方法的有效性和可靠性.     

流体诱导新型弹性管束强化传热实验

为深入研究不同实验条件下新型弹性管束的传热特性,建立了传热综合实验台,计算得到了管束管外、管内及总传热系数随Re的变化曲线图。实验结果表明:新型弹性管束的管外平均表面传热系数基本为同Re数下的固定管束的3倍以上,强化传热效果明显。对比不同条件下的实验结果可以得出,汽-水换热条件最好、水-水换热条件次之、恒热流条件最差。原因为管内流体介质对弹性管束的振动特性影响较大,振动特性增强使得传热特性增强。     

汽-水换热器内流体诱导振动强化传热试验

提出利用换热器内流体诱导振动实现强化传热的方法 .在利用传热表面振动提高对流换热系数的同时 ,利用振动变形减少积垢 ,降低污垢热阻 ,实现了复合强化传热 .对管内外流体流动诱导弹性管束的振动特性、强化传热特性和污垢特性进行了试验研究     

含氮气的甲烷蒸汽冷凝过程的数值模拟

为求解竖直壁面上含氮气的甲烷蒸汽冷凝流动传热传质规律,基于扩散理论建立了数值计算模型。利用Volume of Fluid (VOF)方法追踪气液界面,根据气液界面质量守恒方程自定义用户函数求解相变过程中的质量与能量源相,对氮气w(N_2)=0%、0.869%、1.733%、3.441%、8.417%、11.616%、16.249%以及壁面过冷度为5 K、10 K、15 K和20 K的工况进行了模拟计算。结果表明,氮气的存在使得甲烷蒸汽的冷凝传热系数显著下降(过冷度为10 K时,3.441%的氮气导致传热系数下降约70%);在计算工况下,液膜厚度相比于混合气体层的厚度小两个数量级,蒸汽穿过混合气体层的扩散热阻是整个传热过程的主要热阻。     

含不凝气体蒸汽波节管内凝结特性研究

通过数值模拟,研究了波节结构、空气含量及Reynolds数Re对含空气的水蒸气波节管内凝结特性的影响,并与圆形换热管内的情况进行了对比。模拟结果表明：空气含量增加,波节管壁面平均传热系数减小;波节管内流体流动和换热过程均呈现振荡波动;波节高度增加,壁面平均传热系数先增加后降低,在波节高度0.032 m达到峰值,而摩擦系数一直增加;波节间距减小,波节宽度增加,壁面平均传热系数及摩擦系数均增大;波节高度对波节管内流动和换热影响均大于波节宽度和波节间距。     

单个生物质炭颗粒气化过程的数值模拟

建立下吸式气化炉中单个生物质炭颗粒的一维、准稳态的气化模型,该模型耦合了传热、传质方程和炭颗粒气化化学反应动力学方程,利用Fredholm积分转换,将常微分方程变成非线性方程组,用Matlab进行求解。运用文献中的试验结果对模型进行对比验证,该模型能够较好地预测CO_2-H_2O-N_2还原环境下的炭颗粒转换速率。利用该模型对下吸式气化炉还原区的炭颗粒的气化过程进行模拟分析,计算出还原区的传热系数和传质系数,对炭颗粒内部的温度、浓度、炭转换速率及完全反应的时间进行分析,为整个下吸式气化炉还原区的数值模拟提供条件。     

不凝气体对蒸汽射流冷凝的影响

对含不凝气体蒸汽射流在冷水中直接接触冷凝现象进行了实验研究,通过测量流场中的温度分布确定汽羽长度,进而推导其传热系数。实验使用直径为1.6 mm的圆形喷嘴,出口混合气体质量流量密度在100~330 kg·m^-2·s^-1之间,不凝气体的含量在0~15%之间,冷水温度在300~340 K之间。实验结果表明:不凝气体的加入,使喷嘴出口附近的温度下降减慢;汽羽长度随不凝气体含量的增加而变长,其受喷嘴出口质流密度和过冷度的影响规律与纯蒸汽射流一致;冷凝传热系数在0.7~2 MW·m^-2·K^-1之间,随过冷度的增大和不凝气体含量的增加而减小,受气体流量的影响较小。对实验数据进行拟合,获得了汽羽长度的关联式,并由此得到了冷凝传热系数关联式。     

基于最小方差的对流换热准则式非线性回归算法及检验

目前换热器测试中的回归方法对测量过程和测试对象的要求仍有很多限制条件,对于换热管形状复杂的新型换热设备进行回归时,这些限制使获得准则方程式更加困难,测量周期增加.通过提出一种新的回归算法,以最小方差作为回归条件直接得到固定侧表面传热系数以及改变侧准则方程式,避免了Wilson法及等流速法等需要的限制条件.该方法仅依赖于对流换热两侧的热阻串联关系,得到的准则式与两侧流体工质、通道形态及流动状态是否相同均没有关系,降低了得到准则方程式的条件并简化测量过程,且与国家标准要求的测试条件对应.发展了使用二分法进行非线性回归得到准则方程式的算法,通过生成并使用模拟数据检验表明算法是准确可行的,使用实验数据求解得到的固定侧表面传热系数和流动侧准则方程指数也在合理的范围内.     

基于广义原理的对流换热热阻计算方法及检验

使用积耗散与广义热阻原理分析对流换热中耗散与广义换热温差间的关系, 提出了控制体内三种广义热阻值计算方法的表达形式, 并在二维平行通道层流换热中进行检验, 与传统热阻计算方法作比较后发现传统的表面传热系数不能准确体现研究区域内的热导（阻）能力, 三种广义热阻计算方法的表达形式相互吻合, 结果一致, 且对流换热退化为热传导时与定义式和热传导计算结果统一, 表明是可靠的对流热阻计算方法; 使用该方法研究二维平行通道内入口段的对流换热, 发现广义热阻值的普遍趋势是随流动发展热阻增大, 符合对流换热的基本理念, 定义式热阻则表现变化很大, 受温差与壁面热流量影响明显; 检验中发现了广义式热阻与定义式热阻的差异是由于定义式热阻为简化表达导致。