绕管式换热器壳侧沸腾时空泡率关联式筛选

使用ANSYS Fluent模拟软件下的流体体积(VOF)模型对绕管式换热器壳侧烷烃冷剂沸腾过程进行数值模拟,获得壳侧流道内的空泡率计算数据,并与多个空泡率关联式计算结果相比对。结果表明,Chisholm关联式能够很好地预测壳侧沸腾时的空泡率,并且在变热流、变压力、变流率的条件下适用,其预测偏差在-15%~0%范围内。     

含硫烟气酸露点实验及预测模型研究

为精准预测含硫烟气酸露点,设计并搭建了含硫烟气酸露点测试实验台,测试了烟气中SO₃蒸气和H₂O蒸气对烟气酸露点的影响规律。结果表明:烟气酸露点随着烟气中SO₃蒸气分压的升高而增加,酸露点与SO₃蒸气分压成对数关系;烟气酸露点随着H₂O蒸气分压不断增加而升高,但升高较为缓慢,含硫烟气酸露点与H₂O蒸气分压成线性关系。通过关联式的对比分析可知,Haase公式与实验数据的吻合度较好,但是在SO₃蒸气分压较大时,Haase公式计算结果低于实验结果,基于该缺点并结合实验数据提出了新的酸露点模型。以上结论为确定含硫烟气酸露点及防止设备腐蚀提供了参考。      

滑坡碎屑流纵向作用下埋地管道变形分布预测

为保证滑坡碎屑流作用下埋地燃气管道安全运行,基于热-弹塑性理论,采用管-土耦合方法建立了管-土变形分析模型,模拟分析了埋地天然气管道的轴向应变分布规律。基于埋地天然气管道应变分布特征,通过非线性拟合方法,确定了管道轴向应变分布预测模型。研究结果表明: 滑坡碎屑流作用下土壤变形区域主要为碎屑流作用区及其附近区域,滑坡碎屑流前部区域土壤变形明显大于后部区域;管道主要为弯曲变形,管土之间变形并不同步,土壤变形明显大于管道变形;在各个路径上,管道既存在拉应变,又存在压应变,而滑坡碎屑流作用区域,在管道底部和顶部路径上分别取得轴向拉压应变极值;碎屑流宽度、厚度对管道应变分布范围影响有限,应变分布范围随着碎屑流长度增加显著扩张,其中碎屑流影响区域范围是碎屑流作用区长度的3倍左右;而管道应变分布预测模型仅与μ、σ、a₁参数相关,仅需3个位置的轴向拉压应变数据,即可确定该区域管段轴向拉压应变分布。上述研究成果将为管道滑坡灾害下管道应变分布的确定提供重要理论依据。     

高速列车车厢冬季送风均匀性数值模拟

探讨某高速列车车厢通风系统的布置形式.采用CFD方法,针对某节高速列车车厢,对冬季送风系统送风均匀性进行模拟研究.分析影响高速列车车厢狭长空间内风管送风均匀性的主要原因,提出通过改变送风支管截面积提高送风均匀性的优化方法.对优化结果进行了实验验证,模拟结果与实验结果基本吻合.     

CFD-PBM模型下微孔曝气器布置方式的优化研究

基于活性污泥微孔曝气池内氧气供需平衡理念,将曝气盘分三段按59%、31%、10%比例递减式布置,基于CFD-PBM气液两相流模型,考察了氧化沟内流速、气含率、气泡大小分布等流体力学行为。结果显示,PBM模型得到的曝气区气含率、气泡分布沿水流方向递减,减小了曝气设备能耗,优化了微曝氧化沟的供氧效率。在高度为4m的上部区域,曝气区末端的流速要小于0.12m/s,考虑到末端旋流作用及曝气器垂直流的影响,流速可以满足污泥不沉积。     

基于热-结构耦合的LNG板翅结构热应力模拟

为保证大型天然气液化(LNG)用板翅式换热器冷箱安全、可靠运行,建立了大型LNG冷箱内板翅式换热器的板翅结构热应力有限元分析数学物理模型,基于热弹性理论采用热-结构直接耦合方法分析了运行参数(流体温度、外载荷以及操作压力)对LNG板翅结构等效热应力的影响规律,模拟结果表明:天然气和混合冷剂之间温差越大板翅结构承受最大等效热应力越大,混合冷剂和天然气温度越低其最大等效热应力越大;外载荷为压力时压力越大其最大等效热应力越小,外载荷为拉力时拉力越大其最大等效热应力越大;此外,天然气侧压力对热应力的影响大于混合冷剂侧压力对其影响,但均表现出增大趋势。上述研究成果将为大型LNG冷箱内板翅式换热器结构以及运行参数设计和安全可靠运行提供重要参考依据。     

新型卧式气液分离器内流场数值模拟

为防止风冷热泵冷热水机组中制冷剂液体进入压缩机后造成的"湿压缩"现象,本文建立了气液分离器模拟模型,采用数值模拟方法,分析了分离室内流场变化规律、内部构件对分离性能的影响,从而得到分离器的最佳结构尺寸.结果表明,气液分离器仅靠自身重力而没有任何内部构件时分离时间较长,分离效果较差;在分离室内增加整流板后能够有效的抑制漩涡和返混的产生,基本消除了逆流现象;在分离室入口增加了导流板后,流体速度明显减小,气液分离效率显著提升,导流效果明显.上述研究成果为提高风冷热泵冷热水机组的运行稳定性和延长压缩机的使用寿命提供了重要依据.     

降温过程中LNG板翅结构应力耦合模拟

为保证大型LNG冷箱降温过程中板翅式换热器结构安全可靠,建立了板翅结构应力耦合分析模型,采用热-结构直接耦合模拟方法,分析了降温过程对板翅结构应力的影响规律.结果表明:翅片和隔板钎焊接头处为结构最易破坏区;温差对板翅结构应力影响较为明显,并随温差增大而增大;当温差小于10 K时,对流换热性能对板翅结构应力影响较小;当温差相等时,降温速率对板翅结构应力影响较小.     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

含硫烟气余热智能相变回收系统性能实验研究

为掌握含硫烟气余热智能相变回收系统的运行特性,设计并搭建了性能测试实验台,测试了烟气热负荷率、LiBr溶液质量浓度和循环泵频率等参数对系统运行特性的影响。结果表明:系统热回收系数随烟气热负荷率的增大呈线性增长;系统火用效率随烟气热负荷率的增大而减小,但火用效率较小,仅约为0.15~0.20,表明该系统不适用于做功,而适用于生产生活供热等用途;系统热回收系数和火用效率受LiBr溶液质量浓度和循环泵频率的影响均较小。LiBr溶液进出换热器温度差随烟气负荷率的增大先增大,再趋于平缓,后又增大,并在溶液质量浓度为53%低负荷运行时,对换热器壁面及烟气出口温度受烟气热负荷率影响较小。以上结论为智能相变系统运行提供了理论依据。