纳米孔隙空间内气体分子平均自由程变化规律

以Zeng等提出的纳米孔隙内气体分子平均自由程模型为基础,考虑材料的微观结构特点,结合纳米小球堆积构成的杆状立方阵列结构,对纳米孔隙空间内的气体分子平均自由程的影响因素、影响机理及变化规律进行了分析。研究结果表明纳米孔材料的微观结构特征与材料的密度和比表面积直接相关,纳米孔隙空间内的气体分子平均自由程随着比表面积和密度的增加而降低,具有相对高的比表面积和密度更有利于进一步限制纳米孔中的气相导热。p=104 Pa和p=4×105 Pa是两个拐点压力,当p104 Pa时,气体分子平均自由程就不再随着压力的降低而发生变化,当p4×105 Pa时,纳米孔隙对气体分子自由运动的限制作用就可忽略。随着温度的升高,纳米孔隙空间中的气体分子平均自由程在升高,但升高幅度逐渐降低。     

自润湿液体过冷核态沸腾射液流现象分析

对比去离子水和应用具有自润湿特性的正丁醇水溶液,进行Marangoni效应对微加热面汽泡行为影响的研究。通过高速摄像技术观测到了去离子水中的泡顶射液流和正丁醇溶液中的多射液流现象。相应的数值模拟表明,Marangoni效应引起过冷去离子水从过热表面向泡顶流动,而引起正丁醇溶液向相反方向流动,即过冷溶液流向过热表面。多射液流现象持续时间比去离子水的长,还可引起泡底微液层的瞬时紊乱现象。多射液流现象发生时,汽泡附近的温度梯度较大,而速度梯度则接近垂直于加热表面。正丁醇溶液的模拟结果与实验观测一致,表明表面张力及所引起的Marangoni效应对分析不同流体的过冷核态沸腾机理至关重要。     

直接空冷单元空气流场优化

直接空冷系统空冷单元空气流场具有明显的旋转上升特点,且呈中心对称分布,使空冷单元翅片管束的冷却空气流量分配极不均匀,翅片管束传热面利用效率低,空冷凝汽器流动传热性能差。对此,利用CFD软件,对直接空冷单元内部的空气动力学特性进行研究,发现,由于风机出口流通面积的突变,在空冷单元底部形成了流动死区和涡流,在单元中心形成了严重的回流,导致流动阻力增加,阻碍了风机出口冷却空气向翅片管束方向的顺利流动。为此,提出4种导流方案,对4种导流方案的空冷单元热力性能进行研究。结果表明,经过空冷单元内冷却空气导流后,空气流场得到优化,管束表面流量和温度场更为均匀,空冷单元流动传热性能得到了改善。4种导流方案中,方案3的效果最为显著。     

蒸汽在扁平管内逆流流动凝结实验与理论分析

针对火电机组直接空冷凝汽器扁平管内蒸汽凝结换热过程,设计并搭建了水冷扁平管内可视化流动凝结实验台,开展管内凝结换热研究。建立涵盖壁面薄液膜和圆弧段液池的流动凝结分析模型,得到凝结液膜发展相关方程。特别对于壁面液膜双曲型发展方程,考虑其对流特征和物理守恒特性,提出共轭梯度法-牛顿法-模拟退火相结合的稳态求解算法,避免传统非稳态方法的复杂性。可视化实验结果表明,管内汽液两相分层流动,扁平管圆弧底部形成了液池。对应的理论分析结果更加细致地表明,管内凝结换热为分层流型,液池液膜厚度为1 mm量级,壁面液膜相比液池液膜薄很多,因而具有较高的凝结传热系数。分析结果为判断冬季低温环境运行时管内冻结起始位置提供了依据。     

纳米流体近场辐射与消光作用的光谱特性

以Al纳米流体为例,运用涨落电动力学方法计算球形纳米颗粒间的单色近场辐射换热量,运用Rayleigh散射近似方法计算纳米流体的消光系数,并对两者峰值光谱区间进行比较。结果表明:对于Al纳米颗粒,近场辐射偏长波区域,而消光系数偏短波区域,且消光系数透射波峰随颗粒半径增大而偏短波区域移动,这可为纳米流体非独立散射区的吸热特性研究提供参考。     

喷射雾滴烟气流动蒸发特性

电站锅炉烟气脱硫废水喷入烟道蒸发是电厂废水零排放最经济可行的技术途径之一。针对该技术实际应用中存在的在烟道壁面上结垢腐蚀问题,以单台300 MW机组为对象,将针对连续相烟气的湍流流动传热欧拉方法,以及离散相雾化液滴群流动蒸发的拉格朗日方法相结合,建立物理数学模型。通过数值模拟方法,研究脱硫废水喷射雾滴在烟气中的流动蒸发特性及其影响因素,获得不同运行条件下喷雾的扩散范围和液滴在烟气内的运动轨迹。结果表明：烟气温度越高、雾化液滴群的直径越小,其完全蒸发所需的时间和距离越短;采用多喷嘴小流量的布置方式可以提高雾化液滴群的蒸发质量;喷嘴喷射方向的选择应该保证雾化液滴群与烟气相对运动增强的同时,保证液滴能在规定距离和时间内完全扩散并与烟气进行充分接触和换热,实现雾化液滴群蒸发质量的最大化;而液滴初速度、喷嘴的喷射全锥角、烟气速度对蒸发率的影响不大。研究结果可为火电厂脱硫废水烟气蒸发的工艺设计及性能调控提供依据。     

冰雪灾害条件下我国电网安全运行面临的问题

论述了防止复杂大电网发生冰灾事故的各个环节,介绍了研究现状和存在的问题,指出了在冰雪灾害条件下我国复杂大电网安全运行需要加强研究的8个关键问题：覆冰机理、覆冰外绝缘故障机理、有效的防冰、除冰方法、大电网覆冰在线监测与诊断方法、覆冰线路灾害局部化设计、电网覆冰在线评估、预警与决策以及建立复杂大电网覆冰灾害应急处理体系,并提出了可能的解决方法。     

用于汽轮机排汽冷却的蒸发式冷凝器模型及性能分析

蒸发式冷凝器兼具传热性能好和节水的优势,在大型动力系统冷却中具有广阔的应用前景。建立了蒸发冷凝器的理论分析模型,提出了蒸发式冷凝器用于冷却小型汽轮机排汽的设计方案;获得了喷淋水温度、空气和蒸汽的焓值在冷凝器内沿程的变化规律,并对喷淋水量、配风量和空气温度等影响冷凝器性能的影响因素进行了分析。研究结果对蒸发式冷凝器在火力发电行业的应用具有参考意义。     

微细管内电渗流动的瞬态热效应

建立微细圆管内电渗流动的非稳态数学模型,模型通过温度将电渗流的Poisson-Boltzmann方程、动量守恒和能量守恒方程耦合起来.详细讨论了在电渗流的初始阶段,焦耳效应对温度场和速度场演化的影响.同时讨论了不同冷却条件和外部电势场强度条件下,电渗流速度场及温度场变化的特点以及自热的发生过程.研究发现,由于速度场的发展主要受温度主控的电解液黏度影响,因此速度场和温度场是同步发展起来的.通过所得到的结果可以为微细管内的电渗流确定合适的冷却条件,以便同时达到有效抑制样品温度和获得较高流动速度的目的.     

采用不等径结构自激振荡流热管实现强化传热

针对不等径结构回路型自激振荡流热管,利用电加热板作为热源,通过改变加热板的输入功率以及加热板的位置,对其壁温和热传输特性进行了实验研究,并与等径结构回路型自激振荡流热管在相同的工质及充液率,相同的热管长度及倾角,以及相同的电加热热板位置等条件下的传热特性进行了对比分析.结果表明:不等径结构自激振荡流热管在中、低负荷情况下,可以起到明显的强化传热作用;而当不等径位置在热管的最下面、热源位置在变径区域的下部时强化传热效果最佳.