直接接触式湿烟气余热回收热质传递数值研究

在Fluent软件中,基于欧拉-拉格朗日方法和自定义函数(UDF),构建了三维稳态模型,并在离散相模型(DPM)基础上,耦合欧拉壁膜模型(EWF)对冷凝室内湿烟气与喷淋液滴及周围壁面间的凝结传热进行数值模拟研究。研究结果表明,DPM与EWF耦合可以更精确地模拟湿烟气在冷凝室内的凝结换热;入口烟气流速越大,冷凝室高度越低,则出口烟气温度和出口烟气水蒸气体积分数越高,烟气换热效率越低,且变化幅度逐渐减缓;冷凝室高度越高,则壁面湿烟气凝结量越大,但随着入口烟气流速增大,冷凝室高度对凝结换热的影响逐渐减弱,换热效率提高幅度也明显减小。     

导流板倾角对“V”型直接空冷单元空气流动与换热特性的影响

利用CFD软件对环境横向风影响下“V”型布置直接空冷凝汽器单元空气流动与换热性能进行数值模拟研究。对比了空冷单元迎风侧加装平行导流板与未加导流板的流场特征,探究了环境风对流场产生的不利影响以及导流板的导流机制;分析了由4种倾角与3种递减角度组合形成的不同变倾角导流板的导流效果,给出了速度场、风机吸风量、凝汽器散热量以及空气出口温度与不同倾角导流板之间的关系。结果表明,环境不利风的削弱是空气流经导流板的增压与导流板背风侧旋涡引起流动偏移的综合效果。在所研究的变倾角导流装置中,45°倾角与5°递减角度组合的导流板导流效果最佳,75°倾角与0°递减角度组合的导流效果最差。所得结果可为进一步完善导流板结构设计提供理论依据。     

扰流孔及翅片间距对直接空冷蛇形翅片管流动与换热的影响

在传统直接空冷单排蛇形翅片扁平管上增设扰流孔以强化换热。本文应用Fluent软件对有、无扰流孔的2种蛇形翅片扁平管(蛇形翅片管)模型进行三维数值模拟,研究了1.4、2.2、3.0、3.8m/s4种迎面风速下不同翅片间距对有、无扰流孔的2种型式翅片管换热、阻力以及综合性能的影响。结果表明:与未开孔的蛇形翅片管相比,增设扰流孔的蛇形翅片管在各种翅片间距、迎面风速下使空气侧的换热系数提高1%～18%,且流动阻力略微减小;在较小的迎面风速范围内,增设扰流孔可以使相同工况下的最佳翅片间距减小。     

CC型通道波纹相对节距对流动与换热特性的影响

在三维空间上对CC(Crosscorrugated)型原表面换热器通道内流体的流动与换热特性进行了数值模拟。通道表面为正弦型曲面,上、下波纹板交错角固定为60°,节距与高度的比P/H取值范围为1.5~4.0。结果表明:当雷诺数Re约大于100后,各通道在中平面处产生的旋涡所形成的螺旋型自由剪切层开始变得不稳定,加强了流体间的混合;Re在约100~500的范围内,随P/H的增大,阻力系数f和平均努谢尔特数Nu增加,当Re继续增加(约大于2000)时,以P/H=2.2为界,P/H对f及Nu的影响呈相反的趋势变化;在适中的Re范围内,不同表面均可获得较好的表面性能,且随P/H的增大,获得最佳表面性能的Re减小。图12参8     

两种波纹通道内周期性充分发展对流换热的数值研究

应用数值方法研究了流体在正弦型和三角型两种波纹通道内周期性充分发展的层流流动与换热特性，分析了恒壁温条件下，雷诺数Re对流动与换热性能的影响，并对两种通道的摩擦阻力系数厂与努谢尔特数Nu分别进行了比较。结果表明：两种通道流动阻力的相对大小因雷诺数Re的大小而异；正弦型波纹通道的换热速率比三角型通道的换热速率大，因此换热器通道表面的选择应综合考虑。     

“V”型直接空冷凝汽器单元内部导流的数值研究

针对某直接空冷单元温度分布极不均匀的现象,运用FLUENT软件,在考虑环境风的情况下,对"V"型空冷单元风机出口加装不同数量的平直导流板进行数值研究。结果表明,风机出口加装平直导流板确能改善冷却空气流场和温度场,使翅片管束出口温度分布更均匀,且最高温度明显降低,改善了凝汽器的换热性能,在加装4块导流板时,翅片管束出口温度分布达到最佳,最高温度降到最低。     

矩形偏心翅片椭圆管流动与换热的数值研究

采用Fluent软件,在进口空气流速v=0.5~4.0m/s下,对不同波纹倾角(θ=0°、θ=5°、θ=10°、θ=15°、θ=18°)的矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器翅片间的流动与换热规律进行了三维数值模拟,分析了不同雷诺数Re和波纹倾角θ对矩形偏心波纹翅片椭圆管换热器的翅片表面平均努塞尔数Nu、压差损失Δp以及翅片管综合换热性能因子j/f的影响。研究结果表明:矩形偏心平直翅片椭圆管的综合换热性能最佳;适当增加翅片前端迎风侧波纹倾角,减小翅片后部区域波纹倾角,可同时起到增强换热、减少阻力损失的双重作用。     

不同入口流速下生物质锅炉尾部烟气凝结的数值研究

生物质燃料燃烧后所产生的烟气中含有大量的水蒸气, 在锅炉尾部添加冷凝换热器回收冷凝热可以有效提高系统热效率。选用的生物质燃料烟气中水蒸气的体积分数为27.9%, 基于Mixture模型并选用Lee模型作为冷凝传质模型对尾部烟气凝结的传热传质特性进行了数值模拟研究。假设流动为稳态, 湍流模型采用标准k－ε模型, 求解选用Simple算法, 研究了烟气侧不同入口流速下(1~4 m/s)温度场、流场及液态水体积分数的变化规律, 对翅片管换热器的表面传热系数及换热量进行了对比分析。计算结果表明, 随着入口流速的增加, 烟气出口温度逐渐升高, 壁面凝结速率不断增大, 而冷凝水量逐渐减少, 同时翅片管换热器的表面传热系数及换热量逐渐增加。     

导流装置对直接空冷凝汽器单元空气流动与换热性能影响的数值研究

针对600 MW直接空冷凝汽器单元在受到环境风影响下,轴流风机进风量减少以及翅片管束出口温度分布不均匀的现象,采取在空冷单元风机出口和挡风墙底部同时加装平直矩形导流板的措施加以改善。运用Fluent软件对内部和外部加装不同数量导流板后的空冷单元进行了数值模拟。结果表明,在环境风影响下,空冷单元内部和外部同时加装导流板,不仅能够增加轴流风机进风量,降低翅片管束出口局部高温区的温度,而且能够使空冷单元内部流场更加均匀。