扁平空冷翅片管内换热与流动特性数值研究EI北大核心CSCD

扁平翅片管结构复杂,换热方式耦合多样,以往研究难以用常规实验与关联式方法,完整复现并分析管内热流特性。基于分布参数热力学理论,提出耦合换热模型描述翅片管两相流与空气间的换热,并将模型应用于1m长度工程管,通过数值求解,得到管内温度、热流密度、换热系数、液膜厚度、剪切力、压力降沿两相流和冷却空气流向全域内的变化规律:随着冷却空气横向流动,扁平管凝结性能急剧降低,热流密度从空气入口处20000W/m^(2)降至出口处5000W/m^(2);翅片管钎焊层热流密度高达14000W/m^(2),因此应注重提升钎焊层对翅片管换热的增强效用。管内两相流定性为环状流,随着两相流动,倾斜管能有效地将平板液膜汇聚到下半圆,平板液膜厚度沿管深增长缓慢,全管段液膜增长范围为16~25μm;平板热流密度和凝结空冷翅片管空气侧对流换热系数管深无下降趋势,这与工程管对应管段的实验结果相符。     

竖直细管内高速空气-过冷水环状两相流的蒸发-对流耦合传热特性

通过数值计算研究了竖直细小传热管内高速空气-过冷水非沸腾环状两相流的传热传质特性。计算结果表明：在细小管内壁上过冷水形成非常薄的液膜，壁面热流密度可以分为液膜吸热，液膜蒸发和气相(湿空气)吸热3部分。在管内下部的环状流区域内，液膜蒸发换热是支配性的传热方式，并具有十分强的换热能力。数值计算指出即使在高热流密度条件下管壁温也能保持在较低范围。计算结果较好地预示了过去的实验结果。     

空冷凝汽器椭圆翅片管管内传热与流动特性分析

基于分布式参数热力系统假设,提出翅片管耦合换热模型,以描述两相流与冷却空气工质对之间的传热。将耦合模型应用于火电机组直接空冷凝汽器1 000 mm×94 mm×46 mm（深×宽×高）椭圆翅片管,通过基于计算流体力学的数值求解,得到管内温度、热流密度、对流换热系数、薄膜厚度、剪切力沿两相流和冷却空气流向上的变化规律,将特征量空间分布结果可视化。结果发现:管内热流密度随着管外冷却空气的横向流动,在空气出口区域急剧下降,管内对流换热系数随凝结沿管深方向的纵向发展,缓慢增长;管内两相流型可定性为环状流,液膜在椭圆下半部分极端区,有明显聚集与加速流动。所采用的理论方法和获得的结论,有助于翅片管换热增强设计和在运空冷凝汽器安全高效运行。     

全尺寸单排翅管耦合换热的异步CFD模拟

火电厂空冷凝汽器普遍使用单排蛇形翅管作为换热器基管。由于蛇形翅管翅侧几何特征复杂,管内凝结有相变相随,蒸汽到空气的传热经过多个耦合面,用计算流体动力学(computational fluid dynamics,CFD)同步模拟翅管双侧换热,存在很多困难。提出液膜表面剪切力条件下的管内冷凝模型,分析蒸汽至空气的耦合换热过程和换热面平衡条件,给出耦合换热量的计算方法。将全尺寸翅管换热的数值模拟分解成282个边界条件关联的CFD模块,实现了全管耦合换热的异步计算。对比CFD解与实验数据,两者吻合良好,表明,冷凝模型能正确仿真蒸汽冷凝,异步CFD策略是模拟全尺寸翅管双侧换热的有效方法。基于CFD解,分析了翅侧空气和管内蒸汽的流场特性。     

直接空冷岛顺流基管管内冷凝的传热传质分析EI北大核心CSCD

顺流基管是火电厂直接空冷岛关键部件,分析基管管内传热传质机理,对优化基管传热和空冷岛安全运行有重要意义。考虑基管几何特征和安装倾角,建立模拟蒸汽在基管内壁上冷凝的三维坐标数学模型。求解模型数值解时,假设基管壁温未知,设计迭代算法估算壁温。通过对比蒸汽凝结率数值解与设计值,管内换热系数数值解与Nusselt经验公式值,验证了模型的有效性。对模型数值解进一步分析发现,膜厚偏微分方程能正确描述基管几何特征和倾角影响下的液膜特性,汽液两相分离位置的预测值与直接空冷岛运行实际相符,凝结水过冷度数值解不能完全匹配实际测量值。本文的研究成果,为设计高效换热基管和空冷岛冬季防冻,提供了理论依据。     

含不凝气水平管内膜状冷凝的传热特性

为深入研究含不凝气水平管内膜状冷凝的传热特性,建立了含不凝气的水平管内膜状冷凝传热的数学模型。模型考虑了汽液两相流间的剪切应力引起的轴向压力梯度及不凝气在相界面处的扩散传质热阻,推导出液膜换热系数、液膜厚度、轴向压力梯度、冷凝液层角度及厚度和冷凝界面温度的理论关系式。通过对纯蒸汽冷凝液膜特性数学模型计算结果间的比较,验证了数学模型的通用性和准确性。研究结果表明:汽液两相流间剪切应力和不凝气对沿管长方向蒸汽冷凝温度的降低有显著影响,要通过增加管长来抵消其对传热性能降低的影响;进口蒸汽中不凝气浓度的降低,有利于减少传热管管长。     

微重力环境下水平方管内气液两相流动特性的数值研究

基于数值方法,采用流体体积函数模型(volume of fluid,VOF)对10-4g0和g0重力环境下水平方管内空气-水两相流和制冷剂R134a蒸汽-液体两相流进行数值模拟,分别得到泡状流、弹状流、搅混流和环状流4种典型流型,但两种混合物在流型上存在较大差异。通过对数值结果的统计分析,得到两种混合物在不同重力环境下的压降分布。结果显示,微重力下两种混合物的压降均大于常重力环境,且压降都随气、液速度的增大而增大;相同工况下,空气-水的压降大于R134a蒸汽-液体两相流的压降。将得到的压降数值结果与均相流模型、Friedel模型和Chisholm模型依次进行对比。重新根据分液相雷诺数(Reynolds)将流动分为层流区、过渡区和紊流区,并对Chisholm关系式进行了修正。结果显示,修正后的压降模型能较好地预测微重力环境下的气液两相流动压降。根据汽液两相流动特性,分析了发生以上现象的原因。     

提高凝汽器除氧效果减少汽侧腐蚀

一、凝汽器漏气原因凝结水含氧量高的原因很多,主要有以下四种: 1.水膜当蒸汽在凝汽器内凝结时,管道四周便形成一层水膜。水膜外表面的温度接近于蒸汽饱和温度,内表面的温度接近于管壁温度。由于分子和紊流扩散的作用,凝结水从周围的蒸汽和空气混合物中吸收各种气体,其中不凝性气体(指O_2及N_2)的溶解度由亨     

直接甲醇燃料电池两相传质过程研究进展

为了揭示直接甲醇燃料电池两相流及其对电池性能的影响,从可视化研究和数学模型研究两方面综述了直接甲醇燃料电池中气、液两相流的研究进展.概述了阳极和阴极两相流研究,介绍了流场模型、扩散层模型、催化层模型及质子交换膜模型等数学模型.阴极进行可视化研究是必要的,数学模型与实验结合起来研究能更好地促进模型研究的发展.     

汽轮机凝汽器真空降低对机组运行的影响分析

<正>1影响凝汽器工作的因素1.1凝汽器中存在的空气对凝汽器真空的影响在凝汽器中,由于真空系统不能绝对严密而从外界漏入空气,以及蒸汽中所含的不凝结气体在凝结时被析出,会使冷却水管表面形成一层空气膜而降低了传热效果,影响蒸汽的冷却放热。在凝汽器中空气含量越大,对蒸汽的放热影响也越大。汽轮机排气在凝结初期空气含量相对很小,在蒸汽进入管束逐渐凝结的过程中,空气含量相对不断增加,使蒸汽放热逐渐恶化。凝汽器中的全压力是由蒸汽分压力与空气分压力组成的混合压力,由于空气分压力的存在,凝汽器内的绝对压力升高,凝结水中的溶解氧量增加,引起机组的经济效益降低,加快了机炉设备及管路的腐蚀速度。     

重力对垂直管内气液搅混流相界面特性影响的数值研究

采用流体体积函数模型(VOF)对常重力、部分重力和微重力环境下垂直管内空气–水搅混流和制冷剂R134a蒸汽–液体搅混流进行数值模拟,研究重力环境对气液搅混流界面波高度,相界面稳定性及界面波形成周期的影响。与实验结果的对比显示数值模型是可靠的。数值结果表明,随着重力环境的减小,气液搅混流的界面波高度有所增大,相界面稳定性明显增强,界面波形成周期随之延长。空气–水搅混流界面波与R134a蒸汽–液体搅混流相比有显著不同。尽管R134a蒸汽和R134a液体的入口速度较小,但与空气–水搅混流相比,其相界面稳定性明显下降,形成周期缩短。上述结果对微重力和部分重力下换热设备的研究与设计提供了重要依据。     

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。     

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.     

安全壳内水蒸气凝结换热的数值模拟

对安全壳大气空间内蒸汽与空气混合后在钢制安全壳壁面凝结换热特性的研究是研究PCCS系统的关键问题之一。应用计算流体力学分析方法,通过加载计算含空气蒸汽凝结换热的UDF模型实现利用FLUENT软件对安全壳内蒸汽凝结的三维数值仿真研究。计算分析得到在蒸汽冷凝总的换热过程中凝结换热量是对流换热量的2~3倍,凝结换热系数和对流换热系数都随着蒸汽质量分数的增加而增大,且沿安全壳壁面从上到下是递减,以及对比Uchida关联式和Zhang的冷凝实验关联式对凝结换热的影响。     

气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程数值研究

采用流体体积双流体模型对德士古水煤浆气化炉激冷室下降管内气液两相热质同时传递过程进行数值研究,并建立了水蒸气在气相主体中的组分传输模型。数值预测的下降管内温度分布规律与实验结果吻合较好。据此探讨了相变对下降管内液膜流动形态的影响以及流动对水蒸气分布的影响,研究结果表明,相变对液膜形态有显著影响;气体对水蒸气的携带作用使得下降管内水蒸气沿高度方向上呈大梯度分布,出口处水蒸气浓度最高,下降管内存在气体带液的现象。     

热管式空气预热器和干式冷却塔

热管式空气预热器为多根热管束所组成,每根热管是一根密闭管子,它内部充以液体传热介质和芯子(福斯特惠勒公司自制),管内壁加工成粗糙表面、管外壁焊上鳍片以加强热传导。热管式空气预热器上端放于加热介质(热源为烟气或加热火焰)处,下端放于被加热介质(冷端为空气)处,并将冷热介质加以隔离。整个热管式空气预热器是斜放的。管内液体介质受热源加热。取得热量后蒸发汽化。由于管内两端存在压差,从而使蒸汽沿着管内中间通道迅速转移到冷端凝结并将热量传导到管外被加热介质。被凝结的管内介质在毛细管作     

角管式蒸汽锅炉预分离装置汽液分离数值模拟研究

采用数值模拟的方法研究了角管式蒸汽锅炉预分离装置不同运行参数下汽水两相的分离效率,分析了压力、入口干度、入口质量流速及引出管内径对预分离装置汽水分离效率的影响。模拟结果表明:当压力升高,汽水密度差和液滴直径减小,导致水滴的重力小于蒸汽对它的浮力及摩擦力之和,使得更多水滴被蒸汽带入引出管内,从而分离效率降低;分离效率随入口干度的增高而增大;增大入口质量流速不利于汽液两相的分离;增加引出管内径会使预分离装置分离效率降低。     

汽液两相流凝结激波升压装置的火用分析模型

在建立了汽液两相流凝结激波升压装置Yong分析模型的基础上，分析了蒸汽压力，低压入口水温度，水汽流量比和装置升压比等因素对Yong效率的影响规律，并对其进行了计算。该研究为汽液两相流凝结激波升压装置的设计和运行提供了可靠的理论依据。     

水力机械转轮内固液两相流的三维贴体数值模拟研究

本文利用悬浮体固液两相流颗粒群模型的理论研究成果,对在含沙水流中工作的水力机械转轮内部的固液两相流进行了数值模拟研究。首先针对水力机械转轮内部的悬浮体固液两相流的流动特性,通过探讨固液两相间的作用力本构关系式,简化了颗粒群模型中复杂的理论方程,建立了能进行数值模拟的欧拉方程。然后提出了一种新的数值模拟方法,即：在贴体坐标系下采用有限体积法,利用单一网格拟人工压缩技术,解决欧拉方程中的压力－速度关联问题和压力波动问题,并从理论上分析论证了该技术的严密性和有效性。作者利用此技术分别对轴流式水轮机转轮内实际工况下单相流与固液两相流的欧拉方程进行了数值模拟,在计算过程中,该技术能保证数值快速收敛和结果合理。最后对两相流流场的模拟结果进行的分析表明本文提出的数值模拟方法和拟人工压缩技术是成功的     

中心正交旋转管道内流动沸腾汽液分布特性的数值分析

采用计算流体动力学方法对旋转工况下,管道中汽液两相流的流动沸腾分布特性进行数值分析。基于VOF模型、k-ε湍流模型及UDF进行数值计算。数值结果显示,管道流动沸腾汽液两相流型受热载荷、旋转载荷以及流动载荷的耦合影响。在文中计算工况范围内表现为汽液两相流型由规则、稳定的泡状流转变为紊乱的弹状流甚至雾状流。流型转变的实质是管道旋转使流体受到离心浮力的作用,径向流动增强使稳定流型破坏。