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。     

多进出口空间紊流混合对流的数值研究

采用Ｋ—ε两方程模型、壁面函数法等对多进出口空间紊流混合对流换热进行了数值研究。通过对不同边界条件在较宽的参数范围内进行数值模拟,总结出紊流混合对流换热的若干规律。     

多进出口空间紊乱流混合对流的数值研究

采用Ｋ－ε两方程模型、壁面函数法等对多进出口空间紊流混合对流换热进行了数值研究。通过对不同边界条件在较宽的参数范围内进行数值模拟,总结紊流混合对流换热的若干规律。     

混合工质沸腾换热气泡形成功的推导及分析

推导和分析了混合工质及纯工质发生均质沸腾、壁面沸腾时气泡形成功,得出相同条件下混合工质气泡形成功比纯工质气泡形成功大,解释了混合工质沸腾换热系数降低的原因。     

太阳能吸热器内超临界二氧化碳对流换热特性数值研究

为分析聚光太阳能热发电中吸热器内超临界二氧化碳（S-CO₂）在高温非均匀壁面热流密度分布下的对流换热特性，采用ANSYS Fluent软件建立了管排式吸热器的三维数值模型，对其中S-CO₂对流换热特性进行数值仿真，并考虑了吸热器与外界环境的辐射和对流换热，分析了吸热管半周均匀受热、半周周向均匀轴向高斯受热和半周周向余弦轴向高斯受热3种非均匀壁面热流密度分布的影响。仿真结果表明:外界环境的辐射和对流换热对吸热器壁面温度影响较大，相较于未考虑外界环境的辐射和对流换热，考虑辐射和对流换热的壁面最高温度下降6.84%；3种壁面热流密度分布中半周周向余弦轴向高斯受热的吸热器出口温度和壁面最高温度均最高，其壁面最高温度比半周均匀受热高353.4 K；非均匀壁面热流密度分布虽然对吸热器内流体流量分配不均匀性的改善不明显，但可明显削弱流量分配不均造成的各吸热管流体温度偏差的影响。     

圆管湍流脉动流动与换热的数值模拟

利用标准k-e模型结合脉动燃烧器尾管的实验参数进行湍流脉动流动与换热的数值模拟,通过修正模型内的冯?卡门常数建立适用于实验条件下的脉动流动的湍流计算模型,并研究脉动湍流中压力振幅和频率对湍流流动和换热特性的影响。研究发现：符合实验条件下的冯?卡门常数范围为0.48~0.52;脉动瞬时截面上的速度在靠近壁面附近出现峰值且速度变化较大;速度与温度分布呈周期性变化;压力振幅越大,速度和温度波动范围就越大,频率越大,速度和温度的波动范围则越小;壁面摩擦系数随着压力振幅的增加而减小,随着频率的增加而增大;壁面平均对流换热系数随压力振幅的增加而增大,随频率的增加而减小。     

水平管内低质量流量超临界二氧化碳异常传热行为研究

研究了水平管内低质量流量超临界二氧化碳(S-CO₂)异常传热行为，采用Fluent软件模拟了水平管内低质量流量条件下S-CO₂传热过程，分析了加热和冷却条件的异常传热行为和热流密度对传热影响。结果表明：热边界条件为压力8 MPa、质量流率200 kg/(m²·s)、热值比q/G=0.2 kJ/kg时，S-CO₂管内流动冷却过程中上、下壁面温度均沿程降低，在S-CO₂主流温度达到拟临界温度时，距离入口551.0 mm处上壁面换热系数出现突变峰值，该处传热强化；S-CO₂管内流动加热过程中上壁面温度均先沿程升高，而后下降至395 K后缓慢上升，下壁面温度短暂降温后缓慢升温，距离入口69.5 mm处上壁面传热系数出现谷值，该处传热恶化；热流密度的增大使加热条件下换热恶化程度加剧，但对冷却换热并无明显影响。由此可见，特征截面的热物性分布是导致出现不同换热行为的主要原因。最后，基于低质量流量条件、热物性及浮升力影响，构建了预测超临界强化传热关联式，为超临界流体换热设...     

周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在太阳能高温吸热管内的强化换热研究

周向非均匀高密度热流引发的过热问题一直影响着太阳能热发电站中高温吸热器的运行安全,混合熔融盐作为高温传热工质的引入使得这一问题更加严峻。该文建立了混合熔融盐在太阳能高温吸热管内对流换热与强化换热数值计算模型,研究了周向非均匀热流边界条件下混合熔融盐在光滑管与强化换热管内的换热性能。结果显示:内插螺旋纽带强化换热方式对周向非均匀热流边界条件下吸热管的管壁温度和管内流体温度分布均匀性有明显改善。间隙率C与扭曲率y的减小都有助于强化换热效果的增加,特别是C=0,即内插纽带完全接触管壁时,强化传热效果最为显著,但与此同时小的间隙率与扭曲率也造成阻力系数的增大。     

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。     

板式换热器中水酒精混合蒸气凝结换热特性的实验研究

通过设计搭建板式换热器凝结换热实验台,研究了不同酒精浓度(0%、1%、10%、50%)、不同蒸气压力(70、80、90k Pa)和不同蒸气流速(15m/s,25m/s)下,酒精–水混合蒸气在板式换热器中凝结换热系数随出口蒸气干度的变化特性。实验结果表明:在压力流速相同的工况下,随着蒸气干度的增大,换热系数随之增大;在90k Pa时,浓度为1%时换热系数增大明显,与纯水蒸气相比,增大约25%,而在中浓度和高浓度时换热系数减小;换热系数随着蒸气流速和压力的增加而增大。在实验数据的基础上,通过引入Jockob准则数,对混合工质凝结换热模型进行了研究,实验值和计算值对比误差在-35%~35%之间。     

平板热管微槽道传热面上纳米流体沸腾换热特性

针对高热流密度负荷下大功率电力电子设备散热冷却，该文以带有微槽道强化传热面的小型重力型平板热管蒸发器为研究对象，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体为工质，在不同运行压力和不同纳米流体浓度下对平板热管蒸发器的沸腾换热特性以及临界热通量(CHF)进行了实验研究。结果表明：压力对平板热管蒸发器的沸腾换热特性和CHF有强烈影响，沸腾换热系数和CHF随压力降低而大幅度增加。纳米流体浓度对沸腾换热系数和CHF也有重要影响，在低浓度时，沸腾换热系数和CHF随浓度增加而缓慢增加。但是在浓度超过1.0%时，浓度对CHF 的影响基本消失，换热特性反而恶化。研究证明，以水-氧化铜纳米颗粒组成的纳米流体可以明显地强化重力型热管蒸发器换热 特性。     

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。     

柴油颗粒捕集器-烟气换热器集成设计与性能仿真研究

集成后处理功能的烟气换热器是实现内燃机余热回收小型轻量化的重要途径。针对壁流式柴油颗粒捕集器与板翅式烟气换热器,提出集成颗粒捕集-换热功能的多种过滤型烟气侧结构;使用计算流体力学模拟,分析不同结构在高、中、低流量3组工况下的流动与传热性能。结果表明:颗粒捕集-换热集成结构具有良好的流动换热性能,并具有显著的小型化优势,相较于原系统体积减小43.9%~49.7%;本文结构中,方形多孔壁面的烟气压降较小,W形多孔壁面在质量流量较低工况具有更好的换热性能,而方形多孔壁面在质量流量较高的工况下具有更好的换热性能;在金属隔板处合理布置多孔介质有利于强化换热性能。     

加热壁面热物性效应对液体沸腾换热的影响

运用液体泡核沸腾的导热—蒸化机理,对底部加热热力学性质进行了理论和实验研究.证明了底部加热壁面材料热物性的综合数(λρc)_s是影响沸腾换热的重要因素.本文提出了一个考虑表面热物性效应的计算泡核沸腾换热的新准则公式:Nu=A·(Gr·Pr)~(1/3)E~mK~n     

有机朗肯循环烟气余热系统工质选择

为研究非共沸混合工质的蒸发换热特性,得到换热过程最接近理想换热的工质,本文选取R245fa+cyclohexane作为混合工质组元,建立蒸发换热段数学模型,并对不同配比下混合工质的最佳烟气进口温度及火用损比进行分析,从而得到不同工质的最佳烟温和最理想的工质配比。结果表明:不同配比的混合工质存在不同的最佳烟气进口温度;R245fa+cyclohexane在配比为0.56+0.44时火用损比最小,换热过程最接近理想换热。     

考虑热进口段时管内对流换热过程的热力学分析

利用热力学第二定律，分别在壁面热流恒定和壁面温度恒定两种情况下，在考虑热进口段时对管内对流换热过程进行了热力学分析。引入了熵产强度和无因次熵产强度两个概念，并给出了有关计算式；讨论了壁面热流、壁面温度及流动阻力对无因次熵产强度的影响。本文的有关结果可为工程上换热器的优化设计提供理论依据     

135 t/h循环流化床锅炉的热分析和分析

摘要:为了分析有、无高压加热器(简称高加)对某135t/h循环流化床锅炉热效率和■效率的影响,从锅炉本体和锅炉系统进行了热分析和■分析。结果表明:锅炉系统的热效率和■效率取决于锅炉本体的热效率和■效率。在相同主蒸汽质量流量下,无高加有利于提高锅炉本体和锅炉系统的热效率,但不利于提高其■效率,所建立的锅炉■损失计算模型可为后续研究提供参考。     

冬季自然通风条件下直接空冷凝汽器性能分析

分析研究了直接采取冬季自然通风时,直接空冷凝汽器的换热性能,并以某电厂亚临界2×330MW直接空冷机组为例,利用Fluent软件,对直接空冷凝汽器单排管在小风速下的换热性能进行了数值模拟和计算分析。研究结果表明,冬季自然通风条件下,热压差和抽吸力均为空冷岛空气流动的动力;空冷单元的迎面风速与翅片管束的温度和环境温度有关,保持翅片管束壁面温度不变时,迎面风速随环境温度的升高而减小,当环境温度不变时,迎面风速随壁面温度的升高而增大。     

超超临界二次再热机组锅炉燃烧与水动力耦合计算方法研究

以某超超临界二次再热机组锅炉为研究对象,采用区域法对炉内空间和水冷壁面进行二维分区建模。将炉内燃烧放热过程与锅内流动换热过程进行耦合,并对其进行合理简化以便于工程化应用,得到了典型负荷工况下,螺旋管圈水冷壁的总体传热特性及壁温分布规律。结果表明:采用分级配风的炉膛,在沿高度方向上壁面热负荷均呈现出"双峰"分布,热负荷峰值接近400 kW/m~2;在炉宽方向上,水冷壁热负荷和壁温均呈现出中间高、两端低的抛物线形分布特征,主燃烧区的分布不均匀性要强于燃尽区,这说明炉内壁面热负荷是影响水冷壁管壁温度分布特性的重要因素;BMCR工况下主燃烧区的热流密度峰值可达到479.5 kW/m~2,壁温最高达到530.5℃。     

超临界压力下二氧化碳在套管换热器内传热特性数值模拟

在超临界二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程中，存在超临界压力下冷热2股二氧化碳间的流动传热过程，其传热特性是影响相应系统性能的关键。本文以套管换热器为原型，对超临界压力下的冷热二氧化碳间的传热特性开展了数值模拟研究，分析了热流体入口温度、冷热流体入口流量对于传热特性的影响和周向的传热特性分布。结果表明:随着热流体入口温度的变化，热侧和冷侧的局部换热系数产生相应的变化和波动，同时冷侧局部换热系数在主流温度接近拟临界温度时，会出现明显的传热强化现象；另外，热侧二氧化碳质量流量的上升，会使得热侧换热系数提高，冷侧换热系数峰值减小且向冷流体入口处移动，而随着冷侧质量流量的上升，冷侧换热系数峰值增大且向冷流体出口处移动。这是由于套管换热器为水平布置，传热特性在周向上产生了明显的不均匀现象，其与流体密度变化在重力作用下的局部湍流效应增强和削弱有关。本研究对新型二氧化碳布雷顿循环等热质循环输运过程的开发和设计具有指导意义。