镍基合金管中CO_2工质700℃超临界传热特性实验研究

研究了超临界压力下CO_2在管径d分别为15mm和10mm的镍基合金水平圆管内的对流换热特性,并探讨了在700℃左右等壁温条件下工质的压力、温度和质量流量等参数对对流换热系数的影响.结果表明:压力和质量流量的增大均能明显提高对流换热系数,压力达到8 MPa时,617管和321管对流换热系数的峰值分别为174.2W/(m2·K)和166.6W/(m2·K);通过比较实验值与计算值发现,经典关联式的计算值误差较大;新拟合关联式的计算值有明显改进,误差小于12%.     

超临界压力锅炉螺旋水冷壁管传热特性的试验研究

超临界压力直流锅炉炉膛水冷壁倾斜管内壁对工质的对流换热系数及对水冷壁管的安全运行尤为重要,为此对某1 000 MW超临界压力塔式直流锅炉螺旋水冷壁进行了实炉试验测量,计算出螺旋管圈水冷壁管内壁与工质间的对流换热系数,并以此为据,拟合出计算超临界压力下螺旋水冷壁管对流换热系数的计算公式,并对该炉型水冷壁管超温现象进行了分析,为水冷壁的安全运行提供了参考依据。     

微型螺旋管蒸发器的沸腾换热与阻力特性实验研究

设计、制造并测试了一种微型螺旋管蒸发器。对微型螺旋管蒸发器的沸腾换热与阻力特性进行了实验研究。根据实验数据获得雷诺数在1460~10000范围内流阻系数与雷诺数的计算关系式。实验结果表明,这种微型蒸发器换热量超过300W。     

超临界CO2螺旋槽管内冷却换热特性的数值模拟及实验研究

为了研究超临界CO₂螺旋槽管内的流动换热特性,本文首先在入口温度323.15 K、入口压力8.0 MPa、入口雷诺数35 000、总热量4 200 W的条件下对不同结构参数的螺旋槽管进行了数值计算,分析了各参数对换热系数及流动过程的影响,并根据换热评价因子,得到了最优螺旋槽管结构（管槽半径r₁为6.5 mm,管槽圆角r₂半径为2.0 mm,管槽槽深e₁为5.5 mm,套管间距e₂为1.0 mm,螺旋角w为0.70 rad）。在此基础上,实验研究了不同压力、不同入口雷诺数对换热系数的影响,得出其影响机理。分析换热系数的影响因素,并结合数值计算和实验数据,建立了超临界CO₂螺旋槽管内冷却换热关联式,并对实验数据进行了预测计算。结果表明,预测值与实验值的平均绝对值偏差为11.65%,最大绝对值偏差不超过25%,证明了其具有较好的准确性。     

三种湍流模型对缸盖鼻梁区沸腾换热影响的研究

为了比较湍流模型对缸盖鼻梁区换热计算结果的影响,采用三种湍流模型对简单的T型截面刚体进行数值模拟计算,并与实验数据进行了对比。结果表明,在相同边界条件下,不同湍流模型的计算结果有很明显的差别。在沸腾状态下,对于换热问题的计算,采用AKN模型和SST模型都比较合适。其中AKN模型的计算值与实验值的偏差最小。     

超临界CO2布雷顿循环中冷却器的夹点分析

针对超临界CO_2布雷顿循环中冷却器的夹点问题,采用传热单元模型,对夹点产生条件和影响因素进行了理论研究和计算分析。结果表明:冷却器内超临界CO_2的参数接近临界参数,产生夹点的可能性大;夹点的主要影响因素是超临界CO_2与水的流量比,随着流量比的增大,夹点温差逐渐减小;夹点温差对冷却器的换热面积和压降具有直接影响,随着夹点温差的增大,换热面积逐渐减小、压降逐渐增大;当夹点温差由2.9℃增大至4.4℃时,冷却器的换热面积减小了50%,但压降增大了约150%。     

小型CO_2热泵系统用气体冷却器仿真研究

CO_2气体冷却器的结构和换热效果对CO_2跨临界循环影响较大.为设计出高效的气体冷却器,有必要对其性能进行模拟和优化.采用有限单元法建立了小型CO_2热泵热水器中气体冷却器稳态分布参数模型,分别对其CO_2侧和水侧的流动与换热进行了数值仿真,运用该模型分别针对CO_2侧进口压力对气体冷却器设计管长和CO_2换热性能的影响进行了分析.结果表明,CO_2侧进口压力在8~12 MPa时,从8 MPa开始每递增1 MPa,换热系数峰值比压力增加1 MPa前的依次递减约57.14%、33.33%、25.00%、9.83%,设计管长比压力增加1 MPa前的依次递减约55.60%、18.75%、11.33%、9.09%.综合考虑管道耗材与CO_2换热能力,针对小型CO_2热泵系统,气体冷却器CO_2侧进口压力取8.5~10 MPa较合理.研究可为气体冷却器设计提供理论指导.     

制冷剂R-134a在螺旋环形通道内凝结换热的实验研究

制冷剂R-134a在螺旋管内的凝结换热和压力降特性数据对于制冷空调和热泵等系统的设计改造及运行都具有重要的理论意义和工程应用价值。本文对R-134a在螺旋环形通道内的凝结换热和压力降特性进行了实验研究．得到了平均的凝结换热系数和压力降特性的实验数据,并与文献报导的R-134a在直管和螺旋管内凝结换热的实验结果进行了比较,所得实验数据可望为新型螺旋管换热器的开发设计和工程应用提供参考数据。     

600MW超临界锅炉机组螺旋管圈水冷壁管壁温度

超临界锅炉水冷壁尤其是燃烧器区水冷壁的温度场计算对水冷壁的安全运行有重要意义。本文采用分区段热力计算方法计算了向火侧的热流密度。依据水冷壁入口和出口工质的实际温度和压力确定了管内工质温度及管内的对流换热系数。基于有限元法对某电厂600MW发电机组锅炉在100％BMCR工况条件下螺旋管圈水冷壁温度场进行了分析计算。     

能流分布对超临界CO_2腔式太阳能吸热器热-力特性的影响

应用ANSYS建立以超临界CO_2为循环工质的螺旋管腔式太阳能吸热器的热-力耦合模型,得到不同能流分布形式下的温度场和应力场。依据Mendelson-Roberts-Manson方法,研究不同能流分布对吸热管预期使用寿命的影响。研究表明,能流分布形式对吸热器温度和应力分布及其使用寿命影响显著。在保持系统吸收总能量不变的情况下,吸热器表面局部能流越大,其局部温度越高,局部蠕变损伤加剧,影响系统使用寿命;局部能流梯度越大,其热应力越大,加剧局部蠕变破坏,影响其使用寿命。     

不同湍流模型对水平轴风力机三维粘性气流特性的影响

对某水平轴风力机叶片附近的三维湍流流场进行了数值模拟,其中在7、15、25m/s 3种不同工况下分别采用S-A、Standard k-ε、RNG k-ε和SST k-ω4种湍流模型。计算结果表明:随着来流速度的逐渐增大,叶片吸力面的分离流沿叶根向叶尖方向逐渐发展,且由于三维旋转效应使得展向流动逐渐增强。和相关实验结果比较,选择不同的湍流模型对数值模拟结果有明显影响,其中RNG k-ε和SST k-ω两种模型可以获得较好的压力分布计算精度。综合考虑压力分布、功率系数和推力系数在不同工况下与实验结果的比较,选择SST k-ω湍流模型较适合模拟该水平轴风力机周围复杂的三维湍流流动。     

采用扩展温度振荡法测量超临界CO_2管内对流换热特性

提出了考虑小通道内流体温度变化时测量管内对流换热系数的扩展温度振荡法模型,该法可用于测量各种光滑表面通道内流动的局部对流换热系数。实测了典型压力温度条件下2mm内径不锈钢圆管内超临界CO2对流换热系数。     

基于响应面法的新型螺旋管传热性能优化研究

采用Box Behnken方法,对新型螺旋管的传热性能和阻力性能的模拟计算进行实验设计。设定螺旋管内径、进口流速、螺旋槽波高、螺距和单节螺旋管与光滑管长度比5个影响因素,应用响应面法建立综合性能评价指标（PEC）与5个因素之间的二次多项式模型,确定螺旋管的最佳参数,对螺旋管强化传热机理进行研究。结果表明：换热管中的螺旋槽增加了换热面积,同时使流体产生周期性扰动,加快热量的传递;在实验优化范围内,螺旋管内径是影响PEC最显著的参数;换热管的最佳参数为：换热管内径25 mm,进口流速0.4 m/s,螺旋槽波高3 mm,单节螺旋管与光滑管长度比为1,螺距15 mm;在该条件下,计算得到努塞尔数为395.8,阻力系数为0.044,综合性能影响因子为3.82。     

微细圆管内CO2两相沸腾换热实验研究

本文对CO_2在水平微细管内流动沸腾特性进行实验研究。实验结果表明:热流密度增加对强化核态沸腾换热和高干度区域流型转变具有显著影响,随着热流密度的增加换热系数增加,对摩擦压降影响很小;质量流率对于换热系数的影响较小,但随着质量流率的增加摩擦压降大幅增加,质量流率的大小直接决定了换热过程所经历流态;饱和温度升高换热系数相应升高,摩擦压降减小,且对流态转变特性有重要影响。在同样工况下摩擦压降最大值先于换热系数最大值出现,理论分析采用的流态形式与实际CO_2管内流动流动沸腾换热流态基本一致。     

内螺纹管中超临界水的传热数值模拟

通过数值模拟研究了超临界水在半周加热内螺纹管中的流动传热过程。采用SST k-ω湍流模型求解流固耦合换热,在压力25 MPa、质量流速600 kg/(m2•s)、热流密度分别为280 kW/m2和470 kW/m2条件下研究了螺纹高度、螺距和螺纹形状等结构参数对超临界水传热的影响,比较了全周加热和半周加热条件下螺纹结构参数对传热的影响差异,揭示了螺纹结构参数变化引起的传热强化机理。结果表明：与全周加热相比,半周加热条件下螺纹结构参数增强了对加热侧换热性能的影响,削弱了对整体平均换热性能的影响,冷侧壁面温度主要受周向导热的影响,仅与热流密度有关,不同螺纹结构参数下冷侧温度分布几乎没有变化;当浮升力准则数Bo>10-5时,优化螺纹结构对改善超临界水换热性能的效果更突出,增大螺纹高度、减小螺距能够强化换热,矩形内螺纹管的换热性能优于梯形内螺纹管;旋流是内螺纹管中超临界水传热强化的主要因素,结构参数主要通过强化边界层30相似文献   

水平微细管内CO_2流动沸腾换热与干涸特性研究

为分析饱和温度、热流密度、质量流率和管径对CO_2流动沸腾换热特性和干涸特性的影响,对水平微细管内CO_2流动沸腾换热进行了实验研究。实验工况:饱和温度-40～25℃,热流密度5～40 kW/m~2,质量流率180～1 400 kg/(m~2·s),管径0. 50、1. 0和1. 5 mm。实验结果表明:热流密度的增加显著影响核态沸腾换热,加快干涸发展进程的同时,降低干涸起始干度;换热系数受质量流量的影响较小,但质量流率的增加会降低干涸起始干度,干涸后的换热系数有所增加;不同饱和温度下换热特性差异的主要原因是CO_2的热物性受饱和温度的影响较大,饱和温度升高后干涸起始干度具有降低的趋势,且干涸后换热系数下降更为剧烈;在符合微尺度效应的前提下,管径的减小会极大地提高换热系数,同时降低干涸起始干度,干涸后换热系数下降剧烈。     

超临界碳氢燃料流动换热的仿真研究

建立了适用于温度、压力大范围变化的超临界碳氢燃料换热特性研究的一维模型,试验验证了模型的可靠性,基于该模型分析了质量流率、换热状态转换和压力等因素对超临界碳氢燃料的换热特性的影响。结果表明:4.0 MPa的低压力工况下,在超临界碳氢燃料的拟临界温度附近存在传热强化现象,而7.0 MPa的高压力工况下,该传热强化现象消失;不论质量流率的大小,4.0 MPa工况下的传热系数始终高于7.0 MPa工况下的传热系数,压力的高低在超临界碳氢燃料的汽相换热区对传热性能的影响更为显著;40kg/(m2.s)的低质量流率条件下,由液相换热区向汽相换热区的换热状态转换将导致转换区附近的传热恶化,而增大质量流率则可避免该问题的发生。     

超临界CO2在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究

建立了螺旋槽管的三维实体模型,使用ANSYS Fluent软件模拟了在不同的冷却压力、质量流量以及进口温度下超临界CO2在水平螺旋槽管内的流动与传热特性.结果 表明:流体的整体换热系数随冷却压力的增大而降低,随进口温度变化不显著;随着质量流量的增加,浮力效应所产生的影响降低,局部换热系数的峰值增大.在考虑了流体性质的基...     

电厂烟气中CO_2膜法分离实验研究与模拟计算

为掌握中空纤维膜对电厂烟气中低体积分数CO_2的分离效果,搭建了单级膜CO_2分离系统,并对影响该系统分离性能的进口气压力、进口气总体积流量、进口气组分体积分数和膜组件温度等因素进行了实验研究。对分离膜组件建立了简化数学模型,并分析了模型计算值与实验值之间的误差。结果表明:渗透气CO_2的体积分数随进口气总体积流量和进口气CO_2体积分数的增大而增大,随进口气压力的升高而减小,膜组件温度的上升对渗透气CO_2的体积分数基本无影响;系统CO_2的回收率随进口气压力升高、进口气CO_2体积分数的增大以及膜组件温度的升高而增大,随进口气总体积流量的增加而降低;在工程允许的误差范围内,模型计算值可以较好地描述实验结果,并且模型应用简单,可为膜法分离CO_2的工艺设计提供计算基础。     

采用扩展温度振荡法测量超临界CO2管内对流换热特性

提出了考虑小通道内流体温度变化时测量管内对流换热系数的扩展温度振荡法模型,该法可用于测量各种光滑表面通道内流动的局部对流换热系数.实测了典型压力温度条件下2mm内径不锈钢圆管内超临界CO