开架式气化器换热管预冷过程传热数值模拟

换热管作为开架式气化器的基本换热单元,工作时存在从环境温度降至低温的预冷过程,采用数值模拟的方法,对开架式气化器换热管预冷过程进行数值模拟,得到管内流体温度场和速度场变化情况。分析发现:预冷过程中,海水膜厚度越厚,换热管内流体平均温度和平均速度越高;进入稳定换热后,海水膜厚度不再影响换热管内流体温度场和速度场的分布。结果有助于指导实际的预冷操作,对缩短预冷时间,提高预冷效率,减小海水用量,降低运行成本有意义。     

液氢温区冷氦增压系统试验研究

针对某型号火箭冷氦增压系统,建设了液氢温区冷氦增压系统试验平台,通过试验得到了冷氦气源压力和温度、冷氦加热器性能、模拟贮箱压力和温度的变化规律.结果表明:低温制冷机组配合高压低温换热贮罐可以真实模拟箭上的冷氦气源;根据对增压过程中贮箱压力的分析表明排气方式可以真实模拟箭上推进剂消耗过程中贮箱压力的变化情况;另外,试验中压力信号器、电磁阀和贮箱工作正常,验证了火箭冷氦增压系统的可靠性.     

氦气作为增压气体排出贮罐内液氢过程的CFD分析

基于计算流体力学方法,数值模拟了用常温氦气作为增压气体压出贮罐内液氢过程的流动和传热传质特性。构建了基于二维轴对称的VOF多相流以及包含氢气和氦气组分流动的气相多组分数值模型,液氢界面相变传质基于Hertz-Knudsen方程计算。分析了排出过程贮罐内压力、温度、液位及液氢相变率随时间的变化,重点考察气相出现在贮罐出口时间,以及此时气相中氦气含量。发现刚开始增压时,高温氦气和低温氢气传热只发生在氦气进口附近,贮罐内压力增加较慢,液氢界面不存在蒸发现象。随着进入氦气增加,贮罐内气相温度逐渐形成分层,在一定时刻,液面上气体温度开始上升,触发沸腾蒸发,导致压力快速增加。由于贮罐出口液体外流导致的减压效应远小于气相空间的压力增速,贮罐压力急剧增加并超过氦气入口,部分低温气体混合物从入口倒流出贮罐,同时使氦气入口处温度降低。由于贮罐内压力增加,底部液氢出口流量随时间呈线性增加。计算结果揭示了液氢贮罐增压流出过程复杂的流动和传热传质特性,对低温液体的储运有实际工程指导意义。     

卧式液氢贮罐内温度分层数值模拟

实验采用CFD技术,通过对静置卧式液氢贮罐内部物理场数值模拟,揭示了卧式贮罐内部温度场、速度场的分布规律以及气枕压力变化情况,分析了液氢温度分层形成的过程及原因。研究表明,卧式贮罐内液氢区域的传热方式为自然对流,自然对流边界层覆盖整个与液氢接触的贮罐壁面。在贮罐竖直方向上存在温度分层,液氢温度分布近似于高斯概率曲线。贮罐内部流动是一个不稳定状态,涡旋的位置也在不断变化。静置卧式液氢贮罐自生增压现象较为明显,压力增长曲线为非线性。     

氢动力车用液氢贮罐的发展现状及展望

综述了随车贮氢技术的发展过程和现状,比较了各种随车贮氢技术的特点,认为液氢贮氢具有重量轻、体积小、安全、加注时间短等突出优点,是氢动力车的首选贮氢方式。介绍了随车液氢贮罐以及液氢充装系统的技术特点,分析了我国目前液氢贮罐的制造能力、技术现状以及今后的发展方向。     

氢的比焓特性对液氢贮罐静态蒸发率测试的影响

介绍了中国现有静态蒸发率测试的标准和适用范围,并对液氢贮罐适用性问题进行了讨论。通过对液氢与液氧、液氮等低温流体热物理特性进行对比和分析,发现氢的比焓特性是制约液氢贮罐在标准适用时的关键影响因素。最后提出了一种可适用于液氢真空多层绝热贮罐的静态蒸发率测试和计算方法。     

对低温丙烯贮罐预冷操作的探讨

对低温丙烯罐的预冷工艺进行了较为仔细深入的研究,提出了较为科学、合理的预冷操作方法,确保了丙烯贮罐内罐基本维持每小时温降1℃.罐内任意两点温差不超过10℃的操作条件,对刚刚维修之后的低温丙烯贮罐起到了保障作用.     

新型低温高压液氢容器的夹套预冷计算

提出了一种新型的低温高压液氢容器结构,并对其中的夹套结构进行了工程设计、预冷分析及预冷计算,从而说明采用夹套结构可以节省昂贵的液氢,此液氢容器结构也适用于贮存液氧。     

低温混合工质循环多股流换热器性能分析

基于混合工质低温气体液化装置的一个稳定生产液化空气的实验工况,得到多股流换热器纵向温度分布及分段热负荷分布,并分析其出现的原因;核算了板翅式多股流换热器的漏冷量,得到因轴向导热产生的漏冷量为258.1 W,因热辐射、对流传热等漏向大气环境的冷量约386.6 W,多股流换热器存在着严重漏冷现象,大大的影响了系统效率;在对实验系统中各主要换热部件的热负荷核算的基础上,分析了增大预冷负荷将对多股流换热器工作性能及系统热力效率的影响.     

载冷气泡直接接触式对流换热过程熵产分析

研究了载冷气泡和制冰溶液的直接接触换热过程,建立了对流换热微分方程,得到了努塞尔数和雷诺数、普朗特数的传热关联式,通过实验数据验证了模型的准确性。利用传热关联式,针对换热过程的熵产作了分析,在以气泡直径作为换热特征尺寸下,换热过程中熵产数随着雷诺数的变化存在最小值。研究为直接接触式对流换热过程的优化提供了理论基础。     

高效热交换器小温差换热过程热量不平衡问题分析

针对高效热交换器小温差换热过程进行了试验,结果表明:小温差换热过程冷、热侧热流量存在不平衡问题,冷、热侧热平衡误差随冷侧流体温升值和热侧流体的温降值的减小而增大.经分析发现,引起小温差换热过程热量不平衡的主要原因是随冷侧流体温升值和热侧流体的温降值的减小,温度测量仪表精度误差占比增大,导致热平衡误差增大.因此,建议测试...     

磁控溅射旋转阴极的换热计算与流固热耦合分析

分析了影响旋转阴极换热的因素,提出一种阴极冷却系统的设计方案。基于流体力学、传热学理论,根据整理自实验结果的相似准则和经验公式,应用所设计的旋转阴极换热数学模型进行了水冷系统性能参数计算,并通过有限元模拟的流固热耦合方法分析,数值仿真研究了实际工作状态下的阴极瞬态换热,得到阴极换热状态及温度分布随时间变化的规律,进一步验证了换热数学模型水冷系统性能参数计算结果。这种结合数值计算和有限元仿真的研究思路及方法,可为旋转阴极冷却系统的设计和优化提供理论依据和重要参考。     

中国先进研究堆(CARR)冷中子源装置设计

对中国在建的核功率为60 MW的中国先进研究堆中冷中子源系统的设计作了总体描述.该冷中子源采用液氢作为慢化剂,主要由两个分系统氢循环系统和氦制冷系统构成.氢循环系统中的冷包设计为带氦助冷通道的液氢层为月牙形的冷包.氢在连接冷包与氢氦换热器的单管内进行两相热虹吸循环.冷包材料和慢化剂氢的核发热通过氦制冷系统产生的冷氦带走,氦制冷系统采用带液氮预冷的逆布雷顿制冷循环.     

超临界氦贮罐实验研究及漏热分析

采用高真空多层绝热结构,研制了一套超临界氦球形贮罐。对贮罐进行漏热估算和应力校核,漏热估算为1.44 W,应力符合设计要求。在液氦加注过程中,监测液氦温度波动特别大,且温度计引线管上有结霜现象出现,分析漏热原因是出现了剧烈热声振荡。将温度计引线管与增压管连通,连通后热声振荡消除。对该超临界氦贮罐进行液氦密封憋压绝热性能测试,液氦压力到达2 MPa的时间约7.5 h,压力平均上升速率为0.267 MPa/h,换算成漏热量为12 W,仍远远大于漏热估算值,分析是由于在连通管路中形成了环流,造成较大漏热。提出了该类超临界氦贮罐的设计改进原则。     

预冷冷库内冰浆式湿冷蒸发器的性能实验研究

对果蔬预冷应用场合,本文提出一种冰浆式湿冷蒸发器,并将其应用于小型模拟冷库。采用娃娃菜为被冷却对象,以库内温度和相对湿度为指标,改变填料类型（金属、塑料、纸质填料）和载冷介质（冰浆、冷水）,在冷库空载条件下进行负载预冷实验。结果表明：金属、纸质填料的换热能力较塑料填料好;与冷水相比,以冰浆为载冷介质,预冷时间缩短了1/6并保持更低的库内温度,库内相对湿度稳定后均能保持在90%以上;预冷后样品失重率较冷水的小0.19%;冰浆式湿冷蒸发器可在冷库中稳定运行,且较冷水为载冷介质的湿冷蒸发器,可更高效地实现预冷过程的低温（3~6 ℃）高湿（>90%RH）环境,适用于果蔬预冷和保鲜。     

混合工质预冷氢液化流程设计与能效分析北大核心CSCD

提出了一种由混合工质预冷的改进型氢Claude液化循环。通过化工流程模拟软件对该液化循环进行稳态模拟,并对液化系统进行了分析。300 K、0.15 MPa的氢气经压缩机压缩至2.1 MPa,由混合工质预冷循环逐级冷却至118 K,并进一步由氢克劳德循环逐级冷却并液化,得到仲氢含量为98.5%的液氢产品。该流程的液氢产率为7.25 t/d,总比能耗为6.565 kWh/kg LH_(2),系统总的效率为48.99%。     

一种快速降温的J-T制冷器

介绍了一种快速降温Ｊ－Ｔ制冷器的工作流程和试验。采用预冷及锥形换热结构,氮气工作制冷温度７８Ｋ,制冷量为３５０－ｍＷ,降温时间２ｓ。     

一种快速降温的J—T制冷器

介绍了一种快速降温Ｊ－Ｔ制冷器的工作流程和试验。采用预冷及锥形换热结构，氮气工作制冷温度７８Ｋ，制冷量为３５０－ｍＷ，降温时间２ｓ。     

库温及换热温差对顶排管换热性能的影响

为分析顶排管的换热性能,对12组工况分别进行试验研究。结果表明:在相同库温环境下,顶排管的制冷量随着换热温差的增大而增大,换热温差为10℃时比换热温差为5℃和7℃时的传热系数要高。由于库体漏热和顶排管结霜等客观因素的影响,传热系数从总体来看变化并不大,均在7.57～7.91 W/(m~2·K)范围内。     

低温推进剂在轨压力控制方法及效能对比分析

针对液氢、液氧低温推进剂在轨贮存时长及排气量,建立了直接排气和热力排气数学模型。在0.13—0.14 MPa和0.2—0.3 MPa两种控压区间分析了40 W和100 W漏热环境下的贮箱排气量的对比分析,结果表明液氧易于实现长期无损贮存,而液氢在轨无损贮存时间相对较短,若要实现10天或更长时间的空间任务,有必要对液氢贮箱采用热力学排气技术进行压力控制,降低液氢蒸发量。对基于热力学排气技术的液氢在不同工况下的排气量进行了计算,根据液氢在轨任务时长的要求给出了合适的控压方式选择方向。