齿墩式内消能工的压力及流速特性研究

为进一步了解齿墩式内消能工的特性,通过物理模型试验,分析了在齿墩数相同、面积收缩比不同的情况下齿墩式内消能工的过流能力、时均压强、脉动压强及脉动流速。结果表明,管道的过流能力主要由齿墩式内消能工的体型及尺寸决定;时均压强在齿墩进口处急剧下降,在距齿墩段进口0.2 D(D为试验管内径)处达到最小值,之后逐渐上升,到距齿墩段进口2.5 D处恢复平稳,且在试验范围内,面积收缩比越小,时均压强降幅越大,消能效果越好;脉动压强在齿墩段后出现最大值,面积收缩比ξ=0.375时脉动压强最大,其概率密度分布接近正态分布;脉动流速最大值出现在齿墩段出口处,管中心的脉动流速小于管壁处的脉动流速。     

齿墩数目对齿墩状内消能工消能效果的影响

为改善传统消能方式、底流消能方式、挑流消能方式带来的不利影响,选取面积收缩比相同(ε=0.5)而齿墩数目不同的4种试验方案,通过物理模型试验,分析了各方案下齿墩状内消能工的消能率、脉动压强和空化特性。结果表明,4种试验方案的消能率大致随齿墩数目的增加而降低,方案A的消能效果最佳;脉动压强系数沿程分布规律基本相同,脉动压强在齿墩段变化剧烈,脉动压强最大点均出现在齿墩段后约1.5 D(D为圆管直径)处,随后又迅速减小,并在距齿墩段4 D后逐渐恢复平稳状态;在试验研究范围内,当n3时脉动压强随齿墩数目的增加而增大,n=4时脉动压强最小,其抗空化性能最好;脉动压强概率密度分布基本近于正态分布。研究结果可为内消能工的工程应用提供依据。     

断面收缩比对齿墩式内消能工消能效率的影响

为了尽可能减小洞塞消能工对过流能力的影响,提出了一种齿墩式内消能工法,通过物理模型试验对不同收缩比的齿墩式内消能工进行了研究,分析了它们的过流能力、消能率及局部水头损失系数。结果表明,齿墩尺寸和形状是影响齿墩式消能工的关键因素,其面积收缩比越小,消能率越高,过流能力就越低;各方案的时均压强在进口处迅速递减,在距齿墩段进口1.15 D左右达到最小值,而后逐渐恢复,在距进口4.00 D处趋于平稳;当收缩比逐渐增大,局部阻力损失系数逐渐减小。     

有压管道齿墩型内消能工水力特性试验研究

为使消能体型尽可能减小对过流能力的影响,在洞塞内消能研究的基础上提出了一种齿墩型内消能方式,并采用4种方案进行了试验研究。分析结果表明,面积收缩比和齿墩数量、尺寸是影响消能效果的主要因素;各方案的时均压强在进口处迅速递减,在距齿墩段进口1.0D（D为管道直径）左右达到最小值,而后逐渐恢复,在距进口4.0D处趋于平稳;脉动压强在距齿墩段进口1.5D左右达到最大值,然后急剧衰减,在距进口6.0D处逐渐平稳。在试验范围内,齿墩型内消能工的消能率最高可达75%,能大量消除管道内多余的能量,是一种有效的消能型式。     

齿墩形内消能工脉动压力特性研究

针对高速水流脉动压强负值会增大泄流边界发生空蚀破坏的问题,提出一种新型齿墩状内消能工,采用物理模型试验分析了3种齿墩形内消能工的消能特性、脉动压力特性和空化特性。结果表明,采用齿墩设施可增进消能作用并达到消能效果。通过对3种不同面积收缩比的齿墩形内消能工脉动压强研究,得到了脉动压强的分布规律,收缩面积比为0.451时的齿墩形内消能工脉动强度较小,抗空化性能更强,其脉动压强最大点的压强概率密度分布接近正态分布。     

二级齿墩旋转内消能工的试验研究

为了满足过流能力的同时进一步提高消能效果,在一级齿墩式内消能工研究的基础上,采用理论分析和物理模型试验方法,对断面收缩比为0.5、齿墩数目为4、齿墩长度为13.5cm的二级齿墩进行物理试验,分析了二级齿墩式内消能工相对旋转后的水力特性。结果表明,脉动压强系数沿程分布规律基本一致,从一级齿墩开始到二级齿墩结束,受齿墩突缩突扩影响,脉动压强系数变化最明显,在4.2倍的管径附近脉动压强系数达到最大,在6.5倍的管径附近,脉动压强系数逐渐恢复平稳;当两个齿墩相对旋转角越小时,过流能力越好,消能率越小;当两个齿墩相对旋转角越大时,过流能力变弱,消能率变大。     

齿墩式内消能工的水力特性数值模拟研究

为了进一步研究齿墩式内消能工的水力特性,采用数值模拟方法,利用Gambit软件建立齿墩式内消能工的计算网格,借助Fluent软件中RNGκ-ε双方程紊流模型对水流流动进行数值模拟,物理模型试验结果与数值模拟结果吻合较好,并在此基础上利用数值模拟方法分析了齿墩式内消能工的压强、流速、消能率及过流能力等水力特性。结果表明,在齿墩入口处管道中心附近的压强明显小于管壁的压强,进入齿墩段,压强骤降形成低压区;在齿墩下游0.1 D(D为管道直径)处压强降到最低,之后开始恢复,并逐渐趋于平稳,压强恢复区长度约为3 D;在齿墩末端正后方形成漩涡回流区,漩涡长度约为1.2 D,之后流速分布趋于均匀;与相同面积收缩比的洞塞式内消能工相比,虽然消能率相应降低,但其流量系数的增幅大于消能率的减幅,有利于缓解过流能力与消能效果的矛盾。     

二级齿墩式内消能工的数值模拟

为了进一步研究齿墩式内消能工的水力特性,提出了一种新型的消能方式,即二级齿墩式内消能工。通过建立标准κ-ε数值模型对单级齿墩式内消能工进行数值模拟,并与物理模型试验的结果进行对比,验证了模型的准确性,进而对二级齿墩式内消能工的部分水力特性进行数值模拟。结果表明,在齿墩段间距不变的条件下,随着面积收缩比减小,管道的过流能力变弱,消能率增大,压强降幅明显;在面积收缩比不变的条件下,齿墩段间距在一定范围内的增长会使管道消能率变大,过流能力减弱,最小空化数减小,产生负压和空化现象的可能性增加;当齿墩段间距大于80 cm时,管道的过流能力及消能率基本保持稳定。     

溢洪道交错式阶梯消能工的消能特性研究

为分析不同坡比下交错式阶梯消能工的水力特性，采用数值模拟与模型试验相结合的方法，对比研究了不同流量下1∶2.0、1∶2.5两种坡比交错式阶梯和矩形台阶消能工的流态、流场、压力场及消能特性等。结果表明，交错式阶梯消能工坡比增加，台阶凹槽处形成的三维漩涡尺度增加，水流旋滚剧烈，水深较大；台阶竖直面压强的绝对值较大，负压区范围增加。两种坡比下台阶水平面压强分布相似，均表现为越靠近台阶外沿压强越小。坡比为1∶2.0的阶梯消能工消能率更大，同一坡比消能工的消能率与流量呈非线性关系，流量越大消能率变化越缓慢。交错式阶梯消能工较矩形台阶溢洪道掺气更加充分，消能率更高。研究结果可为交错式阶梯消能工的结构优化提供理论依据。     

猴子岩水电站多级洞塞泄洪洞水力特性试验研究

通过物理模型试验和数值模拟计算,对比研究了不同有压出口高度时多级洞塞泄洪洞各项水力特性参数,分析了出口高度对泄洪洞泄流能力、洞身压强及消能率的影响。结果表明,随着出口高度的降低,泄洪洞泄流量减小,流量系数增大;洞身压强整体呈增大趋势,出口压坡高度的变化主要对洞塞及其以后洞段的壁面压强影响较大,而对上平段影响相对较弱;泄洪洞整体消能率逐渐减小,出口高度对竖井洞塞和压坡洞塞消能率影响较大,而对水平洞塞组的消能率影响甚微。     

工业中液体压力能回收技术综述

工业中减压过程会造成大量的高压流体的压力能损失，如果这部分能量能够得到回收利用，每年可以节省可观的成本，并获得良好的效益。本文以液体压力能回收为出发点，对该领域各种压力能回收技术和装置进行研究、分析和比较，并对未来压力能回收技术的发展趋势和应用前景进行了展望。     

利用文丘里引射装置回收利用高压天然气压力能

介绍引射器的基本工作原理及其特性,并对该项技术中的关键设备超音速引射器进行设计研究。工程应用表明,采用文丘里引射装置是以高压天然气引射低压人工煤气,不仅拓宽了天然气的应用领域,而且通过回收天然气管网压力能,可大幅度节省电耗,降低生产运营成本,提高城市燃气管网运行的可靠性。     

威海电厂2号炉低压省煤器的优化设计

文中叙述了最优化技术在山东华能威海电厂螺旋肋片管低压省煤器设计中的应用，并对最优参数的稳定性进行了分析。     

简单直管直接水击的液固耦合作用分析

以能量原理为基础．在考虑水体可压缩性和管壁弹性变形对水击运动影响的基础上．对简单直管内发生的水击波动与管壁结构相互作用问题进行了探讨，得到了水击波与管壁相互作用的能量公式。依据该公式，可对在FSI效应下简单直管内的直接水击压强进行计算。     

Determination of energy loss characteristics of dampers

The pressure loss coefficient of a flat‐plate damper for ducted air systems has been determined using computational fluid dynamics (CFD) and experimental measurement. The constant‐injection tracer‐gas technique and a pitot tube were used to measure mean air velocity in a square duct fitted with a damper. Pressure distribution along the duct was measured using static pressure tappings. The pressure loss coefficient was calculated from the measured pressure loss and mean velocity for the duct fitting. CFD was used to predict airflow and pressure distribution in the duct. The predicted pressure loss coefficient was generally in good agreement with experimental results. The pressure loss coefficient for the damper was found to be sensitive to the clearance between the fitting and duct as well as the degree of damper opening. Copyright © 1999 John Wiley & Sons, Ltd.     

空分设备在天然气输送工艺中余压和冷量的回收利用

介绍在天然气输送过程中的管道余压和LNG的冷量在空分上的利用,用热力学方法对其进行可行性研究,同时介绍利用余压和冷量的空分流程:让高压天然气逐级膨胀将压力降到中压后,产生的冷量再通过空分的主换热器,中压再进一步膨胀到低压范围后,产生的冷量补入空分的循环氮气;分析对比已有的利用LNG冷能的空分流程,指出由LNG冷能冷却的...     

利用进水余压供水

对国内普遍存在的一种由于供水工艺不合理所造成的能源浪费现象进行了分析,并提出了解决方案,结合有关实例分析了进水余压利用的方法及产生的经济效益。     

龙口电厂1号炉低压省煤器优化设计

文中叙述了最优化技术在山东龙口电厂鳍片管低压省煤器设计中的应用，并对最优参数的稳定性作出分析。     

Modeling of sudden hydrogen expansion from cryogenic pressure vessel failure

We have modeled sudden hydrogen expansion from a cryogenic pressure vessel. This model considers real gas equations of state, single and two-phase flow, and the specific “vessel within vessel” geometry of cryogenic vessels. The model can solve sudden hydrogen expansion for initial pressures up to 1210 bar and for initial temperatures ranging from 27 to 400 K. For practical reasons, our study focuses on hydrogen release from 345 bar, with temperatures between 62 K and 300 K. The pressure vessel internal volume is 151 L. The results indicate that cryogenic pressure vessels may offer a safety advantage with respect to compressed hydrogen vessels because i) the vacuum jacket protects the pressure vessel from environmental damage, ii) hydrogen, when released, discharges first into an intermediate chamber before reaching the outside environment, and iii) working temperature is typically much lower and thus the hydrogen has less energy. Results indicate that key expansion parameters such as pressure, rate of energy release, and thrust are all considerably lower for a cryogenic vessel within vessel geometry as compared to ambient temperature compressed gas vessels. Future work will focus on taking advantage of these favorable conditions to attempt fail-safe cryogenic vessel designs that do not harm people or property even after catastrophic failure of the inner pressure vessel.     

天然气压力能回收装置热力学分析

高压天然气调压过程中存在着巨大的可供回收的压力能,节流阀、透平膨胀机、气波制冷机、涡流管是典型的能量回收设备。在对上述四种能量回收装置进行简要介绍之后,以[火用]概念为基础,以[火用]平衡为工具,对其进行了全面的热力学分析。结果表明：透平膨胀机的火用效率最高,其次是气波制冷机、涡流管、节流阀,且当膨胀比变化时,透平膨胀机的性能较稳定。涡流管、气波制冷机具有分离效果,可用于天然气脱水预冷。研究结果对于压力能回收装置的选用和调压流程的优化具有一定的指导意义。