变马赫数喷管中湿蒸汽流动数值模拟

Fluent Wet-Steam Model是基于经典成核理论,在全欧拉坐标系下描述自发凝结过程的。本文基于该模型对变马赫数槽式喷管内伴随自发凝结的水蒸汽的跨音速流动过程进行了数值模拟,研究水蒸汽在跨音速流动过程中的自发凝结、液滴生长、凝结冲波等现象以及背压变化对流场参数的影响。对蒸汽透平的通流部分设计提供参考,以及为湿蒸汽风洞设计提供参考。     

燃气锅炉的烟气凝结换热

燃气锅炉排放的烟气温度很高且含有一定数量的水蒸汽,在回收烟气余热时,水蒸汽的换热是影响余热回收效率的主要因素之一.利用多孔介质理论对各控制方程进行重新修正;采用标准的k-ε模型和两相界面上凝结换热边界条件,对换热过程进行数值计算.结果表明,有凝结换热发生时,换热能力的计算值与实验值的误差在允许范围内.     

具有凝结的混合气体传热理论研究

采用理论分析研究方法研究了含湿混合气体在竖向管内对流凝结换热，讨论了含有少量水蒸汽（8%～20%）的混合气体中水蒸汽凝结对换热的影响，利用修正的膜模型与Nusselt凝结理论得到了理论解。研究结果表明，对于含有少量水蒸汽的混合气体的凝结换热，其换强度与混合气体的单相对流换热处于同一数量级，换热方式均不能忽略，壁面温度与水蒸汽质量成份对凝结换热的影响十分显。     

湿帘空调原理及应用探讨

一、湿帘降温原理湿帘空调系统是利用水蒸发时吸收空气中的显热转化成水蒸汽的汽化潜热而降低空气温度的。水分蒸发的多少与空气中的水蒸汽分压及空气温度有关。当空气中的水蒸汽含量达到一定值后,将达到饱和而不能再进一步增大。这个饱和水蒸汽含量的大小与空气的温度有关。空气的温度越高,相应的饱和水蒸汽含量也越大。因此,空气越干燥、温度越高,采用湿帘空调系统可获得的温降幅度也越大。     

基于当量抽汽压力的大型热电联产供热模式研究

建立了大型热电联产机组变工况分析模型,揭示出不同热网回水温度和热网回水温升条件下,单效溴化锂吸收式热泵驱动热源饱和蒸汽压力和热力系数的变化规律.提出2种不同供热模式选取的判据,即当量抽汽压力.以某300 MW直接空冷抽凝供热机组为例,进行了变工况计算及分析.结果表明:随热网回水温升的增大以及热网回水温度的升高,驱动热源饱和蒸汽压力升高,而吸收式热泵热力系数则减小;对于300 MW等级及以上供热改造机组,由于汽轮机中低压缸抽汽压力高于对应的当量抽汽压力,采用吸收式热泵供热模式更节能.     

不凝气对池内亚音速蒸汽直接接触凝结影响

利用VOF多相流模型和修正的热相变凝结模型对含不凝气蒸汽亚音速射入池内的直接接触凝结过程进行了数值模拟。主要研究了不同不凝气含量对蒸汽直接接触凝结过程中气羽形态、温度和压力分布的影响。研究结果表明：随着凝结的进行不凝气在气液界面处集聚成为一层不凝气层,随着不凝气含量的增加,不凝气层的厚度也增加,气羽不再呈现周期性的变化;不凝气的存在使得池内温度高温区域增大,温度分布相对均一;同时随着不凝气含量的升高,压力振荡的强度减弱,凝结形成的负压值升高。     

155m^3变压式蒸汽蓄热器的应用

一、变压式蒸汽蓄热器原理和节能机理变压式蒸汽蓄热器是蓄热器系列的一种。我国是在六十年代发展起来的新型、高效、储能一节能设备。所谓变压式蒸汽蓄热器就是依靠容器内饱和水压力的升降变化，使容器内饱和水恰值相应地变化，从而蓄存或释放热能（蒸汽）的设备。也就是说，利用水的液——汽态转换特性，将蒸汽的热能储存于蓄热器筒体内的水中，使之成为具有一定压力的饱和水，水的烙值提高到与容器内压力相对应的饱和水恰值（蓄热），蓄热终止时，蓄热器内最高压力即为变压范围的上眼压力（P1）这一过程称之为蓄热过程；当蓄热器内压力…     

水蒸气核化及单体生长过程的分子动力学研究

通过分子技术模拟水蒸气凝结过程,采用非平衡分子动力学(NEMD)方法模拟并分析了凝结相变中核化及单体生长过程.计算相变过程中的凝结速率,并研究了核化和单体生长初期液态水的直径与凝结速率之间的关系,同时分析了模拟压力对凝结速率的影响.结果表明:在相同过冷度下,凝结速率随压力的降低而减慢;在核化及单体生长过程中,相同的压力和温度条件下,凝结相变的传热传质效果随着液体直径的增长而改善.     

烟气中的凝结水对SO2浓度测量的影响

用SOA－306型红外气体分析仪测量了两种不同SO2浓度的标准气通过一定水容积后SO2浓度及响应时间的变化，讨论了实际烟气中水蒸汽的凝结对浓度测量精度的影响。结果表明，烟气通过一定水体积后，SO2浓度明显降低，响应时间大大延长；实际烟气中的水蒸汽凝结对SO2浓度测量的影响不容忽视，当SO2浓度较低时影响更为严重。只有严格对样气进行脱水预处理，保证采样管路上不发生水蒸汽凝结，才能获得可靠数据。     

不稳定蒸汽射流凝结振荡实验研究

对不稳定蒸汽射流凝结压力振荡现象进行了实验研究。结果表明:在不同的蒸汽质量流率和过冷水温度下蒸汽射流存在3种凝结流型,即喘振、半球形汽泡振荡和周期性汽泡振荡;压力振荡发生频率随着蒸汽质量流率的增加而增大,随着过冷水温度的升高先增大后减小,最大压力振荡发生频率出现在由喘振/半球形汽泡振荡区向周期性汽泡振荡区转变时;喘振和半球形汽泡振荡区的压力振荡幅值随蒸汽质量流率的增加而减小,周期性汽泡振荡区的压力振荡幅值随蒸汽质量流率的增加而增大;3种流型下的压力振荡幅值均随过冷水温度的升高而增大。     

双工质平行复合循环燃气轮机装置利用水蒸汽凝结相变潜热的可能性

本文从基本理论山发，对燃气轮机循环温熵图和不同参数的计算结果进行了分析，介绍了玻璃窗换热器的原理和结构．论证了在双工质平行复合循环燃气轮机装置中，借助于玻璃管换热器利用水蒸汽凝结相变潜热的可能性．     

水平三维肋管外含不凝性气体的水蒸汽凝结换热的实验研究

对水平光管和三维肋管管外具有不同空气含量的水蒸汽凝结换热性能进行了实验研究。获得了不凝性气体含量和壁面过冷度对光管和三维肋管凝结换热性能的影响规律。实验结果表明：在相同的工况条件下，水平三维肋管的凝结换热系数是光管的1．7～2．9倍；不凝性气体含量越高，凝结换热系数越低；壁面过冷度越大，凝结换热系数越大。最后，获得了水平三维肋管管外凝结换热实验关系式。图8表1参9     

垂直管内水蒸气与水接触时凝结所诱导的压力波特性实验研究

实验研究了水蒸气直接接触凝结诱导的压力波特性。实验是在质量流速0~150 kg/(m~2·s),压力0.2~0.4MPa的饱和蒸汽条件下,用直径为8 mm的喷嘴,将蒸汽喷入到存有凝结水的垂直管的流动模型中进行的,管内水温和压力范围分别为30~70℃和0.11~0.15 MPa。实验通过检测壁面压力信号来捕获压力波动信号。系统分析了低蒸汽质量流速时,压力波随时间的高幅值低频率变化规律。获得了压力波幅值随蒸汽质量流速和过冷水温度的定量变化关系。揭示了压力波动信号的概率密度、函数分布、偏度系数和峭度系数的变化规律。     

增压柴油机排气管压力波脉动特性的试验研究

为利用排气管内压力波进行废气重吸再循环的技术方法,提供准确配气正时设计依据,以某六缸增压柴油机为研究对象,以发动机转速、喷油提前角、负荷为变化条件,开展典型工况条件下,排气歧管内压力波形、波峰值及波峰位置随发动机运行条件变化的试验研究,得到了不同的影响规律。研究结果表明:排气歧管内压力波峰值随负荷率增大而增加,但峰值所对应的曲轴转角位置与负荷率大小无关;随着转速的升高,压力波峰值所对应的曲轴转角增大,其中喷油提前角为6°CA时变化幅度最为明显;在100%、75%负荷下,随着喷油提前角的减小,压力波曲线峰值所对应的曲轴转角增大。     

烟风介质中水蒸汽露点温度确定方法及水露点计算公式的探讨

在燃烧系统热力计算中通常需按湿空气图表来查取烟风介质的水蒸汽露点温度，这是不够方便的，而且在低气压等不同条件下的精确性也存在疑点。本文在湿空气理论和饱和水蒸汽温压特性拟合方程的基础上，推导提出了通过解析方程直接求解烟风介质中水蒸汽露点温度的新方法，其适用范围优于现行方法且精确度达到99.9%以上。     

微细通道内蒸汽直接接触凝结汽液界面演变特征的实验研究

为探究微细尺度条件下蒸汽直接接触凝结汽液界面瞬时特征及演变行为,开展了圆形截面T型微细通道内蒸汽直接接触凝结的可视化实验研究。利用高速摄像系统获取了饱和蒸汽体积流量630μL/min、过冷水温度60℃及过冷水体积流量12 650μl/min工况下直接接触凝结过程的瞬时图像信息。研究发现,汽液界面演变历程不能简单的用一种凝结流型进行表述,其过程中包含了柱状、环状和间歇凝结流型的特征。蒸汽自支管入射至主管后其长度经历了相对较长时间(108.2 ms)的振荡增长,而消失过程则相对短暂(16.2 ms)。此外,水平主管内的蒸汽柱先后发生了脱离和断裂现象,且其与支管正下方的蒸汽泡和的凝结机理有所不同。     

汽包锅炉蓄热系数的定量分析

汽包锅炉蓄热系数是衡量机组蓄能的主要参数,正确估计其大小和变化规律对机组运行控制有着十分重要的作用.依据水和水蒸汽的热力性质,计算出不同压力下过冷水、饱和水、蒸汽及金属的基本蓄热能力,结合设计数据计算出锅炉蓄热系数及各种介质蓄热在其中所占比例.结果表明:饱和水、蒸汽及金属的蓄热能力随压力变化,使锅炉蓄热系数呈现出随压力增加而减小的趋势.对1台300 MW机组汽轮机高压调门的扰动实验数据进行开环辨识,利用风量和氧量构造出热量信号;并对1台600 MW机组的长期运行数据进行闭环辨识,结果均证实了这一规律.     

水平肋片管外自然凝结换热特性研究

基于Nusselt凝结传热理论,沿肋片管圆周方向划分有限个微元角,建立了每个微元角内肋侧壁、肋间基管及肋顶三个区域的凝结传热模型,通过求解非淹没区和淹没区总传热量,推导管外平均传热系数计算式。计算不同肋片高度、肋密度时,R134a饱和蒸汽的管外平均凝结传热系数。结果表明:随肋密度的增加,平均传热系数先增大后减小,肋密度为25fpi时传热最佳;高肋片管的平均凝结传热系数大于低肋片管的,肋片高度达到一定值时,平均传热系数几乎不随肋高增加而增加。当R134a饱和蒸汽为20℃时,两种不同翅片密度的管外平均凝结传热系数随温差的增大而减小,并通过所建模型得到的计算值与Beatty-Kate模型进行了比较,平均误差分别为约16.1%和8.3%,故所建模型基本反映肋片管外蒸汽凝结传热机理。     

天然气锅炉烟气换热特性的分析

天然气锅炉的排烟温度一般在160～240℃，烟气中水蒸汽约占20％，它是烟气热量的主要携带者，若回收烟气余热，锅炉效率可大大提高。在回收余热过程中，由于凝结换热的存在，在不同换热截面上烟气侧换热系数及物性参数发生很大的变化，导致换热性能改变。利用传热传质理论对烟气倒换热进行研究，提出了新的换热系数计算方法。通过与实验值及文献数据的比较，获得满意的结果，为强化换热及设计出高效换热器提供了依据。图9参11     

基于缸内净压力的直喷发动机最佳点火正时

为探求汽油机在不同工况下最佳点火正时与各燃烧特征参数的对应关系,在一台低压空气辅助单缸直喷试验机上进行变工况实验,利用自主研发的燃烧分析,系统对各工况的燃烧状况进行分析,对比了不同工况下50%燃烧量对应的曲轴转角(CA50)、最高燃烧压力对应的曲轴转角(PCP)、净压力二次导数峰值对应曲轴转角(MANP)3种燃烧特征参数与最佳点火正时之间的对应关系,并着重分析了净压力二次导数曲线的变化规律.研究表明,MANP作为一种新的燃烧特征参数能够较好地表征缸内燃烧的状况,并且与最佳点火提前角有很好的对应关系;CA50和PCP皆能在一定范围内与最佳点火正时有良好的对应关系,但仍有不确定性,相对而言,以MANP作为最佳点火正时的评价标准具有更高的精度.