低质量流速优化内螺纹管的传热特性试验研究

在亚临界、近临界及超临界压力区,对600MW超临界W火焰锅炉水冷壁中垂直上升低质量流速优化内螺纹管的传热特性进行了试验研究,得到了不同运行工况下内螺纹管的壁温分布,分析了压力、外壁热流密度、质量流速对传热特性的影响。结果表明：低质量流速优化内螺纹管具有良好的传热特性,能够有效避免膜态沸腾;在亚临界压力区,压力与热流密度的增大以及质量流速的减小,均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比,内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差,随着压力的增大,管壁温度显著升高,发生传热恶化时的临界干度减小。在超临界压力区,内螺纹管在拟临界点附近出现了传热强化;压力越接近临界压力,传热强化越明显;压力与热流密度的增大以及质量流速的减小均会导致壁温增大。     

低质量流速下内螺纹管摩擦压降特性研究

在低质量流速下,对绝热水平布置的φ31.8 mm×6.0 mm西门子公司优化内螺纹管进行了高压汽水两相流摩擦压降特性试验研究;为进行比较,又对同规格的水平绝热光管的两相摩擦压降进行了测定。同时探讨超临界压力下优化内螺纹管摩擦压降特性。根据试验结果,得到了优化内螺纹管的两相摩擦压降倍率随压力、蒸汽干度和质量流速变化,分析超临界压力下优化内螺纹管的摩擦压降随质量流速、工质焓值和压力的变化。通过与水平光管比较发现:在高干度区,水平内螺纹管的两相摩擦压降倍率比水平光管有一明显得多的峰值存在。与亚临界压力下单相摩擦阻力系数相比,超临界压力下内螺纹管摩擦阻力系数的特点是在拟临界温度处摩擦阻力系数存在一个突跳变化,即存在一个峰值。     

亚临界及近临界压力区低质量流速垂直内螺纹管传热特性试验研究

在低质量流速条件下,对垂直上升内螺纹管内汽水两相流动沸腾传热特性进行了系统的试验研究。试验段采用了材料为SA-213T12的φ32mm×6.3mm四头内螺纹管。试验参数范围为压力p=12～21MPa,质量流速G=232～773kg/(m2·s),内壁热流密度q=132～663kW/m2。试验得到了不同工况下垂直上升内螺纹管的壁温分布特性,分析了压力、内壁热负荷和质量流速变化对内螺纹管传热特性的影响,探讨了传热恶化的发生机制,并给出了能用于工程实际的传热试验关联式。试验结果表明:在亚临界及近临界压力区,垂直上升内螺纹管会发生第2类传热恶化——干涸(dryout),而在试验中未观测到第1类传热恶化——膜态沸腾(departure from nucleate boiling,DNB)。压力与内壁热负荷的增大,以及质量流速的减小,均会导致干涸提前发生和干涸后的壁温飞升值增大。与亚临界压力区相比,内螺纹管在近临界压力区的传热特性变差,管壁温度显著升高,发生传热恶化时的临界焓值减小。     

优化内螺纹管在低质量流速直流锅炉设计中的应用

为解决传统UP炉存在的水冷壁热敏感性强、调峰能力受限制、锅炉运行安全性差等问题，姚孟发电有限责任公司1号锅炉水冷壁改造采用低质量流速设计，使用优化内螺纹管作传热元件，使运行中的水冷壁具有很适的正流量响应能力。这种特性使垂直管水冷壁具有很好的抗热偏差能力，全负荷范围内水动力稳定，并满足机组滑压运行要求。这种低质量流速设计开创了直流锅炉水动力设计的新理念，也为国产UP炉改造提供了新思路。     

超超临界循环流化床锅炉内螺纹管水冷壁流动传热特性试验研究

该文在中低热流密度、质量流速的条件下,针对超超临界循环流化床锅炉的水冷壁管进行流动传热特性的试验研究。试验中使用材质为15Gr Mo G、外径和壁厚为φ35mm×5.67mm的六头内螺纹管,试验压力P为23~32MPa、质量流速G为600~1200kg/(m2?s)、热流密度q为200~510k W/m2。该文展示试验中获取的管壁温度的分布规律;拟合出可以用于工程实际的传热和阻力系数的公式;用六个传热系数公式对试验数据进行评估;探讨管内传热强化和减弱的机理。试验结果表明:压力和热流密度的变化对壁温的影响主要集中在焓值大于2400k J/kg的区域;质量流速的增大可以延迟传热恶化;浮升力对传热的影响集中在流体拟临界温度之前;相对于质量流速,热流密度和压力的变化对摩擦压降和阻力系数的影响更为显著。     

低质量流率垂直管圈超临界煤粉锅炉的水动力特性分析

为研究超临界条件下低质量流率垂直管圈锅炉的水动力特性,建立了超临界锅炉上升管水冷壁内工质的流动和传热模型,对采用低质量流率垂直管圈的600 MW超临界煤粉锅炉的水动力安全性进行计算,分析全负荷条件下不同质量流率的垂直光管和垂直内螺纹管水冷壁管内工质的流动、传热及压降变化,对2种布置方案的优缺点进行比较。此外,还考虑了加装节流圈和中间混合集箱对垂直布置的水冷壁水动力特性的影响。综合计算结果,给出安全的垂直水冷壁布置型式,为锅炉设计提供参考.     

超临界变压运行直流锅炉内螺纹管螺旋管圈水冷壁的传热特性研究

在压力9~28MPa,质量流速600~1200kg/(m2s),内壁热负荷200~500kW/m2的工况范围内,研究了Φ38.1×7.5mm倾斜上升内螺纹管(倾角α=19.5o)中水的传热特性。试验结果表明:在亚临界压力区,内螺纹管传热强化作用明显,有效地抑制了膜态沸腾的发生,但在近临界压力区此传热强化作用有所减弱。超临界压力区拟临界温度附近,内螺纹管内壁面与流体之间的温差较之前有所增加,但是此增幅远没有亚临界压力区发生传热后的壁温飞升幅度大。随着系统压力接近临界压力,拟临界点附近管壁与工质的温差显著增加。在超临界压力区,不同的质量流速与热负荷比例下,在大比热区内螺纹管内流体传热可能被强化也可能被恶化。在超临界压力下,由于螺旋内槽的旋流作用减弱了自然对流的影响,倾斜上升内螺纹管内壁温度的周向分布比较均匀。在高焓值区内螺纹管的周向最大温差只有10℃左右。文中提出了在考虑大比热区工质物性剧烈变化对传热影响的情况下,倾斜上升内螺纹管顶部内壁传热系数的试验关联式。     

国产空冷单排管流动和传热性能研究

波状翅片扁平管,即单排管是直接空冷凝汽器的一种基本换热元件。单排管外空气侧的流动和传热性能研究,对于直接空冷凝汽器的优化设计和安全运行具有重要的意义。在不同迎面风速下,对国产空冷单排管空气侧进行三维数值模拟,并对速度场、温度场进行分析和研究,拟合出单排管阻力和传热系数随迎面风速变化的计算公式,为直接空冷系统的优化设计提供帮助。     

内螺纹水冷壁管的传热及阻力特性研究

针对目前大型电站锅炉水冷壁广泛采用内螺纹管来防止或推迟传热恶化的发生，了内螺纹管的传热机理，并对国仙外内螺纹管在亚临界，近临界和超临界压力区的传热性能及阻力性能进行了综述。文中结论对采用内螺纹管的电站锅炉不冷壁的设计具有较高的价值。     

超临界水冷堆类四边形子通道内超临界水的传热试验研究

在压力23~28 MPa、质量流速700~1 300 kg/(m2·s)、热流密度200~800 kW/m2的参数范围内,对超临界水冷堆堆芯棒径D=8 mm、栅距比P/D=1.2的类四边形子通道内超临界水的传热特性及管壁温度分布进行了试验研究,分析了压力、热流密度和质量流速对管壁温度及传热特性的影响,并与环形通道内超临界水的传热特性进行了对比。试验结果表明:在超临界压力区,类四边形子通道管壁温度随着焓值的增大而逐渐上升,换热系数在拟临界点附近达到峰值,低焓值区的换热系数比高焓值区大;随压力增大,壁面温度升高,换热系数峰值减小;热负荷的增大和质量流速的减小均会使壁面温度升高,换热系数减小,削弱传热强化。与环形通道对比发现,在低焓值区,类四边形通道与环形通道内壁温度和换热系数相差不大;超临界水在类四边形子通道内比在环形通道内更容易渡过拟临界区,拟临界区对类四边子形通道的影响比对环形通道的影响小。     

粗糙管强化传热性能的熵产分析和评价

以反映粗糙管流动和传热性能的Ｒ函数和Ｇ函数为基础，结合熵产分析法，并在定性考虑粗糙管制造成本等因素的条件下，对粗糙管的强化传热性能进行了综合分析和评价。结果和方法可为在锅炉和热交换器的设计时有关强化传热管的选择和评价提供参考。     

内螺纹管内超临界水的流动阻力特性试验研究

在压力22.5~28MPa,质量流速600~1000kg·m-2·s-1,工质比焓800~3100 kJ·kg-1范围内,对超临界水在四头内螺纹管内的流动阻力特性进行了试验研究,得到了不同工况下内螺纹管流动阻力的变化规律,分析了压力、质量流速和工质比焓变化对内螺纹管摩擦阻力系数的影响。试验结果表明:超临界压力下质量流速对摩擦阻力压降有很大影响,但对摩擦阻力系数的影响很小;在拟临界区域摩擦阻力系数有阶跃式增长现象,且这种阶跃增长现象随着压力的增加而减弱。整理试验数据得到超临界水的内螺纹管摩擦阻力系数经验关联式,与试验值相比误差小于15%,为设计具有良好水动力特性的超临界锅炉提供可靠依据。     

单排管外空气流动和传热性能的数值研究

大口径扁平蛇形钎焊翅片管,即单排管是直接空冷凝汽器的一种基本换热元件.在不同迎面风速下,对单排管空气侧进行三维数值模拟,并对速度场、温度场进行分析和研究,拟合出单排管阻力和传热系数随迎面风速变化的计算公式,可为直接空冷系统的优化设计提供帮助.     

超超临界锅炉内螺纹管垂直上升水冷壁横向裂纹原因分析及治理

超超临界锅炉内螺纹管垂直上升水冷壁横向裂纹造成锅炉频繁泄漏,严重影响机组安全生产.通过大量试验研究和原因排查,确定了综合治理方法,有效改善了水冷壁运行状态,提高了水冷壁运行安全性,减少了机组因水冷壁泄漏造成的停机次数.     

强化内螺纹铜管传热的试验研究及分析

本文主要研究内螺纹铜管的齿形对翅片管式换热器冷媒侧换热性能的影响。目前螺旋角通常处于10°～30°范围内,通过在现有内螺旋纹铜管螺旋角基础上继续加大螺旋角,同时增加齿数,采用单体试验和整机性能试验测试分析螺旋角和齿数对换热器性能影响的趋势,为进一步开发高效节能的铜管打下良好的理论基础。     

基于LabVIEW和文丘里管的气体流速检测仪

针对家用燃气热水器排烟气流速流量实时检测的需求,研究了基于文丘里效应的检测装置,设计了与燃气热水器排烟管相连接的文丘里管结构,开发了基于虚拟仪器平台LabVIEW的检测系统,应用硅膜片微差压式传感器检测文丘里管输出的差压信号,并对差压信号进行了标定实验,通过与数字风速风量仪进行检测对比试验,证明了检测装置的精度能达到应用要求,为未来在家用燃具、厨具等产品上研发低成本、高精度的气体流速流量实时检测装置奠定了基础。     

超超临界锅炉水冷壁管传热恶化对横向裂纹影响的有限元分析

为研究不同传热条件下水冷壁管的温度及热应力分布特征,以某1 000 MW超超临界锅炉水冷壁管为对象,建立了水冷壁管的三维有限元模型,分正常传热和传热恶化2种情况进行了计算。计算结果显示,向火侧壁面热负荷、管内传热系数对传热恶化后的温度和热应力有显著影响,在尚未达到屈服前,水冷壁管的热应力与温度基本呈线性关系。传热正常时,水冷壁管鳍片处温度和热应力值大于水冷壁管向火侧顶点相应值,而向火侧顶点发生破坏的可能性较小;在传热恶化时,水冷壁管向火侧顶点的温度和热应力迅速增大,并明显高于水冷壁管鳍片处,传热恶化的反复出现引起的交变应力最终导致水冷壁管横向裂纹的产生。     

超超临界循环流化床锅炉水冷壁并联管流动不稳定性计算分析

本文建立了一个基于时域分析方法的数值计算模型,对均匀加热并联管系统的流动不稳定性进行了计算和分析。在程序验证的基础上,对流体在超超临界循环流化床（CFB）锅炉水冷壁中的非线性动态特征量进行了计算。结果表明,管道进出口的质量流量脉动趋势呈反相分布。在并联系统任意一个管道上施加热扰动,双管进出口质量流量均随时间呈逐渐下降趋势,这说明超超临界CFB锅炉在正常满负荷工况下可以保持流动稳定。在强加热通道上施加扰动时,并联双管的进口质量流量峰值都较在弱加热通道上施加热扰动更大。此外,强加热管比弱加热管在热扰动下展现出更显著的动态特性。通过对不同进口温度和进口质量流量的工况进行计算,得到了基于无量纲数的流动不稳定边界,并对系统参数对不稳定边界的影响作出了相应分析。结果表明:当进口温度较低时,提高进口质量流量将大大增加系统的流动稳定性;当进口温度较高时,进口质量流量对不稳定边界的影响几乎可以忽略不计。