非能动余热排出热交换器传热性能分析

文中针对非能动余热排出热交换器的传热过程和工作原理进行研究,采用经验关系式对热交换器的稳态传热过程进行计算,通过对计算得到的传热量、总传热系数以及临界热流密度等分析热交换器的传热性能.     

一种SCWR概念设计方案的系统水动力特性

对一种典型的超临界水堆(SCWR)设计方案中的反应堆冷却剂系统(RCS)和非能动余热排出系统(PRHRS)回路进行了简化,建立了两系统在超临界压力下的统一水动力模型。利用模型对SCWR主系统和非能动余热排出系统的水动力特性及输热、排热能力进行了计算,并在此基础上分析了堆芯进口温度、泵特性、回路高度、系统阻力等因素对系统运行的影响。     

太阳能辅助直接空冷发电系统背压敏感性分析及优化

基于热力学第一定律和传热单元数法,结合关键设备的具体特性,建立太阳能辅助直接空冷发电系统模型。并以太阳能辅助某600 MW直接空冷机组为例,分析不同负荷下,辐照、风速、环境温度等因素对系统背压的影响。结果表明:引入太阳能后,相较原燃煤机组系统背压略有增加,但增幅不大。系统背压在一定范围内随太阳法向直射辐照度和环境温度的增大而增大;随风速的增大而减小。开展以汽轮机净功率最大为目标的背压优化,获得不同工况下系统的最优背压。结果表明辐照对最佳背压的影响小于风速及环温对最佳背压的影响。     

二次侧非能动余热排出系统启动特性研究

以海洋核动力平台为应用背景,针对其二次侧非能动余热排出系统设计方案,设计搭建了模拟实验装置,研究了系统的启动特性,分析了系统在启动过程中重要参数的变化规律。结果表明：在所研究的工况范围内,二次侧余热排出系统均能够建立稳定的自然循环,有效导出蒸汽发生器中U型管输入的热量;在二次侧非能动余热排出系统启动过程中,初始投运压力只会影响系统达到渐进稳态的过程,而不会对系统的最终稳定状态产生影响;冷却水箱中的热分层是影响余热排出换热器出口温度演变特性的重要因素。     

非能动冷凝传热的方法及其进展

通过调研文献,阐述非能动冷凝技术在核电站上的应用发展情况,分析目前非能动系统的原理,介绍国内外核电站非能动冷凝技术中非能动余热排出和非能动安全壳冷却技术及其研究现状;总结进一步提高非能动换热系统传热性能及其安全性能的方法,以期对核电站非能动换热系统的未来发展提供帮助。     

表面式间接空冷散热器传热特性分析北大核心

以表面式间接空冷散热器为例,建立了间接空冷散热器冷却单元的一维传热数学模型。通过该模型,计算并分析了冷却水流量、温度及空气进口温度(环境温度)、流速等对空冷散热器传热性能的影响。计算结果显示,随着冷却水流量、温度和空气流速、温度的增大,散热器总传热系数逐渐增大;散热器总传热系数更接近于空气侧表面传热系数,其中空气流速对总传热系数的影响尤为明显;积灰对散热器传热性能的负面影响较大,积灰越厚,散热器总传热系数越小。另外,利用本文模型,得到了一定条件下间接空冷系统冷却水最佳流量,为间接空冷机组的运行了提供一定的理论依据。     

增压富氧燃烧流化床炉内传热特性

建立了增压富氧燃烧流化床锅炉炉内传热模型.通过模型计算,分析了颗粒粒径、空隙率、床层温度及系统压力等因素对炉内传热特性的影响.结果表明：随着颗粒粒径增大,传热系数减小;随着空隙率增大,传热系数减小;随着温度升高,传热系数增大;随着压力升高,传热系数增大,但增加的幅度明显变小,说明当压力升高到一定程度时,继续升高压力对传热没有太大影响.     

表面式间接空冷散热器传热特性分析

以表面式间接空冷散热器为例,建立了间接空冷散热器冷却单元的一维传热数学模型。通过该模型,计算并分析了冷却水流量、温度及空气进口温度(环境温度)、流速等对空冷散热器传热性能的影响。计算结果显示,随着冷却水流量、温度和空气流速、温度的增大,散热器总传热系数逐渐增大;散热器总传热系数更接近于空气侧表面传热系数,其中空气流速对总传热系数的影响尤为明显;积灰对散热器传热性能的负面影响较大,积灰越厚,散热器总传热系数越小。另外,利用本文模型,得到了一定条件下间接空冷系统冷却水最佳流量,为间接空冷机组的运行了提供一定的理论依据。     

火电站直接空冷凝汽器积灰监测

火电站直接空冷凝汽器积灰是影响传热性能的重要因素,研究直接空冷凝汽器积灰对传热性能的影响规律并提出监测措施具有重要意义。通过分析汽轮机背压与汽轮机排汽量、冷却空气流量、凝汽器传热系数、凝汽器总传热面积以及环境温度之间的关系,得到了空冷凝汽器在维持汽轮机排汽量和冷却空气量不变时,汽轮机背压和传热系数之间的关系以及凝汽器积灰对汽轮机背压的影响。研究表明:凝汽器积灰会导致凝汽器传热系数降低,汽轮机背压升高,机组运行经济性下降。设计工况下,当蛇形翅片扁平管结构凝汽器积灰厚度达到1.2 mm时,汽轮机背压将增加50%左右。通过监测空冷机组运行过程中汽轮机背压的变化,可预报积灰的程度,为直接空冷凝汽器清洗提供一定的理论依据。     

基于缩比模型的非能动余热排出热交换器二次侧新装导流板效应实验研究

为了减弱内置换料水箱(IRWST)在非能动余热排出热交换器(PRHR HX)余热排出过程中的热分层现象,建立了分离效应缩比实验台架,在PRHR HX二次侧管束区域新装不同数量的导流板,通过实验评价导流板设计方案对IRWST内温度分布、流动特性及PRHR HX传热效果的影响。结果表明:导流板设计方案能够有效改变水箱自然循环特性,提高水箱下部冷流体的利用率,从而降低IRWST内的热分层程度,4导流板、8导流板设计方案分别使IRWST内热分层程度降低了32.3%和37.3%;但导流板造成竖直管束间浮升流体最大流速降低,使得传热系数有所减小,工程应用中需综合考虑各类因素的影响,得到最优化设计方案。     

直接接触式低温烟气余热回收塔设计参数优化研究

烟气余热回收塔能通过塔内气-水换热过程,回收烟气显热和水蒸气汽化潜热,降低机组排烟温度,并且回收大量冷凝水。本文基于燃机电厂拟开展燃机烟气余热利用工程,对填料式余热回收塔进行换热模型构建,并对填料式余热吸收塔主要参数进行了研究与优化。研究结果表明,随着填料塔塔径的增大,填料层压降随之减小,填料静持液量和总持液量均随之减小。随着冷却水流量的增大,填料层压降随之增大,填料层高度随之减小,填料静持液量和总持液量均随之增大。随着填料比表面积的增大,填料层压降随之增大。     

ORC直接接触式蒸发器传热性能研究

为分析低温余热发电ORC直接接触式蒸发器内分散相在连续相中的传热性能,分别选用新型环保有机工质R245fa和THERMINOL-R 66导热油作为分散相和连续相,进行ORC直接接触式蒸发器传热性能的研究,分析了初始传热温差、工质体积流量和导热油质量流量对ORC直接接触式蒸发器容积传热系数的影响．结果表明：容积传热系数随着传热时间的增加先呈增大趋势,然后逐渐减小并趋于平稳,但大于传热开始阶段的容积传热系数;在工质体积流量和初始传热温差为定值的情况下,为获得较大的容积传热系数,导热油质量流量应控制在较小的范围内．     

燃气热泵系统在过渡季节制备生活热水的性能研究

研究了燃气热泵(GHP)系统在过渡季节制备生活热水的性能特性,分析了发动机余热回收对GHP系统性能的影响。在不同环境温度(15～24℃)和进水温度(37.7～47.8℃)下,考察回收与不回收发动机余热模式对生活热水制热量■、耗气功率(P_gas)及一次能源利用率(r_PER)的影响规律。结果表明,随着环境温度的升高,P_gas减小,而■和r_{PE R}呈现递增的趋势;随着进水温度的升高,Pgas增大,而■和r_PER呈现递减的趋势。其中环境温度20～24℃与进水温度37.7～47.8℃为Q_h的不敏感区间,在环境温度为24℃和进水温度为37.7℃条件下,r_PER高达2.004。GHP系统的余热回收量分别占总制热量和发动机总余热的25.00%～30.16%和62.17%～71.56%,系统的余热利用率高。     

矩形通道干涸后膜态沸腾传热试验研究

在流动传热基础试验平台上进行了矩形通道干涸后膜态沸腾的传热试验,研究了各种热工水力参数对膜态沸腾传热的影响特性.结果表明:干涸后膜态沸腾是一个相对稳定的传热过程,其壁面温度不会出现明显的脉动;随着进口含汽率的增加,膜态沸腾热流密度减小,壁面温度升高,传热系数减小;随着质量流速的增大或系统压力的升高,膜态沸腾热流密度增大,壁面温度降低,传热系数增大.     

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。     

1000MW直接空冷机组散热单元换热特性的数值模拟

以某1 000MW直接空冷机组为例,对机组散热器外部流场进行了数值模拟,分析了不同迎面风速、环境温度、翅片间距以及翅片厚度对散热器外部换热和流动特性的影响.结果表明:随着迎面风速的增大,散热器外部的传热系数和流动阻力均显著增大,环境温度对散热器外部换热和流动特性的影响并不明显,但对总散热量影响较大;较大的翅片间距能增大散热器外部的传热系数、减小流动阻力,但会使单位管长的换热面积减小,总散热量减小;对应于一定的迎面风速,存在较为合理的翅片间距和翅片厚度,迎面风速越大,合理的翅片间距越大,翅片厚度越小.     

基于CO_2跨临界循环的冷热电联供系统热力学分析

基于低品位能源利用冷热电联供技术,以常规燃煤电厂排出温度为150℃的烟气为余热利用对象,提出了CO2跨临界循环冷热电联供系统模型,分析了膨胀机入口压力和温度等参数对系统性能的影响.结果表明:压缩机入口过热度对系统性能系数、经济性能系数的影响很小;系统性能系数随着高压膨胀机入口压力、低压膨胀机入口温度和膨胀机效率的升高而增大,随着高压膨胀机入口温度、低压膨胀机入口压力和制冷蒸发温度的升高而减小;系统总不可逆损失随着高压膨胀机入口压力的升高存在最小值.     

超临界压力下直流蒸发器环形肋片管传热特性研究

超临界压力下,提出了余热锅炉直流蒸发器采用环形肋片管结构。采用回路划分法建立数学模型,计算直流蒸发器的传热系数,分析温度分布特性,并进行传热恶化判断。研究结果表明:随着工质焓值增加,直流蒸发器蒸汽侧传热系数先增大后减小,烟气侧传热系数不受影响,但烟气侧在换热系数中占主导地位;近拟临界焓值区,当工质温度高于拟临界温度,传热强化开始消失,内壁温度急剧增加;远离拟临界焓值区,处于低焓值区超临界水的换热强于高焓值区超临界汽;直流蒸发器管内工质均不发生传热恶化,同时在拟临界焓值区,存在传热强化。     

微型燃气轮机CW原表面回热器芯体内传热及阻力特性分析

建立微型燃气轮机CW(交叉波浪型,Cross Wavy)原表面回热器三维周期性充分发展数值计算模型,对芯体内传热和阻力特性进行了分析,确定了质量流量和温度水平对换热量及压降的影响,给出了CW原表面芯体板内阻力、传热因子以及努塞尔数与雷诺数之间的经验关联式。传热及阻力性能分析结果表明:随着雷诺数的增大,回热器芯体单元传热系数增大,传热量逐渐增加,并且随着低压高温烟气侧的进口温度升高,传热量增加幅度增大;回热器芯体单元回热度随雷诺数的增大而减小,随燃气进口温度升高而减小。     

基于固体氧化物燃料电池的有机工质余热发电联合系统特性的理论研究

针对有机朗肯循环对低温余热回收的显著优势,提出了一种基于固体氧化物燃料电池(SOFC)的有机工质余热发电联合系统.该系统包含内重整SOFC、后燃室、燃气轮机、压气机、预热器和有机朗肯循环,实现了能量的梯级利用,有效地提高了系统的总发电效率.在稳态数学模型的基础上,建立了基于SOFC的有机工质余热发电联合系统的热力仿真分析平台,研究了关键参数对系统性能的影响.结果表明:在设计工况下,系统的总发电效率可达65%以上;随着燃料摩尔流量的增加,系统的净输出功增加,但系统的总发电效率有所下降;在一定范围内,增大压气机压比可以提高系统净输出功和总发电效率;随着蒸汽与碳物质的量比的增大,系统的净输出功减小,总发电效率下降.