燃油含水率对U形管路流动及换热特性影响研究

针对燃油换热器管路内油水两相流的流动特性与换热特性进行了数值模拟研究.建立内径φ2的U形换热器管路简化模型,采用Eulerian多相流模型,对比了不同含水率(自由水体积含水率0～2％)条件下的管路压降与出口温度变化规律.结果表明:燃油含水率的变化对管内压降的影响较大,随着含水率增大,压降呈现接近线性下降的规律;而含水率对管路出口温度的影响不明显,入口温度常温26℃、环境温度0℃时,出口温度下降不超过1℃,但随着含水率继续增大,出口温度呈现加速下降的趋势.此外,U形管设计对不均匀温度场分布的影响持续到出口,弯管位置的二次流对换热特性具有一定的强化作用.     

逆流填料式溶液除湿器的数值模拟和实验研究

对溶液除湿的除湿器中传热传质进行了热力学分析,根据除湿塔的结构及溶液与空气的流动方式,建立除湿器的热质交换物理和数学模型,模拟计算除湿器入口空气和溶液参数对除湿器出口空气参数的影响,模拟计算中设置入口空气流量0～5kg/s,入口空气温度20～40℃,入口空气含湿量为10～30g/kg,入口溶液温度25～40℃,入口溶液浓度25%～40%,入口溶液流量1～4kg/s,得到各入口参数对出口空气含湿量和温度的影响曲线。结果表明:入口空气含湿量、入口溶液浓度和温度对出口空气含湿量影响显著;入口空气含湿量和流量对出口空气温度影响显著。对模拟结果与实验结果进行了比较,发现两者的变化趋势是相同的,最大误差为13.08%。     

脱硫喷淋塔内部工作场的数值模拟

为了获得单入口烟道脱硫喷淋塔内较为理想的工作场,从不同的烟道入口角度,利用Fluent软件对600 Mw喷淋塔内部场特性进行了数值模拟。本模拟从速度、温度和压强三个方面分别对比喷淋塔的内部特性。模拟结果表明:在入口角度θ为15℃时,喷淋塔内部流场和温度场相对均匀,能达到较为理想的流场和温度场分布。     

甲醇气相脱水制二甲醚多段原料气冷激反应器模拟与优化

针对百万吨级二甲醚生产的要求,建立了甲醇气相脱水制二甲醚的反应动力学模型以及多段原料气冷激的固定床反应器模型,并模拟计算得到甲醇制二甲醚过程中反应器浓度与温度的轴向分布.通过改变操作条件对反应器的参数敏感性进行分析,结果发现,甲醇原料气分为三段进入反应器较为合适,入口气量分配比例最好为7∶2∶1,此时反应器最高出口温度略高于360℃,各段出口温度大致相当,分布较合理;冷激气温度并非越低越有利,当二段入口温度低于催化剂起活温度就没有意义了,在入口甲醇原料温度为260℃、冷激气温度为140.0℃时,甲醇总转化率利二甲醚产量达到最大值.     

圆管聚合物热流中黏性耗散分析的无网格模拟

以与温度相关的指数定律作为本构方程,应用无网格方法模拟了外表面为恒温时的圆管内具有黏性耗散的聚合物流动热传导问题,给出了离入口不同位置处的温度分布。计算结果表明：根据黏性耗散模型计算的温度比无黏性耗散模型高出64℃,从而说明了黏性耗散在聚合物流动热传导问题中具有举足轻重的作用。并且, 无论是无黏性耗散模型,还是黏性耗散模型,其极限温度与壁面温度有很大的关系,但与入口温度无关。     

可再分散性乳胶粉含水率的影响因素研究

由可再分散性乳胶粉(SWF)制备的改性砂浆在建筑领域中的应用日趋广泛。为了得到性能较好的SWF产品,研究了喷雾干燥过程中进风温度、雾化轮转速、进料泵入口阀开度和出口温度等工艺条件对SWF产品性能(特别是含水率)的影响。研究结果表明,喷雾干燥最适宜的工艺条件是:进风温度为140～200℃,雾化轮转速为20000～30000r/min,进料泵入口阀开度为30%～40%和出口温度为90～110℃;由此生产出的SWF产品的各项性能均符合相关指标要求。     

基于CFD的固定式节流阀内部流体仿真模拟研究

本文采用CFD方法对实际使用中的固定式节流阀内部流场进行仿真模拟,研究其节流过程中流体的流动特性,对保障节流阀正常工作的可靠性和安全性具有重要的意义。文章通过RNGk-ε模型研究不同压力条件下阀内压力、速度、流态的变化规律,揭示了节流过程中的阻塞流效应：当入口压力固定,出口压力约为50MPa时,产生阻塞流,此时出口压力下降,流量依旧保持平稳。当出口压力固定,入口压力约为70MPa时,产生阻塞流,流量随着入口压力的增加而增加,但增加的速率比一般流动状态下慢。本次研究为气井生产过程中固定式节流阀通径的选择提供参考。     

窄点温差及工质物性对跨临界有机朗肯循环性能的影响

利用约束热源入口及出口温度的热力学模型,将循环热效率及净输出功统一为一个参数,计算41种工质在473.15K废热烟气驱动的跨临界有机朗肯循环中的热力学表现,分析蒸发器内窄点温差及工质物性对循环性能的影响.结果表明,临界温度低于烟气出口温度的工质,及高于0.88倍烟气入口温度的工质,临界温度是循环效率的主要影响因素;临界温度在上述范围之间的工质,干湿性对循环效率影响显著,湿工质效率明显高于干工质.所有循环中,该临界温度范围内的湿工质热效率最高.临界温度高于0.88倍烟气入口温度的工质,窄点温差可能出现在蒸发过程中或蒸发器出口,从热力性能角度看,窄点出现在蒸发过程中的循环明显优于窄点出现在蒸发器出口的循环.改变热源入口及出口温度不会影响上述结论.     

不同出入口条件下气液喷射器喷射性能的数值模拟

针对气液喷射器传统二维几何模型和模拟中未考虑温度导致气液相变的不足,建立三维几何模型,导入考虑时间、温度影响的气液相变UDF程序,用CFD软件模拟气液喷射器喷射性能.40000 s条件下有相变的模拟结果与实际情况符合较好.改变气液喷射器出入口气液相的速度和压力条件,得到气液喷射器轴线速度、压力、温度、引射比及气液相体积分数等参数.结果表明,随液化天然气(LNG)入口速度增加,气液喷射器引射比增大,合理的LNG入口速度能使喷射器内各相体积分数及引射比趋于稳定,有利于喷射器正常喷射;随混合出口压力增加,引射比减小,LNG体积分数增大,过大的出口压力会导致气液喷射器内喷射偏斜、扩散室出口气相闪蒸汽(BOG)液化现象,不利于喷射器正常喷射.液相入口速度11~12 m/s、混合出口压力0.101~0.304 MPa时,气液喷射器喷射性能最优.     

窑头余热锅炉取风方式的优化

在生产线窑头旁路阀风阀与篦冷机出口之间增加一段管道、一个调节风阀,通过系统优化调整,改变了篦冷机内余风的走向,稳定了余热发电机组以及煤磨的操作,提高了吨熟料发电台时,降低了收尘器入口温度。     

低温下提高CO2空气源热泵进水温度对系统性能的影响

在低温工况下,因跨临界循环CO₂热泵系统气体冷却器的进水温度和CO₂出口温度降低,压缩机吸气压力和温度随之降低。当系统的吸气压力低于压缩机的吸气压力下限时,将导致系统无法稳定运行。为了改变这种现象,采用在气体冷却器冷水入口处混水的方法,将热水箱的热水旁通至气体冷却器冷水入口。采用三通调节阀调节混水比例,适当提高气体冷却器的进水温度,以期实现系统在低温工况下的稳定运行。实验测试结果表明,采用混水方法不仅可保证低温工况下跨临界循环CO₂空气源热泵热水系统的稳定运行,同时可降低结霜频率,延长系统运行时间,但系统的制热量和COP将小幅下降。兼顾系统的热力性能及运行稳定性,当环境温度为-20℃、制热温度为60℃时,较为适宜的混水温度为12~18℃。     

二氧化碳家用热泵热水器试验研究

CO2因为环保及独特的热力学优势,一直是制冷空调领域的研究热点,然而由于其工作压力较高,用于家用热泵热水器的全封闭式CO2压缩机开发较困难。为了验证CO2在热泵热水器上应用的优势以及研究其系统的运行规律,以国产全封闭式CO2压缩机为基础,设计并搭建了空气源CO2热泵热水器测试系统,在进水温度15—50℃,出水温度65—90℃范围内,测试了不同进、出水温度、不同蒸发温度以及不同排气压力条件下,热泵系统的制热量、COP以及排气温度等关键特征,发现CO2能够稳定提供90℃以上热水,在高温制热上优势明显。同时,即使在蒸发温度为-20℃,系统仍然能够平稳运行,表现出较好的低温运行优势。     

跨临界二氧化碳热泵喷射循环实验

在跨临界CO₂热泵热水器系统中引入优化设计的喷射器,对系统进行实验研究,分析了制热系数、引射比、升压比、喷射器效率等参数随热水体积流量和出口温度及高压侧压力的变化趋势以及优化设计的喷射器对系统的影响。实验结果表明:随着热水体积流量减小或其出口温度增加,引射比将逐渐减小,而喷射器效率逐渐升高;在测试工况范围内升压比基本保持不变,系统COP_h最高将近3.5;系统高压侧的压力因优化喷射器的引入而明显降低,有利于系统的安全运行;跨临界二氧化碳热泵喷射循环系统存在一个最优运行压力,值得注意的是在最优运行压力下,热水出水温度虽未达到最高,但依旧超过55℃。系统稳定运行在最优高压侧压力下,不仅系统性能大幅度提高,而且保证了热水的出水温度。     

有机朗肯循环发电系统变工况运行的实验研究

受余热热源及环境温度不稳定特性的制约,有机朗肯循环（ORC）发电系统在实际应用中需要有较强的变工况能力。本文以R245fa为工质,实验研究了在不同冷热源温度时,ORC系统在相同负载容量及膨胀机转速下的变工况运行特性及各部件实际性能。实验结果表明：热源温度主要决定了膨胀机的入口温度及过热度。随着热源温度的降低,膨胀机内部泄漏量变大,其等熵效率变低,单位质量工质做功能力变差,维持膨胀机做功状态的工质质量流量增加。由于工质在蒸发器内整体吸热量变小,系统发电效率随热源温度的降低而升高。在10℃冷源温度下,热源温度从115℃下降至100℃,机组的最大发电效率从5.03%升高至5.25%。改变冷源温度,主要作用于膨胀机的进出口压力,改变了膨胀机的做功状态。降低冷源温度,膨胀机压比升高,单位质量工质做功能力变强,维持膨胀机做功状态的工质质量流量减小。但由于膨胀机过膨胀运行带来的不可逆损失增加,膨胀机的等熵效率随冷源温度降低而减小。在115℃热源温度下,冷源温度从30℃下降至10℃,系统最大发电效率从6.08%升高至7.01%。     

鲁奇甲醇生产装置数学模拟和工况分析——(Ⅰ)鲁奇副产蒸汽管壳型甲醇合成塔

以一氧化碳加氢和二氧化碳加氢为独立反应、甲醇和二氧化碳为关键组分,建立了鲁奇副产蒸汽管壳型甲醇合成塔催化床的一维拟均相数学模型,并求得管内各组分气体浓度和温度分布。讨论了不同操作条件对出口甲醇浓度和产量的影响。由于管外副产4.0MPa 的蒸汽,床层温度平稳。     

气波制冷机变工况出口参数的计算求解

利用BWRS状态方程对气波制冷机变工况时出口参数进行了计算求解。计算表明：气波机的进气组成中,轻组分越多,分配器出口的临界速度越大,流体的质量流量减少,摩尔流量增加;不同组分混合物在相同的进气条件下,制冷温降相差较大;进气压力增加,分配器的质量流量和摩尔流量均增加;同样的制冷效率下,进气中轻组分多时温降大,重组份多时温降小。计算结果对气波机设计、操作具有实际指导意义。     

同轴相向撞击流混合器的动态特性分析

根据同轴相向撞击流混合器的混合特点,建立了冷、热水在该混合器对撞混合过程中混合器出口温度的计算模型,计算了出口温度随冷、热水入口温度的阶跃而变化的动态过程,并考察了冷、热水进口流量和混合器容积对这一动态过程的影响。结果表明,混合器出口温度的动态过程是无振荡的渐趋过程,其调整时间随着进口流量和混合器体积的增加而显著增加。     

卧式热虹吸再沸器的压力平衡计算

由传热设计软件HTRI7.0对石油化工装置中常用的卧式热虹吸再沸器的工艺设计过程进行详细介绍。文章主要研究了卧式热虹吸再沸器基于压力平衡下的再沸器安装高度的计算方法及步骤,得出了卧式热虹吸再沸器的阻力损失包括再沸器入口管线阻力损失、再沸器内的阻力损失和再沸器出口管线阻力损失三部分,其中,再沸器出口管线为两相流,其阻力损失计算采用分离模型计算的误差小,准确度高。根据上述工艺设计方法,以某甲醇制烯烃（MTO）装置中一台水汽提塔再沸器为例,分析了该再沸器开工时出口管线振动的原因是由于推动力过大导致两相流流型为不稳定流型从而引起操作不稳定,并给出合理的改造和解决方案,即在再沸器入口管线增加手动调节阀。     

浸没燃烧式气化器的运行特性及优化

建立了浸没燃烧式气化器(SCV)传热管的传热计算模型,给出了计算流程,并且通过实际运行参数验证了模型的准确性。基于该模型计算分析了某型SCV额定工况时管内外的温升曲线以及传热系数曲线;讨论了LNG流量、入口参数以及壁面污垢热阻对水浴温度的影响;根据计算结果提出了加装管内扰流装置以强化传热,当管内传热强化系数为3.0时可在原结构基础上使水浴温度降低14.8℃,或在水浴温度保持不变的条件下减少23%的传热面积。     

超临界二氧化碳干气密封相态分布规律与密封性能研究

以超临界二氧化碳干气密封为研究对象,分别以维里方程、Lucas方程描述二氧化碳真实气体效应、黏度的变化,在考虑阻塞流效应的同时,采用有限差分法对考虑离心惯性力效应的Reynolds方程与能量控制方程进行耦合求解,分析讨论了工况参数与槽形结构参数对其相态分布规律与密封性能的影响。研究表明:S-CO₂从密封端面进口至出口的流动过程中,如果工况参数设置合理,将由超临界态逐渐转变为气态,并不会出现液态;较低的进口压力、进口温度以及转速,均会容易导致潜在的凝结流动发生;相比于工况参数对相态分布的影响,槽形参数对相态分布的影响较小,近乎可以忽略;开启力除了随进口温度的升高而减小外,均随进口压力、转速、槽深、螺旋角的增大而增大;泄漏率随进口温度和转速的增大而减小,但其随进口压力、槽深、螺旋角的增大而增大。这些结果为进一步研究超临界二氧化碳干气密封提供了一定的支撑。