固体蓄热装置蓄热过程模拟分析与实验研究

设计一种采用分组投切的固体蓄热装置,并以此设计搭建总加热功率150 kW的固体蓄热实验装置,搭建热物理参数非定值的数值计算方法,模拟出炉体的温度场分布,并与定值参数进行对比,得到热物理参数非定值与定值的温度曲线和蓄热量曲线;通过数值模拟和实验数据相结合的方法,确定非定值法数值计算方法的可行性;设计一种分组投切的加热方式,对分组加热的固体蓄热装置进行蓄热量及温度分析。结果表明,采用整体加热的炉体温度梯度分布区间较大,传感器点温度有温差;采用分组加热的炉体温度梯度分布区间相对缩小,传感器间温度几乎相等,相同蓄热目标温度下,提高蓄热量6.0%。     

空气预热器转子隔板热变形数值模拟

为了解决空气预热器漏风过大问题,以某电厂660 MW锅炉机组回转式空气预热器为研究对象,对其内部温度场和转子隔板的热变形进行了数值模拟研究,分析转子内部温度分布情况及转子隔板热变形特征。结果表明：不同工况下,转子高温端和低温端温差大小不同,转子隔板的热变形量随着温差的增大而增大;不同工况下,转子隔板最大热变形都发生在二次风侧,最小变形量发生在烟气侧;减少径向漏风量的有效途径是避免在扇形板区域出现较大温差。     

流固耦合传热对蒸汽湿度测量传感器的影响

采用流固耦合法,分析计算了不同蒸汽参数及流速条件下谐振腔内的温度分布;加载温度载荷,计算了不同条件下谐振腔体的热变形量;根据谐振腔体有效部分内表面节点热变形量的平均值,分析了谐振腔体节点热变形对谐振频率的影响.结果表明:随着蒸汽温度升高和流速增大,谐振腔体温度升高,热变形量增大,谐振频率偏移量增大.应从谐振腔的材料、结构设计及蒸汽湿度测量方案等方面进行改进,以降低谐振腔体节点热变形对蒸汽湿度测量的影响.     

基于流固耦合的离心式压气机叶轮叶片仿真研究

以某型离心式压气机叶轮为研究对象,利用ANSYS工程软件对叶轮进行单向流固耦合数值模拟。在综合考虑热载荷对叶轮叶片应力应变影响的前提下,建立叶轮单流道的三维流场模型,得到额定转速下压气机叶轮内部流场应力分布。将离心力、气动力和热载荷施加到叶片上,最终得到在离心力、气动力和热载荷三者共同作用下的叶片应力分布和叶片最大变形量。结果显示:相比仅考虑离心力和气动力影响的情况,在施加热载荷后,叶片最大应力增加7.62%,最大变形量增加24.69%。     

新型蓄热体结构蓄热过程分析北大核心CSCD

为提高工程实际应用中固体蓄热器蓄热体的蓄热能力,以碱性耐火材料MgO砖作为蓄热介质,设计一种新型蓄热体结构,基于物理参数非定值的热分析方法,对新型蓄热体结构的蓄热性能及温度分布情况进行分析。结果表明:目标蓄热时间下,传统蓄热体温度分布梯度较大,温度分布以蓄热体中心点为核心呈面性递减,整体温差值为227.0 K,新型蓄热体温度分布以横向轴线呈线性递减,整体温差值为107.8 K,较传统蓄热体整体温差值减小119.2 K,监测点温度偏差率降低5.7%;目标蓄热时间下,传统蓄热体网格节点温度在设计蓄热温度873 K温度段占比仅为8.7%,而在高温段占比达到70.1%,整体温度分布不均,新型蓄热体网格节点温度在设计蓄热温度873 K温度段占比达60.4%,未形成明显高温段,整体温度分布更优;目标蓄热温度下,新型蓄热体结构的实际蓄热容量达到理论蓄热容量的96%,较传统蓄热体提升16%,同时相同蓄热容量下体积仅有传统蓄热体的83%,能有效提高蓄热体蓄热能力,相应降低蓄热成本,有利于市场推广。     

散堆拉西环蓄热室热工特性的数值模拟

提出将拉西环作为蓄热元件用于蓄热室的技术构想,并建立数学模型对散堆拉西环蓄热室的热工特性进行模拟.结果表明:不同时刻蓄热体及气体的温度分布大致呈对数曲线;随换向时间及气体流速的减小、蓄热室长度的增加,温度效率、热效率逐渐升高;空气的出口平均温度取决于空气出口最低温度,烟气的出口平均温度取决于烟气出口最高温度,要达到较高...     

带中间通道的蓄热体结构设计及放热性能研究

固体蓄热技术将非峰值电能转化为热能,对消纳电网富余电能、平衡峰谷负荷以及减少环境污染具有积极意义。针对现有固体蓄热装置取热不均问题,提出一种新型结构蓄热体,在通风孔道内设计中间通道。利用Fluent建立蓄热体数值模型,研究了新型结构蓄热体放热时的温度分布和通风孔道内的流速分布,并与无中间连通结构蓄热体进行了对比分析。研究表明：中间连通结构提高了换热效率,减轻了热堆积现象;新型结构蓄热体相比于无中间连通结构,放热过程中平均温度下降37～68℃,最高降幅22.8%,最大温差下降27～60℃,最高降幅48.2%;中间连通结构使通风孔道中心处流速相对标准偏差下降45.4%,提高了流场均匀度;沿竖直方向的中间连通结构使蓄热体竖直方向温度分布更均匀,且未对水平方向的温度均匀性造成恶化影响。     

蜂窝蓄热式空气单预热烧嘴换热特性的热态试验研究

采用热态模拟方法对蜂窝蓄热式空气单预热烧嘴的换热特性进行了试验研究，通过对试验数据的分析，得出了蓄热式烧嘴换热性能与空气流量、换向时间的关系及蓄热室内温度的分布特点等，确定了最佳换向时间、单位蓄热体体积的合适流量和蓄热室的适宜长度等。     

高温空气燃烧系统中陶瓷蓄热体传热特性分析研究

针对小球、圆孔、方格孔、三角孔和正六边形孔蜂窝体等不同几何结构下的陶瓷蓄热体对高温空气燃烧系统的非稳态交替加热和冷却的传热过程的影响进行了理论分析，得出了正方形蜂窝体具有最佳的比表面积和开孔率的结论。建立了陶瓷蓄热体和气体的温度变化微分方程和数值计算的离散方程，并选取实例进行了数值计算，得出了温度变化和传热变化的特性曲线，其与实验测试结果变化规律基本一致。研究结果可以为高温空气燃烧过程中合理有效地控制蓄热体中交替换热过程提供理论依据。     

主动太阳能采暖供水管流量规律研究

通过对集热器有效集热量、建筑热负荷、蓄热系统蓄热量、蓄热水箱损失以及蓄热水箱温度的理论分析,建立了太阳能采暖供水管流量数学模型,且分别在不同太阳辐射强度与不同建筑热负荷波动规律下进行模拟分析,得出蓄热水箱温度变化规律以及各种情况下采暖供水管流量变化规律.结果表明:蓄热水箱温度受太阳辐射强度波动规律影响较大,受建筑热负荷波动规律影响较小,其中蓄热水箱温度基本在30～70℃之间;太阳辐射强度相同,建筑热负荷越大所需采暖管流量也越大,流量最大、最小值分别可达到0.810、0.008kg/s;随着太阳辐射强度波动规律的增大,采暖管流量波动规律亦相应增大.     

基于MgO砖非定值物理特性的蓄热体热分析

以工程中常用的MgO砖蓄热体结构为研究对象,通过热物性参数的非定值特性,拟合出相关参数曲线,并对热物性参数的定值和非定值进行对比分析,通过实验验证非定值分析方法的正确性。以非定值分析方法对蓄热体进行不同蓄热功率分析,得到对应的蓄热时间和蓄热容量的变化趋势,并从蓄热体整体和局部的角度出发,分析蓄热体不同位置的温度分布情况。结果表明,定值、非定值分析结果差异较大,通过实验方法验证非定值分析方法的可靠性。蓄热体整体温度分布由中心向四周呈递减趋势,其局部分析中热源之间的温度呈凹抛物分布。蓄热容量随蓄热功率增加而减小,在该结构下达到理论蓄热容量的80%时,蓄热功率需低于110 kW。     

风电机组齿轮箱高速轴端轴承热-应力耦合故障分析

建立了风电机组齿轮箱高速轴端轴承的热阻网络模型,研究了在变风速、变载荷情况下轴承的动态热特性.采用Ansys Workbench有限元方法进行三维热-应力耦合分析,并模拟轴承及其在故障条件下的温度、形变及热应力特征.结果表明:风速、轴承内圈和滚动体之间的接触热阻及润滑油的对流接触热阻对轴承的温度有显著影响;轴承正常运行时,最大形变出现在内圈与滚动体接触面,最大热应力出现在外圈外表面边缘;当轴承出现胶合以及磨损故障时,其温度分布、热流量及热应力均有不同程度变化.     

不同蜂窝蓄热体的性能对比及能耗分析

蜂窝蓄热体对于改善空气燃烧过程,降低NOx起着至关重要的作用。本文通过Pointwise和Fluent软件建立了蜂窝蓄热体三维数值模型,从不同的换向时间、孔型、边长、材料的角度对比了蜂窝蓄热体的换热特性,并对实际工作中节能效率进行了理论计算。结果显示,当换向时间从15s增长到45s时,正方形蓄热体的温度效率从78.5%降低到63.1%。当边长、壁厚相同时,圆形蓄热体的温度效率最高,压降也最大;六边形蓄热体的温度效率最低,但压降最小。总结发现,孔隙率的减小可以有效的提高温度效率,但是同时会增大流动的压力损失。在实际应用中可据此选择合适的孔隙率。同时得到,在实际运行中,当a=2mm时,圆形蓄热体的节能效率最高（26.9%）,六边形节能效率最低（24.4%）。     

电站轴流风机旋转失速工况下的叶轮静力特性研究

基于Realizable k-ε湍流模型对某电站轴流风机旋转失速工况下的流场进行了数值模拟,并基于有限元分析方法结合流固耦合理论,利用Ansys软件对旋转失速工况下的风机叶轮进行流固耦合研究.结果表明:风机进入旋转失速状态后,叶轮内存在一个与叶轮旋转方向相同的失速团;叶轮的等效应力分布主要受离心力载荷的影响,旋转失速对叶轮等效应力分布的影响较小,叶轮的最大等效应力小于材料的屈服强度,未达到屈服状态;气动力载荷对叶轮的总变形量有显著影响,旋转失速发生后,失速团中心所在区域的总变形量最大,较设计工况下增大了72.2%.     

再生式换热器的实验研究与数值模拟

为了解再生式换热器工作特性,采用Matlab软件计算简化后的模型,对换热器内流体和固体的温度分布进行了数值模拟,并进行了实验验证.研究了蓄热体长度、比表面积、速度和蓄热体材质对换热效果的影响.结果表明,面积和流速对换热效果影响明显,而改变蓄热体材质基本无影响.     

柴油机缸盖热-机耦合应力分析

采用有限元分析软件ANSYS,分析了某型柴油机缸盖的温度场分布和缸盖热应力以及缸盖在机械载荷作用下的应力场,然后运用热-机顺序耦合的方法,将热分析结果和机械载荷同时加载于缸盖,研究其在多种载荷作用下的应力场和变形情况.研究结果表明：缸盖温度最高点和热应力最大值出现在火力面鼻梁区;热-机耦合应力作用下,缸盖的最大应力点分布于缸盖螺钉头与螺孔的交界处以及火力面鼻梁区,缸盖承受的最大拉应力未超过材料的许容拉应力;热-机耦合应力作用下,缸盖的变形量很小,对其它零件的装配影响小,缸盖的整体变形呈现出对称性.     

外压内吸薄壁弹性矩形阵列管相变蓄热装置放热研究

针对由于相变材料导热系数较低且易与受热面相剥离而造成相变蓄热装置放热功率不能满足工程实际需要的现象,设计了外压内吸薄壁弹性矩形阵列管相变蓄热装置。在外部正压和内部负压的共同作用下,采用薄壁弹性矩形阵列管可以解决相变材料与受热面相剥离的问题,同时提高了蓄热装置受热面的紧凑性。搭建相变蓄热实验台并测试蓄热装置在不同流体温度、不同流体流量和不同相变材料工作温度下的放热性能。研究结果表明:矩形管外侧流体流量越大,其传热系数和热功率越大,并且随着放热过程的持续进行,这两个参数的下降速率越小;相变蓄热装置的传热系数随着剩余热功率的下降而迅速降低,当剩余热功率占最大热功率的70%~80%时,传热系数下降速率出现转折,此后下降速率有所减小,当剩余热功率占最大热功率低于20%时,相变蓄热装置的放热过程基本结束;相变材料起始温度和相变蓄热装置进口流体温度的差值以及矩形管外侧流体流量变化时,蓄热装置的传热系数相差不大。     

固体蓄热式电锅炉蓄热模拟及实验

研究一种新型的蓄能装置——固体蓄热式电热锅炉。该设备利用低谷电加热穿插在蓄热体耐火砖孔道中的电热丝,蓄热体吸收电热丝释放的热量并暂时贮存起来,在需要的时候通过二次换热释放出来,供用户使用。采用AN-SYS进行蓄热体温度场的三维数值模拟,得到了不同时刻的温度分布。为了验证ANSYS模拟温度分布的正确性,在260~900℃范围内进行了试验测试。其结果表明,在此温度范围内,两者误差小于10%,在7 h谷电期间,蓄热温度可达900℃。实验样机表明,锅炉热效率可达97.4%。研究表明:此型固体蓄热式电热锅炉具有蓄热能力高,结构紧凑,运行安全、高效节能及无大气污染等特点,对固体蓄热式电热锅炉的应用推广具有一定的指导意义。     

基于有限元方法的柴油机锻钢活塞热分析

利用有限元分析软件ANSYS对某款中型柴油机锻钢活塞进行温度场模拟,并对活塞在热载荷下的整体变形、等效应力、环槽变形及销孔变形进行分析。分析结果显示:活塞整体温度场和变形量分布正常;喉口和环槽应力较高;环槽和销孔变形量合理,为柴油机锻钢活塞的研发提供理论参考。     

太阳能地面采暖系统蓄热水箱容积分析

通过分析太阳能采暖系统所需蓄热鼍与建筑热负荷、太阳能集热量日变化规律之间的关系,得出太阳能采暖系统所需蓄热水箱容积的理论算式.根据拉萨、银川、西宁、西安等地的太阳辐射强度及建筑热负荷的日变化规律,模拟得出系统所需蓄热量变化规律;并对各种蓄热温差下对应的蓄热水箱容积进行了模拟分析,结果表明:太阳能采暖系统所需蓄热量随太阳集热器的集热量与建筑热负荷之间的差值增大而增加;蓄热水箱容积随蓄热温差增大而减小,当蓄热水温达到80℃时,在各种地面采暖系统取水温度下,单位集热器面积所需蓄热水箱容积趋于相等.