空冷凝汽器波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性

研究火电站空冷凝汽器广泛采用的波形翅片扁平管管束外空气流动传热特性,对于火电站空冷岛的设计与运行都具有重要意义。该文通过CFD模拟,得到不同空冷凝汽器迎面风速条件下冷却空气的流场和温度场,通过计算获得了空冷凝汽器冷却空气平均对流换热系数和摩擦系数随翅片间距和翅片高度的变化规律。结果表明：随空冷凝汽器迎面风速增加,空气对流换热增强,摩擦系数降低。对每个迎面风速而言,都存在一个最佳翅片间距,对流换热最强。翅片高度增加,对流换热系数和摩擦系数减小。对空冷凝汽器波形翅片管束空气流动传热性能综合评价指标的分析表明,最佳翅片间距和高度需要通过综合技术经济比较确定。     

进风角度对电站空冷凝汽器翅片管束流动传热性能的影响

空冷凝汽器翅片管束为电站直接空冷系统的主要设备,研究翅片管束的流动传热特性对直接空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。由于空冷凝汽器单元"?"型结构和轴流风机旋转构造,使得翅片管束进口风速及风向不均匀。针对电站空冷凝汽器翅片管束以及轴流风机产生的螺旋冷却空气流场,建立单排波形翅片扁平管束三维流动和传热物理数学模型。通过数值模拟分析和实验验证,得到了翅片管束空气侧流动传热特性和入口风速、进风角度的关系。通过支持向量机算法,对影响翅片管束阻力和换热性能的多种因素进行了分析,获得了相应的拟合向量。研究结果可为进一步优化直接空冷系统的运行特性奠定理论基础。     

直接空冷扁平翅片管束散热性能的实验研究

扁平翅片管束是电站直接空冷系统的基本散热元件,研究其结构特点和流动换热特性,对于电站空冷系统的优化设计与高效运行具有重要意义。以直接空冷系统典型的连续蛇形翅片扁平管束为研究对象,通过实验研究不同的翅片间距对翅片间冷却空气的流动换热特性的影响,以及垂直进风和倾斜进风工况下,翅片散热性能的变化。结果表明,在相同的风速下,随着翅片间距的减小,翅片的换热系数增大,而阻力系数的变化相对复杂。实验条件下,翅片间距为56.8 mm时整体性能较优。翅片间距一定时,随着风速的增大,换热系数逐渐增大,阻力系数逐渐减小。但随着风速的增加,两者变化趋势渐缓。研究结果为扁平管连续翅片结构的进一步优化提供了基础数据。     

直接空冷凝汽器翅片散热器流动传热特性

为了给直接空冷散热器的优化设计和直接空冷机组的运行提供一定的参考,采用CFD方法,研究单排扁平管在不同迎面风速和环境温度条件下翅片通道内流场和温度场分布,得到空冷凝汽器冷却空气对流换热的表面换热系数和压损随迎面风速的变化规律,并通过拟合得到对应的关联式。结果表明：随着迎面风速的增加,表面对流换热系数和压降均有显著增加;环境温度的变化对空冷单元的散热量影响较大。研究结果对于直接空冷的运行设计具有重要的意义。     

电站空冷技术

随着对水资源日益匮乏,以及对直流和蒸发冷却方式引起的环境问题的持续关注,电站空冷技术获得了快速发展.无论直接还是间接空冷系统,翅片管束换热器都是构成空冷系统的主要设备.翅片管束结构形式不同导致的流动传热性能差异是造成空冷系统热力性能优劣的主要因素.现有直接空冷系统采用机械通风强迫对流方式实现冷却空气和汽轮机排汽的热量交换,因此轴流风机气动特性和由数十台风机集群运行产生的集群效应将会显著影响直接空冷系统热力性能.电站间冷系统一般采用自然通风冷却塔,通过冷却塔内外空气密度差产生的浮升力驱动环境空气流经空冷散热器实现热量交换.冷却塔结构形式,以及空冷散热器在冷却塔内外的布局方式是决定间冷系统热力性能的关键因素.由于直接或间接以环境空气作为电站冷端的冷却介质,因此自然环境条件成为影响电站空冷系统运行性能的主要原因之一.本文将对国内外电站空冷技术的研究动态和最新进展进行综述和评论,并预测电站空冷技术的未来发展趋势和应用前景.     

直接空冷凝汽器翅片管积灰的换热特性研究

为了深入研究空冷凝汽器散热管束积灰时的传热与流动特性,利用FLUENT软件数值模拟了翅片管束不同积灰厚度的传热及流动情况,对比分析了翅片管束不同积灰厚度的压力分布、温度分布及速度分布,计算得到了翅片管束5种积灰厚度的对流换热系数、传热系数及流动阻力随迎面风速变化的规律,拟合得到了摩擦系数及努塞尔数随雷诺数变化的关系。结果表明:随着迎面风速的增加,积灰前后的管外对流换热系数、传热系数以及流动阻力逐渐增加;同一迎面风速下,随积灰厚度的增加,对流换热系数和流动阻力增大,传热系数减小。     

电站空冷系统变工况性能的数值研究

无论直接还是间接空冷系统,其热力性能都受到环境气象条件的显著影响。研究不同环境条件,不同机组热负荷和操作条件下机组背压的变化规律,对于电站空冷系统变工况优化运行具有重要参考价值。该文建立了电站空冷系统变工况运行性能的计算模型和数值方法,分别以典型直冷和间冷系统为例,通过数值模拟,获得了不同环境气象条件下,直冷系统空冷凝汽器空气流量和进口空气温度,以及间冷系统空冷散热器空气流量和进口空气温度。以变工况数值计算为基础,分析了直接和间接空冷机组背压的变化规律。结果表明,直接空冷系统热力性能随风速和风向发生显著变化,并随风速增加而降低,导致机组背压随风速增加而升高。对于间接空冷系统,其热力性能先随风速增加而降低,随后又增加,使机组背压呈现先升后降的变化趋势。电站空冷系统变工况性能的数值研究结果,可用于指导空冷系统的优化设计和安全运行。     

双排管直接空冷换热元件性能试验研究

空冷凝汽器散热器的结构是影响其性能的关键。对此,以2个不同结构尺寸的双排管直接空冷换热元件(换热元件)为例,对其热力性能进行试验研究。结果表明:随着迎面风速的增加,换热元件的传热系数及空气阻力均逐渐增大,其中传热系数的增加幅度逐渐减小,空气阻力的增加幅度逐渐增大;当迎面风速小于2m/s时,2个换热元件的换热系数基本相同;当迎面风速大于2m/s时,翅片尺寸较小的换热元件的传热系数明显大于翅片尺寸较大的换热元件,且随着迎面风速的增大,两者的差别逐渐增大;实际工程中,应对迎面风速、翅片尺寸及翅化比进行优化,以提高空冷凝汽器的热力性能。     

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。     

电站空冷散热器管束防冻性能实验研究

冬季低温环境下,电站空冷散热器存在管束冻结风险,确定管束水侧低热负荷、低流速条件下的冻结临界值对空冷机组安全高效运行具有重要意义。由于实际空冷散热器翅片管束长,测试困难,采用分段实验测试方法,将原型散热器管束均匀分割为8段,以其中一段作为实验样件开展临界防冻测试,通过对每段测试数据的衔接与关联,实现对全尺寸空冷散热器管束防冻特性的定量表征。以水冰点0 ℃为临界冻结边界,获得环境温度为–10、–8、–6 ℃,迎面风速为1.0、1.5、2.0 m/s条件下,每个测试段管束的进口水温。实验数据显示:在循环水流量一定时,临界进口水温随着空气迎面风速的增加、环境温度的下降而升高;当环境条件一定时,迎风侧管束临界进口水温随着循环水流量的增加而下降,这可为空冷散热器防冻设计提供关键数据。     

电热固体蓄热装置的蓄热原理及传热分析

介绍了电热固体蓄热装置的蓄热原理和蓄热用材料,对加热过程和放热过程进行了传热分析。在加热阶段,电能转换成热能,热能以辐射和导热方式传递给蓄能介质;在放热阶段,空气与蓄热介质表面进行对流换热,蓄热介质内部的换热仍为导热。     

电热固体蓄热装置放热过程的实验研究

在10 kW的电热固体蓄热装置上对其放热过程进行实验研究,得到不同加热方式、不同控制温度下蓄热体内温度分布规律。     

计及换热器传热特性的热电联合系统优化调度

换热器传热特性是影响热电联合系统优化调度的关键因素之一。针对热电联合系统,基于传热原理,采用抽汽的三级传热模型来描述换热器的传热过程,利用迭代法计算一定热负荷下的抽汽量,提出计及换热器传热特性的热电、火电、风电的联合调度模型。最后以最小化煤耗量为优化目标,分析换热器传热特性对抽汽传热过程和热电联合系统调度结果的影响。算例表明：增大换热器传热面积、降低换热器出口水温可以不同程度地提高风电消纳能力,降低运行成本,研究结果为电热联合系统优化调度方案提供换热参数选择的依据。     

计及换热器传热特性的热电联合系统优化调度

换热器传热特性是影响热电联合系统优化调度的关键因素之一。针对热电联合系统,基于传热原理,采用抽汽的三级传热模型来描述换热器的传热过程,利用迭代法计算一定热负荷下的抽汽量,提出计及换热器传热特性的热电、火电、风电的联合调度模型。最后以最小化煤耗量为优化目标,分析换热器传热特性对抽汽传热过程和热电联合系统调度结果的影响。算例表明：增大换热器传热面积、降低换热器出口水温可以不同程度地提高风电消纳能力,降低运行成本,研究结果为电热联合系统优化调度方案提供换热参数选择的依据。     

热力管道de保温节能

本文通过分析化工企业热力管网保温状况，提出管道改造重点按照先高温，后中温；先主，后支：先室外、后室内的原则，从而达到节能降耗的目的。     

热量表动态计量误差的研究

本文分析了热量表计量热量的原理,指出利用欧洲热量表标准EN1434及国际法制计量组织的国际建议OIML R 75-1中规定的两种方法计算系统散热量的不足,根据笔者推出的供热系统流量发生阶跃变化后其过渡过程中散热器散热量与时间的函数关系,分析了在流量发生阶跃时过渡过程中热量表计量热量的误差及其变化规律,并提出了改进方法。     

脉动热管传热性能实验研究

建立了铜管脉动热管实验台,分析水冷条件下充液率、工质、倾斜角和是否为闭环路等因素对脉动热管传热性能的影响。研究结果表明：随着充液率的增加,整体热阻变大,原因是管内的工作流体增加,流动摩擦阻力增大,气泡的份额减小,脉动驱动力减小,加热段冷却段的温差增大;选用蒸馏水、无水乙醇以及丙酮为工质时,丙酮在脉动热管中更容易形成循环流动而使得传热性能增强,热阻最低;不同倾斜角的实验中,垂直底加热时脉动热管热阻最低,表明重力在工质回流到冷却段起到重要的作用;环路型脉动热管传热性能在相同条件下要比非闭合回路脉动热管传热性能好。     

Rotating Heat Exchangers and the Optimization of a Heat Pump

Flow and heat transfer conditions are investigated on rotating flat plates and on blades of tangential blowers. The solution of the three dimensional boundary layer equations for rotating flat plates show that 3-D effects are of influence only in the neighborhood of the axis of rotation. The conditions outside this region can be treated as flow in a 2-D system. The measurements indicate that turbulent flow exists already at Re-values much smaller than Reclit for stationary flat plates. As a result of this, high heat transfer rates can be achieved at lower average velocities. All data taken on rotating flat plates and on the blades of a tangential blower can be correlated by a single dimensionless relationship. The results obtained by theory and measurements are used to derive design curves for the construction of a heat pump. A device built in accordance to these curves performed as predicted. Discussed are also rotating furnaces, radiators and condensers for vapor driven engines.     

Heat Exchangers for Utilization of the Heat of High-Temperature Geothermal Brines

The basic component of two-circuit geothermal systems is the heat exchanger. When used in geothermal power systems, conventional shell-and-tube and plate heat exchangers cause problems related to the cleaning of the latter from salt-deposition and corrosion products. Their lifetime does not exceed, as a rule, 1 year. To utilize the heat of high-temperature geothermal brines, a heat exchanger of the “tube-in-tube” type is proposed. A heat exchanger of this design has been operated for several years in Ternair geothermal steam field; in this heat exchanger, the thermal potential of the saline thermal water is transferred to the fresh water of the secondary circuit of the heating system for apartment houses. The reduction in the weight and size characteristics of the heat exchangers is a topical problem that can be solved with the help of heat transfer enhancers. To enhance the heat transfer process in the heat exchanger, longitudinal ribbing of the heat exchange surface is proposed. The increase in the heat exchange surface from the heat carrier side by ribbing results in an increase in the amount of the heat transferred from the heating agent. The heat exchanger is easy to manufacture and is assembled out of components comprised of two concentrically positioned tubes of a definite length, 3–6 m, serially connected with each other. The method for calculation of the impact of the number and the size of the longitudinal ribs on the heat transfer in the well heat exchanger is presented and a criterion for the selection of the optimal number and design parameters of the ribs is formulated. To prevent the corrosion and salt deposition in the heat exchanger, the use of an effective OEDFK (oxyethylidenediphosphonic acid) agent is proposed. This agent has a long-lasting corrosion-inhibiting and antiscaling effect, which is explained by the formation of a strongly adhesive chelate layer difficult to wash off the surface. The passivating OEDFK layer is restored by periodical pulsed introduction of the agent solution into the brine at the heat exchanger inlet.     

无机材料保温砖导热系数的测定

介绍了一种测定无机材料保温砖导热系数的改进方法,对３种类型的保温砖进行了测试,实验结果表明,该方法能达到较高的测量精度,可为工业技术改造用保温砖材料的选型提供物性数据。