晃动参数对绕管式换热器环形均布器均布性能影响的模拟研究

FLNG绕管式换热器在运行过程中,受到海上波浪的影响,其内部气液两相的分配情况发生变化,对FLNG绕管式换热器的换热效率造成影响。本文提出了一种新型的绕管式换热器两相均布器结构——环形均布器,并利用数值模拟方法,分析研究了不同的晃动参数对环形均布器气液两相分配均匀性的影响。模拟结果表明:晃动条件对环形均布器的气液两相的均匀性有一定的影响;随着晃动幅度的增大,环形均布器的均匀性恶化;随着晃动周期的增加,环形均布器的均匀性得到改善。因此,可以通过优化环形均布器的通道位置和采用减震减摇的措施,使绕管式换热器的气液分配趋于均匀。     

挡板形式对盘形均布器均布性能影响模拟研究

为了对海上晃荡条件下液化天然气用绕管式换热器盘形均布器进行设计优化,采用数值模拟的方法建立了基于VOF两相流及RNG k-ε湍流模型的晃荡均流计算模型,模拟了横摇条件下不同挡板形式盘形均布器的均布性能。模拟结果表明:横摇条件下设置挡板可以改善盘形均布器均布性能,增加挡板高度与数目都可以使盘形均布器均布性能得到改善。为有效改善盘形均布器流动均布性能,竖直挡板高度应高于液位高度,水平挡板高度应低于液位高度。     

水平井喷砂器内固液两相流动影响因素数值研究

基于计算流体力学中的欧拉模型、采用有限容积法建立固液两相在喷砂器内流动的数学模型。针对总长为180 mm,入口半径为4 mm,出口为环形且内环半径为7 mm、外环半径为9 mm的喷砂器进行数值模拟。结果表明:在其它条件不变的情况下,随着压裂液入口速度的增加,轴向距离各截面的湍动能逐渐减少,随着含沙率的减少,压裂液在各截面的压强逐渐增大,随着出口压力的增加,压裂液流动速度也在增大。     

一种新型液包气雾化喷嘴流场特性的研究

基于CFD技术对一种新型液包气雾化喷嘴内部的气液两相流流场进行了数值模拟,分析了该喷嘴内部气液两相流的流动特性,得到气相和液相入口压力对气液两相流流动特性的影响,并结合试验数据对模拟结果进行了验证.结果表明:当气相和液相入口压力在0.1～0.5 MPa变化时,喷嘴的出口湍流强度随气相和液相入口压力的提高而增大;提高气相入口压力有利于减小雾化粒径;提高液相入口压力有利于提高雾化粒径的均匀性.     

非均匀热流下球形腔式吸热器热性能的数值研究

建立了球形腔式吸热器三维模型;以基于蒙特卡罗光线追迹法(MCRT)进行光学模拟得到的能流分布,作为吸热管壁的热边界条件;通过数值模拟研究球形吸热器的耦合传热问题;探讨吸热流体入口参数对热性能的影响。研究表明:吸热管壁的辐射能流密度分布不均匀;在相同条件下,下入口吸热器的热性能优于上入口吸热器;在吸热流体的入口速度为0.2~0.4 m/s,提高流速可明显增大吸热器热效率,入口速度大于0.6 m/s时,热效率的增大速率变得平缓;随入口温度升高,热效率几乎呈线性下降。基于非均匀热流边界条件下的吸热器三维数值模拟结果更符合实际情况,为吸热器的优化设计与推广应用提供依据和参考。     

太阳能集热器阵列流量均布模型

建立了基于变质量动量守恒方程组的流量分布离散化数学模型,并以此模型为基础,建立了流量均布模型,在假设流量均匀分布的条件下求解该模型,反求集管内的阻力配置。根据解出的阻力配置,在某些集管连接处设置相应的阻力元件,实验测试表明,流量分布基本趋于均匀。流量均布模型也适用于其他并联管组系统解决其流量分布不均的问题。     

基于CFD仿真的柴油机中冷器流动均匀性优化

基于某船用柴油机1D热力学模型提供的计算边界条件,采用3D CFD对该柴油机匹配的中冷器的瞬态流动及换热过程进行仿真模拟,计算分析中冷器入口截面的速度均匀性以及前进气箱压力损失。结果表明:中冷器入口截面的速度均匀性系数未完全达到设计目标。对中冷器前进气箱的结构进行优化设计,优化后的中冷器入口截面的速度均匀性系数有所提高,满足设计要求,同时中冷器前进气箱的压力损失处于较低水平。     

螺旋推进器影响多功率微波加热系统加热均匀性的仿真分析

为改善工业微波加热过程中加热不均匀问题,通过仿真带有螺旋推进器管道式加热装置,研究螺旋转速、流体入口流速以及螺旋材料对加热均匀性的影响。通过结合麦克斯韦方程、传热方程以及连续性方程并结合动网格进行多物理场耦合仿真,结果表明增大螺旋转速温度变异系数先减小后增大,在层流状态下转速越大加热均匀性越好,在湍流状态下转速越大加热均匀性越差。入口流速与螺旋转速共同影响加热均匀性,会使温度变异系数在一定范围内波动。随着入口流速的增大螺旋转速对流体平均温度的影响逐渐减小。采用微波反射型材料的加热效果要优于微波穿透型材料。探究了不同因素对微波加热均匀性的影响,对液体材料微波加热的工业应用具有指导意义。     

喷氨格栅处烟气速度场对高效SCR均流与还原剂混合性能的影响

随着SCR脱硝效率的上升,喷氨格栅(AIG)处烟气速度场在SCR均流与混合技术中变得越来越重要.以某高效电站SCR为研究对象,利用经冷态模型校验过的SCR数值模型,分析AIG处烟气速度场10种典型变化对电站SCR系统内均流与还原剂混合性能的影响.结果显示,对高脱硝效率的SCR系统,AIG处烟气速度场变化对催化剂入口界面上氨氮比分布影响很大,对入口界面上速度场也有一定影响.设计中控制AIG处烟气流速不均匀性可以提高SCR内均流与混合的品质.在AIG处流速不均匀性控制得较好的高效SCR中,随着AIG处流速不均匀性上升,催化剂入口界面上氨氮比不均匀性增大;AIG处速度场与催化剂处速度场具有相似性.     

换热网络优化中换热单元均布处理的周期性影响分析

为了避免相邻换热单元之间无法产生新换热单元,提升节点非结构模型在算法优化中的适应性,基于换热单元均布策略分析了均布周期对换热网络进化的影响,提出加权均布策略。结果表明:均布策略只在相邻换热单元之间产生新换热单元时才会产生一定影响,且均布策略的采用周期过大或过小都会对换热网络优化产生不利影响;通过两个不同规模的算例进行验证,得到的结果分别为5 169 910和1 511 549$/a;加权均布策略能够提高算法在节点非结构模型中的优化性能。     

环腔流道太阳能空气吸热器的光-热转换特性研究北大核心CSCD

吸热器是太阳能聚光热利用系统中光-热能量转换的核心部件,文章针对一种简单结构的环腔流道吸热器,采用光线跟踪方法和计算流体力学方法实现光热耦合,建立了含石英窗环腔流道空气吸热器的耦合传热数值模型,探讨了碟式聚光器焦距、太阳直接辐射强度、质量流量、入口温度以及能流分布形式(非均匀与均匀能流分布)对光热转换性能的影响。研究表明:吸热器热效率和出口温度受焦距影响不大,但壁面峰值温度随焦距增大而急剧上升;热效率与质量流量呈正相关而与太阳直接辐射强度(Direct Normal Irradiance,DNI)呈负相关,出口温度反之,当DNI=800 W/m^(2),质量流量m=0.0166 kg/s时,吸热器综合热性能最优,热效率和出口温度分别为74.70%和478.74 K;出口温度受入口温度直接影响以几乎相同的差值变化,入口温度每升高50 K,热效率下降7.3%左右,该吸热器结构适用于中低温空气;能流分布均匀与否对出口温度及热效率影响不大,均匀能流分布下的吸热器壁面峰值温度反而略高于非均匀能流分布的。     

电除尘器入口速度均布的优化研究

上海某电厂7号炉电除尘器已投运10多年,除尘效率一直较低.通过分析影响除尘效率的各种因素,查阅历史测试数据,认真勘查现场,初步判断入口气流不均匀可能是造成该问题的主要原因.按照10:1比例用透明有机玻璃制作了电除尘器的几何模型,根据相似理论,对电除尘器的入口气流场进行了模化试验,利用彩色烟雾观察了气流的流型,确定了提高...     

多流程板壳式换热器流量分布特性的模拟与优化

以多流程板壳式换热器为研究对象,建立了板程与壳程的物理模型并进行数值模拟,分析了流速、流道数对流量分布特性的影响及流量分布特性对传热效率、压降的影响。通过增大导孔直径和改变入口角度对板程进行了优化,通过设置双入口和增加挡板对壳程进行了优化。研究表明:多流程板壳式换热器的板程与壳程均存在严重的流量分布不均匀现象,且板程要比壳程更为严重,不均匀性会随流速和流道数的增大而增大,并导致板程传热效率下降6%～14%、壳程下降2%～5%,且均造成压降的增大;增大导孔直径和改变入口角度均有利于板程流量的均匀分布,但效果有限,双入口模式可以很好地改善壳程流量分布的不均匀性,而添加挡板虽使不均匀性降低,但是造成了压降的增大。     

螺旋型空气分布器射流特性的实验研究

通过实验研究了螺旋型空气分布器的常温射流特性,进行了不同送风角度条件下,空气分布器射流的包络面、主流区速度分布特性的实验。结果表明,送风射程随着送风风量和送风角度的增加而增大,送风风量对送风宽度的影响不是随着风量的增大而增大或者减小,送风宽度随着扇叶角度的增大而整体呈减小的趋势;使得送风均匀性的扇叶角度在0°~10°。     

SCR脱硝反应器入口烟气条件对反应器性能的影响

建立了SCR反应器三维模型,利用Fluent软件,通过UDF实现烟气组分因发生化学反应而引起的质量变化,从而模拟催化剂层复杂的脱硝反应,分别研究了反应器入口烟气速度、温度、NH3/NOx等对反应器性能的影响。结果表明:入口烟气速度分布不均匀性对反应器的性能影响不大,入口烟气NH3/NOx分布不均匀性对反应器的性能影响较大,而入口烟气温度分布不均匀性对反应器的性能影响最为显著;反应器脱硝性能更高时,其对入口NH3/NOx分布的均匀性要求也更高;反应器脱硝性能是入口烟气速度、温度及NH3/NOx综合影响的结果。     

滚筒式冷渣器一维传热模拟

建立了滚筒式冷渣器一维传热模型,对其传热特性进行了模拟和分析,并利用中试试验以及O型冷渣器现场运行数据对模型进行了验证.结果表明：模拟结果与试验数据具有很好的一致性;随粒径增加对流传热减弱,随转速增加和填充度的加大综合传热系数增大,肋板能有效提高冷渣器的传热效率;虽然综合传热系数随转速增加而增大,但因滚筒出力同时也加大,因而出口渣温随转速加大而升高;入口端灰渣降温较快,传热以辐射为主,随着渣温的降低,在出口端对流传热逐渐占据主导地位.     

窗式颗粒幕吸热器腔内耦合传热机理建模研究

太阳能颗粒幕吸热器可以利用自由下落颗粒直接吸收聚集的太阳辐射能。文章基于离散相模型(DPM)和离散坐标辐射模型(DOM),在颗粒幕入口厚度为10～50 mm的5种工况下,对带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器进行三维数值模拟,分析了颗粒相与流场之间的气固耦合作用和颗粒辐射对吸热器整体辐射场的影响。模拟结果表明:带有石英玻璃窗的颗粒幕吸热器可以有效增加吸热器的光热转化效率、降低对流热损失和吸热器空腔内壁面再辐射热损失;在相同颗粒质量流量下,颗粒幕厚度对颗粒幕流动形态和温度分布存在不可忽略的影响;吸热器出口处颗粒的平均温度达到1 120 K以上,吸热器的光热转化效率达到0.65以上;随着颗粒幕入口厚度的增大,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率呈现先增大后减小的变化趋势,在颗粒幕入口厚度为30 mm时,吸热器出口处颗粒的平均温度和吸热器的光热转化效率最高,分别为1 128.5 K和0.664。     

倾斜安装对注液封条两相流分配特性的影响

板翅式换热器作为天然气液化(LNG)工艺中主低温换热器,其内部两相冷剂分配不均影响了换热性能,并导致天然气液化效率降低。为了探究不同倾斜安装形式的LNG板翅式换热器内部两相流动均布特性,以注液封条作为LNG板翅式换热器内的两相均布结构,采用数值模拟的方法研究两相冷剂在不同倾斜安装位置注液封条内的流动均布规律。对比分析40个工况下的流量不均匀度以及离散系数,结果表明:(1)注液封条内气液两相的分配特性为中间通道流量大于两侧通道流量,不同安装形式对注液封条内两相分配的总趋势影响较小;(2)不同偏移角度下,不同安装形式的注液封条两相均匀性变化规律不同,封条竖直向上安装均匀性随偏移角度增加而优化,竖直向下安装左偏均匀性优于右偏,水平安装均匀性随偏移角度变化较小;(3)侧倾对于不同安装形式的注液封条均匀性影响一致,侧倾角度越大,均匀性越差。因此,在实际工程中,应避免侧倾安装形式。     

余热锅炉入口烟道数值模拟

余热锅炉入口烟道的不同结构对其速度场的分布会产生重要的影响.采用标准 k-ε两方程模型,对入口烟道的第1段仰角及其长度、入口烟道的总长度的改变以及加装导流板等情况进行了速度场的数值模拟.结果表明这些因素之间存在优化组合,使出口截面的速度分布趋于均匀,加装导流板可明显改善入口烟道内及其出口截面的速度分布均匀性.     

板翅式换热器注液封条气水两相流分配特性实验研究

气液两相流分配不均匀是板翅式换热器换热性能下降的因素之一,在入口处设置注液封条结构能够改善两相流分配的不均匀性。为了研究在不同流量条件下注液封条对两相流的分配情况,本文以空气和水为介质通过实验研究了注液封条结构的两相流分配特性。研究表明:注液封条结构的气相均匀性好于液相。在给定的气液流量条件下,随着气液流量的减小,注液封条均匀性变差。