湿烟气冷凝换热的数值模拟

为了对湿烟气冷凝换热过程进行深入细致的研究,采用计算流体动力学(CFD)方法对某湿烟气冷凝换热装置进行数值模拟,得到了该装置内部的速度场、压力场、温度场和传热系数的分布情况,并将其应用到某330 MW亚临界燃煤机组上.结果表明:本文数值模拟结果与该湿烟气冷凝换热装置实际运行结果基本吻合,可以作为同类装置的重要设计依据.     

径向错列翅片管内凝结对流换热数值模拟分析

采用数值模拟方法,对径向错列翅片管内含不凝结气体水蒸气的凝结对流换热及阻力特性进行了综合分析。将编写的自定义函数(UDF)导入ANSYS FLUENT软件,对新型强化管传热性能和阻力性能进行了数值模拟,并根据管长方向壁面上蒸汽质量分数的变化情况,讨论分析了凝结过程中翅片管传热性能的变化规律。分析结果表明:与光管相比,内翅片管的强化传热效果随翅数增多、翅片换热接触面积增大而更加显著;另一方面,翅片管的流动阻力相应增大,对管路换热产生不良影响。在所研究翅型范围内16翅y=2x~2型翅片管综合强化换热效果更优;此外随着换热过程的持续,蒸汽凝结逐渐放缓;入口速度增大导致水蒸气凝结不充分,对换热效果的提升有一定制约。     

燃气锅炉的烟气凝结换热

燃气锅炉排放的烟气温度很高且含有一定数量的水蒸汽,在回收烟气余热时,水蒸汽的换热是影响余热回收效率的主要因素之一.利用多孔介质理论对各控制方程进行重新修正;采用标准的k-ε模型和两相界面上凝结换热边界条件,对换热过程进行数值计算.结果表明,有凝结换热发生时,换热能力的计算值与实验值的误差在允许范围内.     

烟气余热回收不同形式纵向翅片管模拟研究

基于理论分析和数值模拟,研究烟气余热回收采用不同形式纵向翅片管时,结构参数变化对热回收室传热性能和流动阻力的影响规律,并对比分析综合性能的优劣。结果表明相比于光滑管,平板式、百叶窗式、波纹翅片管的传热量均可增加约10%;其中,百叶窗式翅片管的传热性能和综合性能均最优,波纹翅片管次之,矩形平板式翅片管最差。     

两种内翅片管对流换热特性数值模拟

应用层流模型及湍流模型数值模拟方法,结合两种边界条件处理方法分别对两种纵向内翅片管内的流动与传热性能进行了研究,其中湍流计算采用可实现 k～∈两方程模型.将两种计算模型数值结果与实验结果进行了对比,结果表明:湍流模型数值模拟结果较层流更接近于实验值,同时发现两种内翅片管内流动从层流发展到湍流的临界雷诺数远小于传统光管的临界雷诺数.针对湍流模型模拟结果分别拟合出了两种内翅片管Nu-Re及f-Re的关联式,拓宽了实验数据的应用范围;通过场协同原理定量对比分析了两种内翅片管强化换热机理,研究表明纵向突起内翅片管的场协同程度好于纵向平翅片管,起到强化传热的作用.     

增压富氧煤燃烧烟气凝结换热的计算

针对含有少量水蒸气的增压富氧煤燃烧产生的烟气在竖直管内的对流凝结换热进行了分析研究.利用修正的膜模型与Nusselt凝结理论建立了换热数学模型,并对不同壁面温度、不同雷诺数和不同水蒸气份额下烟气的凝结换热进行了计算.结果表明:壁面温度升高时,烟气的凝结速率、换热流率和凝结液膜的厚度均减小;混合气体的雷诺数增大时,烟气的凝结速率和换热流率增大,凝结液膜的厚度减小;烟气中水蒸气的份额减小时,烟气的凝结速率和换热流率减小,凝结液膜的厚度减小不明显.     

新型复合防腐表面烟气对流凝结换热实验研究

烟气对流凝结换热强化和换热表面防腐是天然气热能动力设备烟气余热回收利用关键技术。不同防腐表面耐腐蚀性能不同,且换热性能也不同。采用CCD高速摄像仪,对烟气在新型复合防腐表面上的凝结形态和凝结过程进行了可视化观测和换热实验研究,采用对图像边缘提取法,获得凝结液的边缘曲线。研究表明,烟气在新型复合防腐表面上的凝结为珠状凝结,凝结液珠最大粒径为0.2～0.28 mm,与其他表面形成的膜状凝结相比,在实验范围内,珠状凝结换热可提高约7倍。为增强烟气对流凝结换热和开发烟气冷凝余热回收利用技术提供了参考和依据。     

低温烟气凝结换热及对天然气热效率的影响实验研究

为研究烟气露点附近及以下的低温烟气对流凝结换热规律与烟气换热对天然气利用热效率的影响,建立了烟气在翅片管换热器内对流凝结换热实验系统,研究了不同烟气温度、水蒸气含量对烟气凝结换热的影响,得出了烟气凝结换热实验准则关联式,分析对比了天然气利用热效率实验值与理论值.实验结果表明:当被加热水温度为23℃,烟气出口温度为73℃...     

基于双流体模型的湿蒸气凝结流动三维数值模拟

建立湿蒸气凝结流动的双流体模型,考虑了湿蒸气汽液两相流动中相间速度滑移、耦合以及湍流扩散作用的影响。针对蒸汽透平叶栅中流动的湍流特性,在单相湍流计算中数值模拟精度相对良好的两方程SSTk-ω湍流模型基础上,参照颗粒湍能输运方程理论,推导建立了湿蒸气两相流动SSTk-ω-kp湍流模型,模型中引入了液相粘性、导热及扩散系数等拟流体概念。对一直列叶栅中存在自发凝结的湿蒸气流动进行了三维数值模拟,结果表明:与中心截面相比,端壁附近汽流首先出现大量凝结核,并较早恢复到平衡状态,由于涡系结构的存在使得沿叶高汽液两相叶栅出口马赫数之间存在一定差异。本文建立的模型提高了湿蒸气凝结流动三维数值模拟的精度,更好地揭示叶栅中凝结流动的相间作用。     

三维湿蒸汽自发凝结流动的数值模拟

采用完全欧拉坐标系下的数值模型描述湿蒸汽两相自发凝结流动过程，对某汽轮机低压部分三维静叶栅中内复杂的自发凝结流动进行了模拟和分析。与忽略自发凝结的计算结果相比，叶片表面的压力分布有所不同，吸力面侧尤为明显；自发凝结的发生引起气流角的变化，直接导致作功能力的变化；由于流动参数沿径向分布不均，自发凝结引起的湿度沿径向分布也明显不同；计算结果同时显示边界层对自发凝结有很大的影响。     

湿蒸汽非均质高速凝结流动的数值研究

基于冠状成核机理,建立了湿蒸汽两相非均质凝结流动数值模型,对缩放喷管、汽轮机叶栅和汽轮机级内湿蒸汽两相非均质凝结流动进行了数值模拟．结果表明：与自发凝结相比,非均质凝结流动中杂质颗粒改变了凝结过程;杂质颗粒减小了喷管中凝结激波强度,改变了汽轮机叶栅中的压力分布,降低了蒸汽过冷度,减少了不平衡热力学损失;在汽轮机级内,非均质凝结流动的动、静叶进、出口汽流角接近过热蒸汽流动的动、静叶进、出口汽流角,其动叶前压力高于过热蒸汽的动叶前压力,但级反动度偏离过热蒸汽流动数值．     

Laval喷管内蒸汽凝结流动的数值研究

为了研究缩放喷管中湿蒸汽的自发凝结流动,对某Laval喷管中的几何参数及实验工况进行喷管中湿蒸汽凝结两相流动的三维数值模拟。通过以数值模拟结果结合部分工况的压力实验数据进行对比,讨论了喷管中蒸汽自发凝结流动的物理现象。     

翅片参数对开缝翅片管换热器换热与阻力性能的影响

在模化试验验证的基础上,通过数值模拟,获得了翅片间距P_f及开缝数量n_s对开缝翅片管换热器性能的影响规律:n_s≤6时,翅片侧Nu和流动阻力均随着P_f增大而减小;n_s6时,翅片侧Nu随P_f增大先减小后增大,而阻力逐渐降低;P_f=3.51～3.97 mm时,随n_s增大,阻力逐渐增大,n_s=4～6时,翅片侧Nu逐渐增大,n_s=6～8时,翅片侧Nu变化较小;P_f=3.97～4.43 mm时,n_s由4片增加至8片,翅片侧Nu和阻力均逐渐增大。根据不同结构的开缝翅片管换热器的综合流动换热性能,提出了P_f与n_s的最佳组合。     

三角扰流蛇形翅片管流动换热特性数值研究

蛇形翅片管作为空冷凝汽器基本换热面,其流动与换热性能对空冷电站经济性有着重要影响,基于此,对三角扰流蛇形翅片管的气侧换热及流动特性进行了数值研究,分析了流体温度、压力沿流程方向的变化规律以及迎面风速、扰流三角个数、扰流三角尺寸等因素对蛇形翅片管换热及流动性能的影响,结果表明三角扰流部位局部阻力是沿程阻力的25%～70%,扰流三角对换热有明显的促进作用,换热系数最大提高37%.本研究可为蛇形翅片管的设计及优化提供理论参考.     

考虑凝结换热的汽轮机高中压外缸温度场分析

以某机组的冷态启动为例,在考虑凝结换热的基础上,用大型有限元分析软件ANSYS10．0对其高中压外缸进行了瞬态温度场分析,为以后的强度计算和寿命评估打下了基础。     

竖直矩形细通道内水沸腾换热的数值模拟

对宽度为1和O.1 mm竖直矩形细通道内的沸腾换热展开研究,通过数值模拟的方法探索汽泡生成、长大和脱离的过程;用几何重构和界面追踪的方法获取相界面移动和变化对系统内压差以及平均表面换热系数的影响,计算中考虑了重力、表面张力和壁面黏性的作用.发现:通道宽度的不同对汽泡生长方式和汽泡形态产生很大影响,并由此导致临界热流密度...     

蒸汽喷入低温水中换热过程的数值模拟

利用Fluent模拟得出蒸汽-水直接接触换热过程中流体的温度场和速度场的分布。在此基础上,研究分析了变蒸汽压力、初始水温、喷汽管入口深度、喷汽角以及多孔充汽等工况对蒸汽-水直接接触换热效果的影响。研究表明:喷汽管口位于中间位置处时,无量纲温度最大且换热效果最佳;其次中间下部区域优于中间上部。喷汽角对换热有着双重影响,其最佳值受实际装置和流体物性等众多因素影响可以确定的是在60°和30°附近位置处换热效果最好。     

缩放管管外流动沸腾换热的数值模拟与场协同分析

本文利用FLUENT软件对制冷剂R134a在光管和缩放管水平管外沸腾传热进行了三维数值模拟,得到了其饱和泡状沸腾过程中体积含汽率的分布规律,并比较了它们的换热系数,结果表明:缩放管外侧能够很好地强化沸腾传热.此外,通过改变边界条件分析了质量流量、热流密度的变化对缩放管管外沸腾换热系数的影响.最后应用场协同理论,从局部换热角度分析其强化机理.研究表明:缩放管水平管外沸腾换热得到强化的原因是其凹槽前后的速度场与温度梯度场之间夹角更小,协同程度更好.     

基于CFD数值模拟的新型管道烟气加热装置设计

目前脱硫脱硝工艺中烟气升温采用的传统方式是借助热风炉系统获取高温风,再与低温烟气混合,完成升温过程.这种工艺会增加烟气处理量,同时造成热量损耗.为了降低热耗和烟气量,提高了能源利用率同时满足烟气升温的要求,设计了一种直接安装于烟道内的新型管道烟气加热装置.新型装置利用烟气中的残余氧为燃烧过程助燃,燃烧方式为扩散燃烧.借...