工业供热中汽汽再热器换热强化数值研究

为了强化工业供热中的汽汽换热,通过CFD技术对不同类型换热管的流动及换热特性进行了研究。结果显示：光滑壁面时管壁两侧的高、低温蒸汽的温度梯度沿着流向逐渐变化,对流换热逐渐增强;相比于光滑管,采用内波节管和内螺纹波节管时,高温蒸汽侧的温度梯度增大,而低温蒸汽侧的壁面温度梯度明显增大;采用壁面异型结构能够改变管壁内温度梯度,采用内螺纹波节管尤甚。采用内波节管和内螺纹波节管的平均Nu相比于光滑管显著提高,最大值分别提高了26%和30%。     

非对称波节管在汽汽换热中的传热及熵产分析

为了揭示非对称波节管在汽汽换热中的强化作用,通过数值模拟的方法研究了对称型和非对称波节管的流动换热特性及熵产分布规律。结果表明：采用非对称型结构易于使流体与壁面贴合,并增大壁面处的温度梯度,强化波节结构与流体之间的换热;高温蒸汽侧波节结构的两端和低温蒸汽侧波节结构最大凸起位置的局部熵产值最大,且对流换热效应较强。随进口流速增大,对称型和非对称型结构的壁面平均努塞尔数变化趋势基本一致,采用对称型波节结构的压降要大于非对称型波节结构,因而采用非对称型波节结构的经济性要好于对称型波节结构。     

超高压垃圾焚烧余热锅炉用汽汽源优化

随着垃圾焚烧处理补贴下降,垃圾焚烧发电在垃圾焚烧电厂收益占比增加。为提高垃圾焚烧发电厂发电效率,近年来垃圾焚烧技术有向高参数发展的趋势,目前国内已有一批超高压带再热垃圾焚烧余热锅炉电厂在建。针对参数提高至超高压炉内再热时机组两大主要用汽需求——空气预热器用汽、蒸汽吹灰器用汽选取合理汽源点,既要保证设备用汽需求,又要尽可能减小用汽对机组发电效率的影响。通过对超高压炉内再热项目系统中可用的用汽汽源进行比选,最终选定的空气预热器汽源为汽轮机高压缸,蒸汽吹灰器汽源为低温再热器出口。     

锅炉启动中的汽温控制

文章分析了汽包锅炉启动过程中的低负荷阶段汽温上升快、汽压上升慢的原因，提出了通过弱化过热器、再热器管外对流换热；强化过热器、再热器管内对流冷却，实现对汽温的综合控制等有效控制汽沮的具体技术措施，解决了启动过程中过热器、再热器受热面的超温问题。     

多喷嘴汽-液两相喷射性能的实验研究

提出了一种多喷嘴结构的汽-液两相喷射器,该装置由7个蒸汽喷嘴、吸入室、7个混合室和扩散室组成.通过实验研究了不同蒸汽干度下多喷嘴汽-液两相喷射器的工作特性.结果表明:由于汽羽的特性和蒸汽喷嘴与混合室的距离对喷射性能的共同影响,喷射器存在一个最佳蒸汽压力,且其数值随低温水温度的升高而减小;蒸汽干度未明显影响低温水质量流量的分布规律;喷射系数随蒸汽干度的增大而增大,随低温水温度的升高而减小.     

增压富氧气氛下锅炉高温对流受热面的优化及其换热特性研究

以某300MW燃煤机组为例,运用Aspen Plus软件确定煤粉在增压富氧(CO2与O2体积比为70∶30,压力为1MPa)气氛下生成烟气的物性,采用Fluent软件,结合DO辐射模型,对高温再热器和高温过热器在不同烟气流速下的传热情况进行数值模拟,运用迭代法对其进行换热优化研究,分析优化后换热器参数的变化.结果表明:随着烟气流速的增大,优化后的高温再热器和高温过热器的对流传热系数逐渐增大,辐射传热系数逐渐减小,增压富氧气氛下高温再热器和高温过热器所需换热面积逐渐减小,且变化幅度变小;优化后换热器的烟道高度、烟道宽度、横向节距和管圈高度等尺寸参数均大幅减小,耗材量减少,但烟气压降大幅增大,厂用电耗增加.     

蒸汽蓄热器充汽过程建模仿真及优化设计

为了深入分析蒸汽蓄热器充汽过程,提出利用建模仿真的方法对充汽过程进行分析,通过建立蒸汽蓄热器充汽过程数学模型,搭建基于Simulink的仿真模型,仿真分析液侧对流强度、汽液交界面换热系数以及汽侧对流强度对于充汽过程的影响。结果表明,液侧对流越强,汽液交界面换热系数越大,汽侧对流越强,充汽过程达到饱和状态越快。因此通过强化液侧对流和汽侧对流换热能够加快蒸汽蓄热器充汽过程,对于蒸汽蓄热器优化设计具有指导意义。     

汽-气凝结气膜分布及对换热特性的影响

基于双边界层理论,考虑气膜内诱导速度、气液界面剪切力和压力梯度等因素的影响,建立了在水平管外汽-气凝结换热过程中所形成气膜厚度的数学模型,并讨论了气膜分离情况.结果表明:沿管壁向下,气膜厚度逐渐增大;当气膜发生分离时,气膜厚度在分离点处急剧增大,且随流速增大而减小;当气膜不发生分离时,气膜厚度在管壁底部附近急剧减小,且随流速增大而增大;气膜厚度随壁温升高而增大,随不凝结气体质量分数增大而增大;气膜厚度及气膜分离对换热特性有一定的影响.     

增压富氧锅炉高温对流受热面换热规律研究

以某台300 MW燃煤锅炉为研究对象,运用Aspen Plus软件确定煤粉在常规空气、常压富氧和增压富氧燃烧气氛下生成的烟气物性,采用Fluent软件,结合离散坐标辐射模型(DOM),对3种燃烧气氛下高温再热器和高温过热器处的烟气流速、对数平均温差、传热系数、管壁温度分布和管圈内蒸汽焓增等参数进行数值模拟.结果表明:燃烧气氛由常规空气变为常压富氧再到增压富氧的过程中,换热器的传热系数均增大;与常规空气燃烧气氛相比,常压富氧和增压富氧燃烧气氛下换热器的管圈间热偏差较小;换热器的弯管处可能存在超温现象;随着烟气流速的增大,实现相同换热量,换热器所需换热面积逐渐减小,且变化幅度也减小,为保证锅炉安全稳定运行,需要将部分省煤器移入炉膛上部.     

混合蒸汽在板式换热器中的凝结换热特性

本文通过设计搭建板式换热器凝结换热实验台,研究了不同酒精浓度(0%,1%,2%,5%,10%,20%)、不同蒸汽压力(31.2 k Pa,47.4 k Pa,84.5 k Pa)下,定质量流量的酒精-水混合蒸汽在板式换热器中凝结换热系数随冷却水温的变化特性。实验结果表明:随着冷却水温的增大,换热系数随之增大,几乎呈现出线性变化的关系;低浓度的混合蒸汽(1%,2%)明显高于纯水蒸气的换热系数,随着浓度增大,换热系数下降;随着压力增大,换热系数增强。沿蒸汽流动的方向,换热系数是逐渐下降的。     

蓄热式自净化蒸汽发生装置的设计与实验研究

提出了一种新型的可控小型蒸汽产生系统。利用低谷电能加热蓄热室的蓄热体,需要时利用蓄热体的热能加热水来产生蒸汽。为了提高换热效率采用直接接触换热。同时采用简单的热力净化方式既防止水垢堵塞蒸汽管道又简化了装置。整个系统在运行过程中以直接接触换热器与沉淀池的液位差作为循环动力。实验研究并分析了影响系统循环的主要参数。得出压力、液位高度为主要影响参数,实现了通过调节液位高度来调节蒸汽出口过热度。     

侧向进汽凝汽器汽相流动与传热的物理模型及数值模拟方法

根据侧向进汽凝汽器壳侧的蒸汽一凝结液两相流流动特点,利用现有实验数据建立了考虑液相重力及汽流方向对溢流影响的阻力系数与汽侧换热系数的关联式,并将其用于侧向进汽凝汽器汽相流动与传热的数值模拟方法与程序。采用所发展的程序预测了一台实验凝汽器的工作特性。计算结果与现有实验结果较一致,证实了所用物理模型与计算方法的适用性,同时也揭示了侧向进汽凝汽器流动与传热的一般特性。     

Parametric Evaluation of Heat Recovery Steam Generator (HRSG)

Thermal efficiency of a combined cycle power plant depends strongly on a heat recovery steam generator (HRSG), which is the link between the gas turbine‐based topping cycle and steam turbine‐based bottoming cycle. This work is based upon the design of physical parameters of a HRSG. In this article, the physical parameters of a HRSG have been considered to study their implications on HRSG design by comparing the existing plant design with an optimized plant design. Thermodynamic analysis of HRSG for the two designs gives important outcomes which are useful for power plant designers. © 2013 Wiley Periodicals, Inc. Heat Trans Asian Res; Published online in Wiley Online Library ( wileyonlinelibrary.com/journal/htj ). DOI 10.1002/htj.21106     

QQW-350Q型有机热载体气相炉的研制

介绍了QQW-350Q型有机热载体气相炉新产品的技术原理和结构特点，阐述了该炉型锅壳过热的原凶和防止方法，叙述了该炉存节能减排方面采取的措施。通过一年多的运行实践表明，该产品各项技术指标均达到或高于国家标准和设计要求，有效地满足了用户的要求。     

蓄热式催化蒸汽重整氢气发生器中蓄热体数值分析

利用数值计算对蓄热体的换热进行分析，给出影响蓄热体换热的因素，进行优化设计，得到了更合理的结果．根据优化设计，提出了重整器运行的建议参数，包括换向时间、比表面积、陶瓷载体导热系数和陶瓷密度及其比热．计算表明，增加比表面积，可以提高蓄热体的蓄热能力并提高余热回收率．同时，计算表明，对于蓄热式催化重整器而言，燃料与水蒸汽的流动方向应采用与热烟气相同的流动方向。     

Numerical simulation of the effects of trefoil tube support plates on the flow and heat transfer characteristics of a steam generator

A three-dimensional coupled model of heat transfer tube and trefoil tube support plate (TSP) is developed based on a full-size steam generator (SG). The CFX thermal phase change model is adopted to numerically investigate the flow and heat transfer behaviors of the secondary side fluid. And the effects of trefoil TSPs and inlet subcooling on the thermal-hydraulic characteristics of tube bundle are obtained. The calculation model reasonably reveals the distributions of the flow and heat transfer parameters in the SG, especially in trefoil TSP regions. Based on the across flow velocity and density of the secondary side fluid in U-bend region, the most severe flow-induced vibration damage is predicted at the angles of 110° on the hot leg and 60° on the cold leg, respectively. Due to the effects of trefoil TSPs, vortexes are induced, the outer wall temperature in the circumferential direction shows periodic characteristic in TSP regions, which increases the possibility of aggressive solutes deposition and U-tubes rupture. In addition, inlet subcooling of the secondary side fluid has significant effects on the SG. As inlet subcooling decreases, the heat transfer is enhanced. The numerical simulation results obtained may provide guidance to facilitate the optimal design and in-depth thermal-hydraulic analysis of TSPs and SGs.     

Effects of particle sizes on methanol steam reforming for hydrogen production in a reactor heated by waste heat

This paper reports the effects of particle sizes on methanol steam reforming for hydrogen production in a reactor heated by waste heat. The unsteady model was set up, which has been applied to investigate the effects of particle sizes (1.77 mm–14.60 mm) on particle temperature, heat transfer quantity, overall coefficient of heat-transfer, etc. The heat transfer performance of waste heat recovery heat exchanger is improved when the particle size increases, which is conducive to increase hydrogen production. The particle temperature change rate, the specific enthalpy change rate, the moving velocity of the maximum heat release rate particle, the contribution rate of solid phases, the heat release rate and the overall coefficient of heat-transfer increase, but the effective time of heat transfer decreases. When the particle size increases from 1.77 mm to 14.60 mm, the solid phase average contribution rate increases from 89.43% to 94.03%, the overall coefficient of heat-transfer increases from 1.39 W m⁻² K⁻¹ to 13.41 W m⁻² K⁻¹, the heat release rate increases from 48.9% to 99.9% and the effective time of heat transfer reduces from 48 h to 6.7 h.     

换热表面结垢对U型管蒸汽发生器传热性能的影响分析

U型管蒸汽发生器的壳侧沉积了来自二回路系统中的腐蚀产物,结垢导致热量聚积在金属换热管上,容易造成垢下热点腐蚀,危害设备安全。为了明确结垢对蒸汽发生器传热性能的影响,本研究基于仿真平台APROS建立了U型管蒸汽发生器的分布式模型,并根据已公开论文中的数据进行了模型准确性验证;推导了污垢热阻与表面换热系数之间的关系式,分析了不同结垢厚度、位置对U型管蒸汽发生器换热区域的传热管壁面温度、流体温度、传热系数、热流密度等的影响程度。研究结果表明：随着结垢程度的加剧,蒸汽发生器的换热效率不断降低,出口蒸汽品质不断下降;结垢对沸腾段换热效率的影响比对过冷段换热效率的影响更大。