塔式炉膛烟气流动特性及非线性现象的数值和实验分析

为研究不同负荷超(超)临界塔式炉膛内燃烧及烟气流动的非线性特性,以某1 000 MW塔式炉膛为原型设计出几何结构和边界条件完全对称的三维简化锅炉模型,运用FLUENT软件模拟了锅炉在3种不同负荷(100%,75%和50%阀门全开工况(VWO))下炉膛内的速度场、温度场及NO_x的分布情况,并分析了非线性特性,最后建立了一个三维冷态切圆射流实验模型并进行验证,提出顺序启动的喷口启动方式。结果表明：不同负荷下,完全对称的炉膛内烟气流动速度、温度和组分分布均存在非线性现象,模拟结果得到关于模型几何竖直中心线不对称的解;喷嘴通过顺序启动方式可使切圆偏斜程度更小,流动形成的切圆能稳定在一个位置,实现流动的精准控制。     

光管内流动冷凝换热系数预测关联式研究

选用R22、R32、R134a 3种制冷剂,对其在内径为5 mm光管内的流动冷凝换热特性进行实验。实验工况为:制冷剂质量流速500～1 100 kg/(m~2·s),冷凝温度35、40和45℃,冷冻水Re 10 000～40 000,制冷剂在测试管进出口保持2～3℃的过热、过冷度。选取Cavallini、Shah和Dobson and Chato 3个关联式的预测值与3种制冷剂在光管内换热系数实验值进行比较。结果表明:Shah关联式对换热系数的预测精度最高,其预测误差在10%以内。基于Shah关联式对管内换热机制的假设,参考Dobson and Chato关联式拟合机制,提出新关联式,±7%的预测误差,足可证实新关联式较好的预测能力。     

热电(冷)联产系统的优化性能

依据有限时间热力学原理导出了不可逆热电联产和热电(冷)联产系统在系统最大火用输出时的基本优化关系,确定了热电(冷)联产系统优化参数和优化构形选取范围,得到了供热(制冷)和发电间的匹配优化特性,通过数值算例得出不同参数对系统性能影响的规律。所得结论可为热电(冷)联产系统的优化设计和最佳工况选择等提供理论依据。     

椭圆管束层流尾迹的流动过渡和分岔

运用有限容积法,在不同无量纲管间距下对空气横掠椭圆管束进行二维数值模拟,对尾迹的流动变化过程和相应的分岔现象进行了分析.结果表明:保持初始边界条件不变,在无量纲管间距为0.5～3.5时,随着雷诺数增大至相应的临界值,Hopf分岔的发生使得尾迹从稳定的对称流动进入准周期状态;管间距较小时系统还会发生音叉分岔,间隙流动的偏...     

Excel在热传导问题数值解法教学中的应用探讨

文章通过实例介绍了应用Excel解决热传导问题数值解法的具体计算方法.给出的实例包括迭代求解和直接求解两种方法.在教学中,利用Excel软件演示热传导问题的数值求解过程,高效直观,这对拓宽学生的视野,提高他们学习软件及传热学知识的兴趣,具有很好的实际应用价值.     

超微粉碎对竹笋壳粉理化性质的影响

本文研究了超微粉碎技术对竹笋壳粉的基本组成、物理性质以及对亚硝酸根和胆固醇的吸附能力的影响。结果显示:超微粉碎处理后竹笋壳粉的水分、灰分、蛋白质和膳食纤维含量保持稳定的同时其平均粒径由383.90 μm降至12.69 μm。另外粉体亮度显著提升(p<0.05),红色度和黄色度均显著降低(p<0.05)。竹笋壳超微粉的持水性和持油性无显著变化,溶胀性显著降低(由7.48 mL/g降至5.50 mL/g)(p<0.05)。竹笋壳超微粉对亚硝酸根离子和胆固醇吸附量分别为558.26 μg/g(pH2.0)、346.19 μg/g(pH7.0),吸附能力分别提升了24.6%和9.1%(p<0.05)。傅立叶红外光谱显示超微粉碎对竹笋壳粉中羟基,糖类亚甲基以及木质素中芳香族化合物没有影响。同时扫描电镜观察发现超微粉碎造成粉体颗粒表面呈蜂窝状。故超微粉碎处理能够较好的维持竹笋壳粉的基本组成成分,并改善其理化性质。     

微型燃气轮机回热器

回热器是能源岛系统中微型燃气轮机的一个主要部件。根据回热器的运行特点及具体设计要求，介绍了国内外在回热器传热表面结构、回热器结构和材料等方面的研究状况，并指出回热器的研究趋势、研究方法和手段。图13表2参13     

燃烧器对冲布置锅炉的非对称流动及非线性分析

为研究炉内的非对称流动现象,从燃烧器对冲布置的锅炉炉膛中抽象出几何结构和物理边界条件完全对称的二维模型进行冷态流场的数值模拟,比较不同燃烧器出口雷诺数(Re)下流场对称性的变化情况,并利用相图和频谱分析等方法对特征解进行非线性特性分析.结果表明:即使几何结构及物理边界条件均对称,炉内仍会出现非对称流动;随着燃烧器出口R...     

横向水流作用下气泡运动数值模拟

由于气液两相体系中气泡的诸多流体力学行为不仅影响两相流的速度分布,还可通过改变气液相界面等途径改变整个体系的传热传质效果,对气液接触设备性能具有重要影响。课题组利用数值模拟对恒定水速下管道中喷射的气体进行分析,追踪管道中气泡流的变化情况。气液两相流采用层流模型,并运用VOF对气液两相界面进行追踪,速度与压力的耦合求解采用PISO算法。计算结果表明:气体在管道中成类似泡状流,并受浮力作用逐步靠近上壁面形成连续的长气泡;水流速度和气泡到达上壁面距离进口处的距离近似呈线性关系;最大气泡粒径与进口水速负相关,与进口气速正相关。研究结果可为相关气泡运动特性的进一步研究提供参考。     

炉膛内空气射流初值依赖性及非线性分析

为研究炉膛内空气射流的初值依赖性及其非线性,以某塔式燃煤锅炉为研究对象,分别建立了简化的二维CFD数值模型和三维冷态切圆射流实验模型,运用数值模拟与实验相结合的方法探讨了炉膛内流动的非线性特性,并提出了新的喷嘴启动方式——顺序启动。结果表明：即使几何结构和边界条件完全对称,其流场也有可能是非对称的,随着雷诺数的增大,内部流动依次经历稳定定态解、周期振荡解和混沌解;当布置1对喷嘴时,流动表现出明显的多解特性,在一定雷诺数范围内,采用顺序启动方式可以控制唯一结果,实现流动的精准控制;只有当监测点的速度相轨迹图为定常吸引子或极限环吸引子时,流动才会表现出对喷嘴开启顺序的初值依赖性;经过实验验证,按一定顺序启动4个角的喷嘴,可以控制流场的唯一结果,即实现了精准控制。