基于正交实验的电化学法水软化特性分析

采用正交实验法研究了多因素对电化学软化水特性的影响,定量分析了电化学水软化特性影响因素的作用机制,得到了电化学水软化的最优组合方案。选取了5个因素5个水平,进行正交实验,实验次数由55减少至25;实验结果表明,硬度是影响实验效果最显著的因素,脉冲电源实验组与直流电源实验组中软化水效果的最优组合方案分别为A₃B₂C₁D₄E₃、A₂B₅C₃D₁。10 V电压下,单位能耗成垢离子去除量随间距的增大先增大后减小,在间距为125 mm时达到最大。当电压超过10 V时,使用高频电源可以提高单位能耗成垢离子去除量、降低能耗。降低电压是提高单位能耗成垢离子去除量的重要途径。研究结果可为电化学水软化特性的结构优化和参数控制,以及电化学软水装置电源的选择提供依据。     

基于响应面法的新型螺旋管传热性能优化研究

采用Box Behnken方法,对新型螺旋管的传热性能和阻力性能的模拟计算进行实验设计。设定螺旋管内径、进口流速、螺旋槽波高、螺距和单节螺旋管与光滑管长度比5个影响因素,应用响应面法建立综合性能评价指标（PEC）与5个因素之间的二次多项式模型,确定螺旋管的最佳参数,对螺旋管强化传热机理进行研究。结果表明：换热管中的螺旋槽增加了换热面积,同时使流体产生周期性扰动,加快热量的传递;在实验优化范围内,螺旋管内径是影响PEC最显著的参数;换热管的最佳参数为：换热管内径25 mm,进口流速0.4 m/s,螺旋槽波高3 mm,单节螺旋管与光滑管长度比为1,螺距15 mm;在该条件下,计算得到努塞尔数为395.8,阻力系数为0.044,综合性能影响因子为3.82。     

某型号换热器前法兰应力分析及评定

主要针对某型号换热器前法兰的应力进行了分析,利用有限元软件分析了该型号换热器前法兰的温度场以及在热机耦合载荷下的应力场。根据ASME规范和相关判据对前法兰关键部位进行了应力分析及安全评定。计算结果表明,该前法兰最大的应力强度值为209.76 MPa小于安全强度值,故该设计在安全范围之内,符合规范要求,同时为前法兰的工程设计提供了理论基础。     

波纹管内层流脉动传热和阻力特性的数值研究

为探讨波纹管和脉动流同时使用能否实现复合强化传热的效果,利用计算流体力学软件Fluent数值模拟了波纹管在管内流体发生周期性速度变化条件下的传热和阻力特性．模拟的边界条件为：管壁温度293K;管内工质为水,入口温度333K,平均流速0．02m／s,脉动频率厂分别取2、4、5、8、10Hz,振幅A分别取0．2、0．4、0．6、0．8、1;出口压力为0．通过分析传热强化系数、沿程阻力增强系数、效应评价准则数,结果显示：管内脉动流既能强化波纹管的传热也会弱化传热;相比稳态流条件,传热最大能被强化约5．9％;脉动流会增大波纹管的沿程阻力;综合考虑传热的强化作用和流动阻力的增加,在A≥O．8且,≥4Hz条件下,管内脉动与波纹管能起到复合强化传热效果;脉动流条件下波节附近漩涡周期性的产生和消失是传热被强化和沿程阻力增加的主要原因．     

液-液旋流分离器分离特性数值模拟

液-液旋流分离器内部流场复杂,现有实验条件难以得到较为清晰的流场分布和液-液两相分离过程,用马丁·休教授发明的F型液-液旋流分离器为研究模型,以取油水作为分离介质,采用计算流体动力学技术对液-液旋流分离器进行数值模拟分析.结果表明:液-液旋流分离器内部流场分布特征明显,并在圆柱段、大锥段、小锥段存在不同程度的循环流;其各截面切向速度和轴向速度分布规律与理论分析相一致,切向速度分布中在圆柱段、大锥段和小锥段上端组合涡特征明显,圆柱段和大锥段的轴向速度呈现双W形式;采用分散相模型追踪油滴运动轨迹,证明油水分离的关键在于油滴是否能够在分离区域进入内旋流.     

横纹管脉冲流流动与换热数值分析

通过数值模拟计算,研究低振动雷诺数下横纹管内脉冲流流动和换热.数值计算结果表明:脉冲流动引起出口压力正(余)弦波动,波动幅度随脉冲流振幅、频率的增大而增大;脉冲流动能够使流体在低速和低振动雷诺数下产生漩涡,并周期性生成、迁移和脱落;由于漩涡的作用,增强了流体的径向扰动和相对扰动,增大了横纹管内壁切应力,引起壁面切应力的周期性变化,减薄边界层,增强流体质量、能量输运;随着脉冲流振幅的增加,强化传热系数最高可以达到1.97.     

振动圆管内对流传热特性及场协同分析

采用FLUENT动态网格技术,研究了某型固定管板式热交换器两折流板间换热圆管在振动条件下管内流体的流动与传热特性,分析了不同振动参数对传热性能的影响。在文中计算工况下,数值计算结果及场协同分析表明,振动能强化传热,且其传热效果随振动频率和振幅的增加而增强,传热强度最多提高71％。在半周期内,时相位为90°时管内传热性能最好。在同一振动参数下,雷诺数越小,强化效果越好。对每一来流速度,存在临界振幅和频率,低于临界值不能强化传热。