新型多旋臂气液分离器入口旋流头的预分离特性研究

新型多旋臂气液分离器可实现大直径分离器内的气液旋流高效分离,其入口旋流头结构是分离器的重要组件之一。通过大型冷模实验,对入口旋流头结构的液滴群粒径分布进行非引出式在线测量,从压降和分离效率角度考察了旋流头的预分离性能。结果表明,在入口直管段,初始液滴粒径会在高速气流的作用下迅速进行重新分布,粒径分布呈类正态分布,Sauter平均粒径（SMD）为16.8 μm。在16.95 m/s的气速下,液滴群在H/D=2.47~8.48长度内的入口直管段中运动状态稳定,粒径分布未发生明显变化。在高气速的操作条件下,剪切效应和边壁效应共同作用使SMD略有增大。液滴群在流经旋流臂后,粒径分布发生显著变化,出现“双峰”特征,旋流臂对液滴的聚集效果明显。通过粒径分布分析,预测了旋流臂末端的液滴特征。发现旋流头的预分离性能优越,在压降占比仅3.2%~8.4%的情况下,分离效率占比可高达42.8%~62.5%。入口旋流头结构不仅可以为混合相创造强旋流的初始分离环境,还能借助自身结构特点实现对混合相的惯性预分离。     

条缝型送风口形成的竖壁贴附射流通风模式研究:送风速度的影响

提出了一种介于混合通风、置换通风之间的新型通风模式——条缝型送风口形成的竖壁贴附射流。利用2DPIV研究了该模式下射流送风速度对气流流场的影响,并对极限贴附距离进行了探讨。研究表明,射流送风速度越大,形成的贴附射流距离越长,贴附效果越显著;同时,送风速度越大,射流对周围空气的卷吸能力越强,射流影响区域越大;射流送风速度的改变对极限贴附距离的影响不明显。     

大流量离心压缩机进气室优化设计

本文以某大流量离心式压缩机进气室为研究对象,使用CFD分析软件NUMECA计算进气室内的流场状态,认为叶轮进口处的流场均匀性较差是导致级效率下降的主要原因,并针对这一情况,在进气室环形收敛通道内加入薄型静止导叶,用于改善叶轮进口处的周向流场均匀性。计算结果表明:安装静止导叶后,压缩机级效率和级压比都有明显提高。     

来流附面层对吸附式压气机叶栅影响的数值研究

数值研究低速条件下来流附面层特性对吸附式压气机叶栅气动性能的影响,在不同正冲角时,设计不同方案的附面层厚度分布,对比分析叶栅出口气动参数的分布以及叶栅内的三维流场结构,讨论不同来流附面层情况下在压气机叶栅中采用附面层吸除的效果。结果表明,数值模拟结果与试验数据有较好的一致性;附面层厚度的增加导致角区流动三维性增强,且变冲角性能下降,二次流横向作用和角区范围的增加使得附面层抽吸效果减弱;当来流附面层厚度增加时,通过增加抽吸量可以有效降低强吸附式压气机叶栅的损失,变冲角性能得到改善。     

进水流道对泵装置性能影响的数值模拟分析

为了研究进水流道内部流态对泵装置性能的影响,采用CFX三维软件对高度及喉部高度大、高度及喉部高度小的两种肘形进水流道装置的三维流场进行数值模拟,分析比较了这两种肘形进水流道与泵装置的水力特性。方案1肘形进水流道的高度大,挖深大,土建投资大,且喉部高度大,弯肘段脱流严重;方案2肘形进水流道高度小,土建投资小,同时喉部高度小,有效抑制了弯管脱流问题。结果表明:在最优工况下(Q=320 L/s),肘形进水流道方案2比方案1的流道出口断面速度均匀度高1. 6%;速度加权平均角度高7. 34°;进水流道水力损失降低0. 128 m;装置效率提高4. 22%;装置高效区流量范围拓宽40%。因此,为了保证泵装置高效、安全地运行,应充分重视在实际工程中进水流道对泵装置性能的影响以及肘形进水流道喉部高度对进水流道流态的影响。     

胥浦活水泵站肘形进水流道流态分析及优化

胥浦活水泵站为一座长江边低扬程引水泵站,设计流量5.0 m3/s,最大扬程3.3 m。为适应其低扬程、小流量的特点,选用了全贯流潜水泵,在原胥浦节制闸底板上改建安装。为了保证在长江低水位时,水泵进水口完全淹没,进水流道型线平顺,流道内无涡带或其他不良流态,机组启动正常和运行稳定,利用三维数值建模、边界条件设置与三维湍流流动模拟,运用计算流体动力学CFD方法,进行进水流道内部流动数值模拟,多方案分析和比较进水流道内部流态、水泵进水条件和流道的水力损失。计算结果表明,进口尺寸1.1 m×3.4 m(高×宽),出口直径1.2 m的型线B方案进水条件好,流道水头损失小,满足水泵高效运行的要求。优化设计方案为泵站安全运行提供最优的设计进水流道型线和设计参数。     

MS6001燃气轮机机组进口导叶的控制

简要介绍了MS6001燃气轮机机组压气机可调进口导叶(VIGV)的控制。重点介绍了燃气轮机起动过程中出现的VIGV 3种不同开度的情况和带负荷时2种不同运行方式对燃气轮机背压的影响。     

Optimized centre-feed clarifier design for the Tai Po Sewage Treatment Works,Hong Kong

Stability of sludge blanket is a critical factor controlling the performance of clarifiers. A three-dimensional computational fluid dynamics (CFD) model was applied to optimize the clarifier design at the Tai Po Sewage Treatment Works, Hong Kong. Validated by field data, the CFD model evaluated the key clarifier design elements including side-water depth, centre-feed inlet, flocculation well and returned activated sludge (RAS) flow. Based on field observations and modelling results, the new design aims at eliminating the strong turbulence typical of centre-feed inlets in the clarifier, thus creating a better flocculation environment, and reducing disturbance to the sludge blanket. The modelling results also demonstrated a marked improvement in clarifier performance after the increase in clarifier depth and hence sludge storage capacity. The increased storage capacity reduces the risk of high sludge blanket levels upsetting the clarified effluent quality under high flow or solids loading conditions.     

The effect of elevated inlet air temperature and relative humidity on cogeneration system

The effect of elevated inlet air temperature and relative humidity on a gas turbine (GT) cogeneration system performance was investigated. The analysis was carried out on a GT of a capacity 171 MW at ISO condition, which is integrated with a dual pressure heat recovery steam generator (HRSG), the cogeneration system had been tested under Kuwait summer climate conditions. A computational model was developed and solved using engineering equation solver professional package to investigate the performance of a dual pressure GT‐HRSG system. The suggested HRSG is capable of producing high‐pressure superheated steam at 150 bar and 510°C to operate a power generation steam turbine cycle, and a medium pressure saturated steam at 15 bar to run a thermal vapor compression (TVC) desalination system. In this research, the influence of elevated inlet air temperature and relative humidity on the energy assessment of the suggested cogeneration system was thoroughly investigated. Results indicated that operating GT under elevated values of inlet air temperatures is characterized by low values of net power and thermal efficiency. At elevated inlet air temperatures, increasing relative humidity has a small positive impact on GT cycle net power and thermal efficiency. Integrating the GT with HRSG to generate steam for power generation and process heat tends to increase energy utilization factor of the system at elevated inlet air temperatures. Increasing inlet air temperature plays a negative impact on power to heat ratio (PHR), while relative humidity has no effect on PHR. Copyright © 2009 John Wiley & Sons, Ltd.     

导叶不同步装置降低蜗壳进口压力的机理研究

利用基于特征线原理的蜗壳进口压力的表达式，结合含导叶不同步装置的水泵水轮机的全特性曲线，对高水头抽水蓄能电站中，低比转速水泵水轮机甩负荷时，导叶不同步装置降低蜗壳进口压力的机理进行了理论分析和探讨。导叶不同步装置的及时投入，增大了流量特性曲线在“S”特性影响区内的正斜率，减小了水轮机甩负荷时每一时间步长内的蜗壳进口压力的上升幅值，从而在一定程度上降低了蜗壳进口压力的最大值，但并不改变蜗壳进口压力的双峰特性。另外，在水轮机甩负荷工况的同时，MGV装置的延时投入时间越短，预开启导叶的附加开度的增加速率越快，蜗壳进口压力的最大值就降低的越多。