基于无量纲结构因子的低质量流速内螺纹管中超临界水流动和传热性能分析

无量纲结构因子的合理选取对超临界及超超临界循环流化床锅炉中低质量流速内螺纹管的性能比较及通用换热关联式的发展具有重要意义。文中使用经过实验验证的数值模型,对具有不同几何结构的内螺纹管流动和传热特性进行了分析。结果表明,在无量纲结构因子βW=1.92~3.80、质量流速200~800kg/(m~2·s)、热流/质量流速比0.35~1.5k J/kg的范围内,βW能准确描述内螺纹管中超临界水的对流换热特性。βW相同时,内肋螺旋效应的有效作用区域(边界层对数区初段y+=30~100)中流场旋流强度基本一致,内螺纹管的传热性能也基本相同。肋结构对垂直上升流动超临界水换热的影响在Bo=10-5~10-4、βW2.58范围内最为明显,在此范围之外,其影响大小明显弱于强物性变化作用和浮升力作用。最后,指出发展精度更高的强制对流换热关联式是提出准确的内螺纹管超临界水对流换热关联式的基础。     

管内周向不均匀流动对超临界锅炉膜式水冷壁温度分布的影响及简化计算EI北大核心CSCD

对于半周受热的超临界锅炉膜式水冷壁,管内工质温度和对流换热系数的周向分布具有较强的不均匀性。文中选取SST k-ω湍流模型,在使用实验数据校验了模型后,对半周受热的鳍片管内超临界水的换热和通过管壁的导热进行耦合计算。计算结果表明在拟临界区外,工质温度和换热系数的周向不均匀性对壁温分布的影响很明显;在拟临界区内,周向不均匀性的影响则可忽略。采用周向均匀假设进行简化计算时,换热系数应该选取向火侧中点处的值,这样能保证在拟临界区内、外都能准确地预测向火侧的温度场以及危险点的位置和温度。此外,结果还表明可以使用基于全周加热实验数据得到的换热关联式和水动力计算标准JB/Z201-83来预测危险点的壁温,计算偏差在±10K以内。