制冷系统优化及热力学分析

由于生产任务不足及工艺等方面原因,用于生产工艺冷却的制冷机组,常因制冷负荷偏小而停机,严重影响了生产工艺的安全与稳定运行.通过增设一旁路调节管路的方法,将部分冷却水引入到冷冻水系统中,解决了制冷机组停机问题,也避免了因其停机造成的经济损失.同时用热力学理论,对冷冻水系统中引入冷却水问题进行了讨论,获得了生产所需最小制冷负荷条件下引入冷却水量与制冷机组负荷率间的关系,及最大和最小引入冷却水量随制冷机组负荷率的变化关系,并最终确定了一个在整个生产波动范围内都不会停机的引入冷却水量,保证了生产运行的安全性和稳定性.     

有内热源的液池与管内流体的耦合传热

对均匀内热源溶液池内的自然对流及冷却盘管内强制对流的耦合传热过程进行了分析,建立了相应的三维物理数学模型,并采用有限容积法进行了数值求解.针对不同容积热源强度以及不同管内流速下溶池内自然对流与冷却管内流体的耦合传热过程进行了数值计算.计算得到的管内外流体对流换热系数以及溶液池与管内流体的总传热系数与理论值以及实验测试结果吻合较好,表明了本文所建立数学模型的正确性.研究结果揭示了溶液池内容积热源强度及管内流速对总传热系数有显著的影响.     

竖直和水平圆管换热器在内热源液池内的两相换热特性

针对溶液堆整体模拟试验模型的结构尺寸和运行工况,建立了内热源液池内自然对流和鼓泡驱动同时作用下竖直和水平圆管换热器的两相流动和换热模型,进行了相应的数值模拟计算.数值计算得到不同加热强度和鼓泡流量下的对流换热性能,与相应试验结果进行了比较分析.利用相似理论和量纲分析,推导了内热源液池内两相流动换热的无因次准则关系式,根据数值计算结果总结出换热Nu数的经验关系式.最后,分析比较了竖直和水平圆管换热器的两相对流换热特性,为溶液堆内换热器设计和布置提供理论参考.     

微反应器内催化剂分布对甲醇蒸气重整的影响

甲醇重整制氢具有多方面的优势,是制取氢气的重要途径.传统固定床反应器受到传热传质的限制,导致床层中颗粒催化剂的效率降低.本文设计了一种微型板式反应器,开展了固定床催化剂在床层中不同分布形式对甲醇蒸气重整制氢反应性能影响的研究.结果表明,催化剂床层中沿反应物流动方向上的温度分布出现了冷点温差.通过催化剂合理分布可以降低冷点温差并可提高甲醇蒸气重整反应的氢气产量.在最佳催化剂分布条件下获得了微反应器轴向最小冷点温差的温度分布,其甲醇转化率和氢气产率也较高.     

余热锅炉管口区传热的数值分析

应用高温换热设备管口传热分析系统针对某天然气化工厂二次转化气余热锅炉管口区传热问题建立了物理、数学模型,进行了相应的数值分析。数值计算结果表明,新型双瓷管保护结构改善了管口区的传热性能。降低了余热锅炉管口区金属材料的温度,减缓了高温腐蚀反应速度;新型双瓷管保护结构同时改善了管口区域内保护套管的温度“畸变”,因而减轻管口区材料的热应力破坏。     

聚光型太阳能电热联用系统研究进展

介绍了聚光型太阳能电热联用系统的概念,详细说明了其聚光装置的基本形式和研究现状,从理论和实验两方面介绍了聚光型电热联用系统的发展现状并列举了一些示范项目,讨论了聚光型电热联用系统发展方向和今后研究、应用中应注意的若干问题。     

液冷系统中均热板气液相变的热质传输模拟

为提高电池热管理液冷系统的均温性,研究一种铝槽式均热板和直流式液冷板相结合的复合液冷系统,并建立相应的三维传热模型。采用Volume-of-fluid(VOF)多相流模型,模拟均热板槽道内丙酮工质的气液相变过程,以及与液冷流道的耦合传热过程,并将模拟结果与实验结果进行了对比,验证了模型的正确性。研究结果显示,均热板可以提高液冷系统散热过程中的均温性,加热表面的温差可以控制在2.72 K以内。通过机理分析发现,其原因与均热板内部气液工质的热质传输过程有关。在液冷系统冷却液沿程温升的影响下,均热板腔室中的丙酮气相工质在长度方向上存在定向输运现象,相变产生的蒸汽会携带热量从高温区往低温区流动,从而抑制液冷板低温冷却水对加热表面温度分布的影响,提高了均温性能。     

蜂窝板换热器内部流动传热特性研究

建立了蜂窝板换热器湍流流动的物理数学模型,并应用数值分析方法模拟了蜂窝板换热器的三维流动传热过程;分析了不同雷诺数下通道内流动阻力和换热性能及其随雷诺数的变化规律,并与相同当量直径的平行平板通道的流动换热性能进行了对比。结果表明,蜂窝板换热器在换热系数提高的同时流动阻力也增大了,在雷诺数Re=3000~15000的范围内,其传热努塞尔数比平行平板增大了0.93~2.12倍,阻力系数增大了2.24~2.35倍。最后从场协同理论的角度分析了蜂窝板强化传热的机理。     

竖直窄流道内过冷流动沸腾的汽泡生长过程流场特性分析

采用VOF模型建立了过冷流动沸腾中的汽泡生长模型,使用UDF接口自编程序,对汽泡生长过程进行了数值模拟。考虑了主流速度、主流过冷度、壁面过热度、汽-液接触角等对汽泡生长过程的影响,获得了过冷流动沸腾条件下汽泡生长曲线,并与相应实验条件下的实验结果进行了对比,同时对汽泡的生长过程中的汽泡内外的流场进行了分析。     

流动沸腾的格子Boltzmann方法模拟

采用新的描述气-液相变过程的格子Boltzmann理论模型对大空间和水平管内流动沸腾现象进行模拟。观察到气泡随时间的变化不断长大,并在浮力和流体运动作用力影响下脱离壁面,以及气泡在液相上升过程发生碰撞、聚合等现象。进一步研究重力对水平管内各种流型的影响及水平方向加速度对大空间流动沸腾的影响,验证了该模型对复杂相变问题模拟的可行性。