基于有限单元法的污垢等效导热系数计算

采用有限单元法,模拟了换热表面污垢随机孔隙的微尺度空间结构,并通过ANSYS中的APDL参数化语言赋值材料参数和单元属性。基于多孔介质在传热过程中能量守恒定律和傅里叶导热定律,提出一种计算换热表面污垢等效导热系数的方法。应用稳态平板法求解污垢内部的耦合导热,并证明通过稳态平板法求解污垢微观模型等效导热系数具有较高的可行性。探索了在不同孔隙率和不同孔隙尺寸的情况下,污垢微观孔隙结构对污垢等效导热系数的影响。结果表明,污垢模型的等效导热系数随孔隙率的增加而线性减小,随孔隙尺寸的增加而线性增加。为换热器设计和清洗带来方便,同时为进一步深入研究复杂的换热表面污垢传热传质过程开辟了新思路,使计算结果更符合实际情况。     

凝汽器冷却水污垢热阻的研究

凝汽器冷却水侧的污垢热阻对机组的经济性能影响较大,该文以凝汽器冷却水侧污垢热阻为研究对象进行了微生物与泥沙微粒混合污垢热阻以及泥沙微粒污垢热阻两类实验研究。实验结果表明:微生物是影响冷却水污垢热阻产生的主要因素,含有微生物的冷却水的污垢热阻较大约为1×10-4m2?K/W。不含有微生物的冷却水,在流速为0.5m/s时,有微粒污垢热阻产生,污垢热阻约为0.2×10-4m2?K/W;在泥沙浓度0.5~2.0kg/m3范围内,泥沙浓度对污垢热阻的影响不显著;在流速为0.9~1.2m/s、泥沙浓度为0.5~2.0kg/m3范围内、没有微粒污垢热阻产生,流速对对流换热系数的影响很显著,即流速增加,对流换热系数增大,而泥沙浓度对此时的对流换热系数的影响不显著。夏季是发电机组负荷较大、冷却水温最高的时候,同时又是冷却水最易产生微生物及其形成的污垢热阻最大的时候。因此凝汽器冷水侧污垢热阻的监测、控制和研究重点应针对含有微生物的冷却水进行。     

考虑污垢因素的凝汽器经济性分析

凝汽器冷凝压力的变化引起汽轮机组微功率的变化,而凝汽器冷却水管内流速通过影响冷却水侧换热系数和污垢热阻来直接影响冷凝压力的变化。在考虑凝汽器冷却水侧污垢热阻随冷却水流速改变而改变的情况下,在对电站凝汽器污垢热阻进行模拟实验的基础之上建立数学模型,以最大经济效益为目标函数来求解最优冷却水流速和最优冷却水输水管直径,并分析了影响最优流速和最优直径的影响因素。     

核电机组蒸汽发生器参数敏感性研究

蒸汽发生器是核电机组一二次侧重要的换热设备,其换热性能直接影响着整个机组的出力。在蒸汽发生器的设计、制造、运行过程中,有多个参数直接影响着蒸汽发生器的换热性能,为深入研究不同参数对于蒸汽发生器换热性能的具体影响,对传热管导热系数、传热管壁厚加工偏差、一次侧平均温度、污垢热阻、堵管率开展了参数敏感性研究,研究结果为后续核电机组蒸汽发生器的设计、制造、运维提供了相应指导。     

铝基覆铜板的热阻与导热系数测量方法研究

由于热流法与激光法在测量高导热铝基覆铜板的导热系数与热阻时均存在一定的局限性,通过分析铝基板两层介质的热传导模型,提出了利用激光法的测量数据代入热传导模型中,求得铝基覆铜板实际热阻与铝基覆铜板绝缘层导热系数的新方法。该方法操作简单,且测试结果较准确。     

污垢对换热管内三场协同影响的研究

采用数值分析的方法,针对不同结垢厚度圆管进行数值模拟,在层流和湍流2种流动状态下,研究污垢对速度场、温度场、压力场以及三场协同程度的影响.结果表明,速度场、温度场及压力场之间的协同角都会因污垢厚度的变化而改变,从而影响换热管的换热强度及流动功耗,同时影响综合性能换热系数.     

电磁场作用下典型水质参数与污垢热阻关联特性分析

以电磁抑垢动态模拟实验台为基础,分析了磁场强度为0与200 Gs时电磁场对污垢形成过程中电导率、pH值及溶解氧3种水质参数的影响,并运用数理统计方法分析了各水质参数与污垢热阻的关联特性。对其相关分析和偏相关分析的结果表明:无论是否施加电磁场,电导率与污垢热阻的相关系数均最大,pH值次之,溶解氧最小,即电导率对换热器的污垢热阻影响显著;相比未施加电磁场的情况,电磁场处理后各水质参数与污垢热阻的关联程度有所减小。通过对电磁场处理后的污垢热阻与水质参数进行关联分析,为选取参数建立水质参数与污垢热阻之间数学模型及分析电磁抑垢机理、制定有效的防垢抑垢对策提供了实验依据和理论参考。     

方形LPF动力电池在内短路下的热效应分析

为分析对流换热系数、热辐射、外壳厚度及导热系数对磷酸铁锂(LPF)动力电池散热能力的影响,以60 Ah方形LPF动力电池为研究对象,建立穿刺实验情况下的电池生热模型,确定模型中的有关参数,建立有限元仿真模型并利用Ansys软件定量地计算温度场。结果表明:提高电池表面对流换热系数和导热系数,可显著提高电池散热能力,热辐射和外壳厚度对电池散热有影响,其中,外壳厚度如何影响电池内部温度场需综合其他因素分析。     

污垢热阻对空冷凝汽器换热面积影响特性研究

根据传热学基本原理,通过迭代计算出换热系数K,进而得到换热面积的数学模型。并以某600 MW直接空冷机组为例,充分考虑污垢热阻对换热面积的影响,得到对应的变化曲线,对直接空冷凝汽器换热面积的设计计算具有一定的参考价值。     

500kV电力电缆稳态热路模型分析及载流量计算

通过对交流500 kV XLPE电力电缆各层材料进行导热系数测量实验,测得电缆各层材料导热系数随温度的变化曲线及电缆稳态工作温度下各层材料的热阻系数,并对电缆各层材料的热阻进行归并处理,然后按IEC 60287-1-1:2006对敷设于隧道中的交流500 kV电力电缆建立稳态热路模型并进行分析。结果表明:利用稳态热路模型可计算分析电缆各层热阻、外界环境热阻、电缆损耗及电缆温升等,同时得到大截面、五分裂的交流500 kV电力电缆在最高允许工作温度(90℃)下的载流量I为2 543 A。通过温升实验表明,电缆载流量的理论计算值与实验值的误差可控制在5%以内,验证了该模型对电缆载流量预测的准确性。     

300MW直接空冷凝汽器污垢热阻对换热面积影响

根据传热学基本公式Qn=KA△tm,通过迭代计算出换热系数K,进而得到换热面积的数学模型.并以某300 MW直接空冷机组为例,充分考虑污垢热阻对换热面积的影响,得到对应的变化曲线,对直接空冷凝汽器换热面积的设计计算具有一定的参考价值.     

回收烟气余热的特种耐腐蚀塑料换热器的性能分析EI北大核心CSCD

运用特种塑料材料的换热器可以解决烟气余热回收中的低温腐蚀问题,扩大热回收的温度范围。结合1000MW机组烟气余热回收工况,分析了氟塑料管束式换热器和导热塑料翅片管换热器的性能,比较了两者在传热系数、换热面积、换热器体积、流动阻力等方面的差异。尽管氟塑料换热器在传热系数和材料消耗方面具有优势,但翅片管换热器整体体积更小,且管件数量远小于氟塑料换热器。在此基础分析了污垢热阻和材料热导率对翅片管换热器的影响,发现污垢热阻会造成换热器性能20%~30%的变化,材料热导率则需要达到15~20W/（m？K）的阈值,才能实现较好的换热性能。     

回收烟气余热的特种耐腐蚀塑料换热器的性能分析

运用特种塑料材料的换热器可以解决烟气余热回收中的低温腐蚀问题,扩大热回收的温度范围。结合1 000 MW机组烟气余热回收工况,分析了氟塑料管束式换热器和导热塑料翅片管换热器的性能,比较了两者在传热系数、换热面积、换热器体积、流动阻力等方面的差异。尽管氟塑料换热器在传热系数和材料消耗方面具有优势,但翅片管换热器整体体积更小,且管件数量远小于氟塑料换热器。在此基础分析了污垢热阻和材料热导率对翅片管换热器的影响,发现污垢热阻会造成换热器性能20%~30%的变化,材料热导率则需要达到15~20 W/(m?K)的阈值,才能实现较好的换热性能。     

汽轮机轴封中换热计算的探讨

本文通过一维差分计算,研究不同换热计算方法对汽轮机轴封处放热系数及其对转子温度场的影响,推荐了一套考虑蒸汽热物性随蒸汽参数变化的计算公式,导出了内部节点和边界节点处的追赶系数。对K-300-240型汽轮机的实例计算结果表明,在放热系数足够大时,汽轮机转子轴封处传热的主要热阻取决于转子内部的导热热阻,为电厂热疲劳计算使用放热系数的简化公式提供了依据。     

填充型高导热复合材料的有限元仿真研究

为研究微米颗粒填料对填充型高导热复合材料导热性能的影响,本研究构建了填料颗粒随机分布的复合材料有限元模型,分别计算、分析了填料的填充比例、粒径、导热系数、颗粒形状等因素对复合材料导热系数的影响.结果表明:随着填料填充比例提高、填料颗粒长径比增大,复合材料的导热系数明显提高;在不考虑界面热阻和颗粒团聚的情况下填料粒径对导热系数的影响很小;填料自身的导热系数对复合物的导热性能影响很小;在不考虑界面热阻的情况下,能否有效地形成导热通道是决定填充型复合材料导热系数的关键.     

交变电磁场处理下换热器内水质参数与污垢热阻的灰色关联分析

基于自制的电磁抑垢动态模拟实验台,分析不同磁场强度下(0, 100, 150, 200和250Gs)的交变电磁场对碳酸钙溶液污垢热阻、电导率、pH和溶解氧的影响,并运用灰色关联分析法研究了各水质参数与污垢热阻之间的关联特性。研究结果表明:在200Gs磁场强度下,污垢热阻的诱导期最长,达到10000min。说明该磁场强度的交变电磁场对污垢热阻的影响显著;并且,电导率较pH、溶解氧与污垢热阻有更大的关联度,关联度为0.5504。说明相对pH和溶解氧,电导率与污垢热阻的关联性更密切,更能反映污垢热阻的变化。通过对交变电磁场作用下水质参数与污垢热阻进行关联分析,能够为污垢热阻与多水质参数间数学模型的建立选取合适的参数提供理论及实验依据。     

基于热阻分析的管道层流换热机理及强化换热作用研究

传热传质过程的分析对传热传质工作设备的性能改善有重要的指导意义。通过对边界层内热阻的分析，探索管道层流内部对流热阻与导热热阻在边界层内的发展，建立了符合宏观表征的机理模型（R-P模型）。使用该模型分析了在不同雷诺数Re和普朗特数Pr条件下的热阻分布规律，探究了管内层流强化换热的内在机理，并指导扰流结构的优化设计。结果表明，入口段导热作用占主导，完全发展后对流作用占比逐渐增大。Re和Pr影响换热的机理不同：Re增大，换热一定加强；Pr增大，只是增大了对流作用的占比，且在Pr小于1.8范围内，导热热阻始终占主要作用。同时发现，在管道层流添加扰流结构反而会降低换热效果。     

结构对圆形楞涡流发生器CaSO_4污垢特性和综合换热特性的影响

为研究圆形楞涡流发生器结构对换热面污垢和综合换热的影响,分别选取CaSO_4过饱和溶液和去离子水作为流动工质,采用数值模拟方法对布置有圆形楞涡流发生器矩形通道内壁面CaSO_4析晶污垢的沉积特性和综合换热特性进行了研究。分析了在两种不同工质下,圆形楞涡流发生器的楞长、间距和半径分别对矩形通道的污垢热阻Rf值和综合特性R值的影响。研究结果表明,当流动工质为CaSO_4过饱和溶液时,圆形楞涡流发生器的污垢热阻Rf值随着楞长的增加先减小后增大,且在4/8H楞长处出现最小值;而当流动工质为去离子水时,圆形楞涡流发生器的综合特性R值随着楞长的增加先增大后减小,且在4/8H楞长处出现最大值;无论流动工质是CaSO_4过饱和溶液还是去离子水时,污垢热阻Rf值和综合特性R值均随着间距的增大而增大,随着半径的增大而减小。最终,通过综合对比可以认为,当楞长为4/8H、间距在35~50mm、半径在4~5mm时,圆形楞涡流发生器都能保持一个较好的抑垢和综合换热效果。     

二次涂覆法制备高导热铝基覆铜板的研究

为改善高导热铝基覆铜板剥离强度、击穿电压稳定性和绝缘可靠性,通过二次涂覆法在铜箔表面涂覆不同导热填料含量的复合粘结剂,制得一种高导热铝基覆铜板,并与一次涂覆法制备的高导热铝基覆铜板进行性能对比分析。结果表明:两种涂覆方法制备的高导热铝基覆铜板的绝缘层中填料分散均匀,其导热系数和热阻差异较小,都能通过288℃极限(带铜)浸锡和PCT测试;采用二次涂覆法制备的高导热铝基覆铜板的剥离强度和耐电压值均比一次涂覆法的有较大的提高。     

板管蒸发器换热性能CFD仿真及综合试验研究

通过CFD对板管蒸发器传热过程进行仿真分析,综合多方面试验参数,研究分析其性能及工艺性。本文重点研究了胶导热系数和胶厚度对板管蒸发器的传热性能影响,胶粘接强度、防腐工艺要求的试验方法。针对CFD分析结果,选择性地实物验证,试验数据证明,与CFD仿真分析基本一致。结果表明,胶导热系数应大于0.8W/(m·K),胶厚度为0.3~0.4mm,满足浸漆管粘接强度,防腐性能提高。