两种柱形涡流发生器CaSO_4析晶污垢特性实验研究

为得到涡流发生器污垢规律,采用质量浓度为2 100mg/L的硫酸钙过饱和溶液进行了传热过程中的污垢生成实验,并通过离线称重法得到了装有涡流发生器试片表面单位面积污垢沉积量生长曲线.结果表明：涡流发生器直径和排列间距对壁面污垢沉积量有显著影响.当涡流发生器直径（4mm）一定时,试片表面单位面积污垢沉积量均随着涡流发生器排列间距的增大而增加;在排列间距（10mm）一定时,污垢沉积量随着涡流发生器尺寸的增大而减少.     

运行工况对圆形楞涡流发生器CaSO4污垢特性的影响

为了研究运行工况对圆形楞涡流发生器CaSO4污垢特性的影响。采用数值模拟方法研究了布置圆形楞涡流发生器矩形通道内壁面CaSO4析晶污垢的沉积过程。主要分析了CaSO4溶液的浓度、壁面温度、入口速度和入口温度对污垢沉积率、剥蚀率和污垢热阻的影响。结果表明,随入口速度的增大沉积率和剥蚀率均增大,而污垢热阻值降低。随着壁面温度的增大沉积率、剥蚀率和污垢热阻均增大。随工质浓度的增大沉积率、剥蚀率和污垢热阻也是均增大。随入口温度的增大沉积率、剥蚀率和污垢热阻却基本不变。     

圆管内三角翼涡流发生器CaCO3污垢特性

采用CFD软件模拟研究管内三角翼涡流发生器CaCO_3污垢特性,考察涡流发生器排列间距、攻角、翼长及夹角对污垢热阻的影响。结果表明,在涡流发生器翼片两侧产生2个对称的运动方向相反的涡旋,且装有涡流发生器的强化管的污垢热阻小于光管的污垢热阻,说明涡流发生器对壁面边界层的扰动可有效抑制污垢的沉积。渐近污垢热阻随间距的增加而增大,且增速逐渐变缓;渐近污垢热阻在攻角小于90°时,随攻角的增加而增大,在攻角大于90°时,随攻角的增加而减小;渐近污垢热阻随翼长的增加而减小,且减小的速度逐渐增大;渐进污垢热阻随夹角的增加而减小,且减小趋势逐渐变缓。     

翼型涡流发生器对析晶污垢抑制特性的模拟研究

为研究翼型涡流发生器的结构对析晶污垢沉积的影响,利用数值模拟的方法研究在改变其间距、攻角和翼型的情况下,污垢沉积的变化情况。通过引入抑垢率的计算,来表征涡流发生器的抑垢特性。根据实验得出的光片单位面积污垢沉积量与模拟光片得出结果对比,说明验证模拟方法的可行性。通过模拟研究发现在两种攻角下,间距与抑垢率之间的变化关系相同。当间距为10至60mm时,抑垢率随间距的增加而减小。当间距为60至80mm时,则是反向变化。在相同攻角下,流动方向投影面积与抑垢率之间呈现同相变化。投影面积的影响效果与间距相关。     

半球形涡流发生器CaCO_3污垢沉积特性实验研究

实验研究了矩形通道内半球形涡流发生器CaCO3污垢的沉积特性。采用直接称重法,通过改变球凸的截面直径(D=5、6和7 mm)和排列间距(S=10、15和20 mm)这两种结构参数,得出试片单位面积的结垢量,计算出抑垢率,从而分别绘制出随时间变化试片单位面积增重量和抑垢率的变化规律曲线。结果表明:与平板相比,带有球窝/球凸的试片单位面积增重量及污垢生长渐近值明显减小;当单一考察排列间距对结垢量的影响时,排列间距15 mm为实验范围内的最优布置间距,此间距下其试片单位面积结垢量最少,抑垢效果最佳;若只改变截面直径时,随着球凸截面直径的增大,试片单位面积结垢量呈现出先减小后增大的趋势,在实验范围内球凸直径为6 mm时其抑垢效果最好。     

基于格子Boltzmann方法的微通道受热表面析晶污垢模拟

针对现有的污垢析晶沉积模型不能有效模拟真实污垢生长的问题,建立了一种引入析晶沉积动力学模型的多物理场耦合数值模型。模型基于格子Boltzmann方法和有限差分方法,模拟了微通道非等温热表面上近壁面处的沉积物溶质质量浓度分布和污垢生长过程,研究了流速、壁温和沉积物溶质质量浓度对微通道热表面污垢析晶沉积的影响。结果表明：沉积初始时刻流速和壁温对近壁面沉积物溶质质量浓度分布具有不同程度的影响,随着污垢不断生长,污垢-流体界面处的析晶沉积速率减小;相比于流速,沉积物溶质质量浓度对污垢热阻的影响更为显著。     

静止流体中颗粒污垢沉积模型数值模拟

为了研究静止流体中颗粒污垢沉积规律,基于固液两相流理论以及扩散理论建立了颗粒沉积模型,采取数值模拟的办法,分析研究了颗粒沉积速度、浓度及沉积量随沉积过程的变化,得到了适用于粒径大于5μm的颗粒沉积规律:颗粒沉积速度、浓度以及沉积量均呈现渐进型趋势,颗粒最终以恒定的沉降速度沉底;越靠近底端,沉积时间越短;越靠近表面浓度变化越快。分析对比模拟值与实验值,在误差允许的范围内认为两者吻合较好。     

矩形通道中不同楞型涡流发生器的CaSO4污垢特性

为研究不同楞型涡流发生器的污垢特性,对安装有相同长宽高的圆形楞、矩形楞和三角楞三种涡流发生器的矩形通道进行了模拟研究。在入口温度不变的情况下,分别考察了工质流速、质量浓度以及壁面温度对三种涡流发生器污垢特性的影响。结果表明:三种涡流发生器的污垢热阻都具有相同的变化趋势。随着速度、质量浓度和壁温的增大,污垢热阻达到平衡的时间越来越短。污垢热阻随着流体速度的增大而减小,随着工质质量浓度的增加而变大,随着壁面温度的升高而增大。在相同的工况条件下通过对比三种涡流发生器可知,装有圆形楞涡流发生器的通道内污垢热阻渐近值最大,矩形楞次之,三角楞最小。     

不同工况下冲孔矩形翼涡流发生器的纳米氧化镁颗粒污垢特性

为了研究不同工况情况下冲孔矩形翼涡流发生器的纳米氧化镁颗粒的污垢特性,通过实验对比了冲孔矩形翼涡流发生器和未冲孔矩形翼涡流发生器的污垢特性,探讨了水浴温度、工质质量浓度及工质流速对颗粒污垢的影响。实验结果表明:相同工况下,冲孔矩形翼涡流发生器较未冲孔涡流发生器具有更优的抑垢效果;随着水浴温度的升高,污垢热阻渐近值增加,而且结垢速率也增大;污垢热阻渐近值随着工质质量浓度的增加而增大,结垢速率有略微提升;随着工质流速的增大,污垢热阻渐近值和结垢速率均降低。     

钛管CaCO_3污垢特性的实验研究

实验研究了钛管的污垢特性,并和不锈钢管、紫铜光管的污垢特性进行了比较.结果表明,钛管的污垢诱导期随着浓度的增大而增大,随着流速的增大而减小;但污垢热阻值随着浓度和流速的变化规律较复杂.在同种工况下,钛管的诱导期比不锈钢管短、却比铜管长,污垢热阻渐近值比铜管小、却比不锈钢管大,说明了钛管的抗垢性能虽好于铜管,但比不锈钢管差.     

对管式换热器黏液形成菌生物污垢特性的实验研究

为了探讨黏液形成菌在管式换热器中的污垢特性,以某电厂循环冷却塔塔底黏泥中分离纯化后得出的黏液形成菌为研究对象,利用污垢动态模拟实验系统,采用对比实验的研究方法得到了不同入口温度、流速及体积浓度条件下黏液形成菌在不锈钢光管换热器中的污垢特性。结果表明:黏液形成菌的结垢过程存在诱导期。随着入口温度的升高,诱导期缩短,污垢热阻达到渐近值所需时间减少。在实验温度范围内,入口温度为30℃时污垢热阻渐近值最大,35℃时次之,25℃时最小;随着流速的增加,污垢热阻达到渐近值所需时间减少,污垢热阻渐近值减小;随着体积浓度的增加,诱导期会延长,结垢速率加快,污垢热阻渐近值增大。     

煤粉粒径对密相气力输送流型影响的数值模拟

针对目前密相气力输送数值模拟过程中所存在的关键问题,提出了一种描述固相内部相互作用对颗粒运动影响的数学模型,采用该模型能够对稠密气固两相流动(乃至颗粒发生大量沉积的情况)进行数值模拟.新模型在离散颗粒模型的基础上,通过描述颗粒所在局部空间的固相浓度及颗粒群运动特征所建立,使其既能够模拟悬浮流动的稀相颗粒运动,又能模拟管内出现堆积情况的密相气固两相流.利用所建立的数学模型对高压密相煤粉气力输送的颗粒流动过程进行了数值模拟.模拟结果显示,随着颗粒粒径增大,粉体密相气力输送流型从沉积层流变化为沙丘流,进而演变成栓塞流的演变过程,并结合实验验证了典型的栓塞流、沙丘流等流型特征;并且平均栓塞长度随着粒径的增大而减小,而随着粉体粒径的增大,输送管道中固相容积份额则整体上呈增大趋势.     

结构参数对圆柱孔簇腔式吸热器光学性能的影响研究

文章基于SolidWorks软件建立了圆柱孔簇腔式吸热器的物理、光学模型,然后利用Optisworks软件对该吸热器内壁的能流分布情况进行仿真,最后根据模拟结果研究了圆柱孔簇的结构参数对该吸热器的光学效率及其内壁能流分布情况的影响。分析结果表明:圆柱孔长度是吸热器内壁能流峰值的主要决定因素,圆柱孔长度对吸热器的光学效率无显著影响;吸热器内壁能流随着圆柱孔间距的增大而逐渐减小;吸热器中心圆柱孔内壁能流随着圆柱孔半径的增大而增大,吸热器第二层圆柱孔内壁能流随着圆柱孔半径的增大而减小;吸热器的光学效率随着圆柱孔间距的增大而减小,随着圆柱孔半径的增大而增大。     

人字形波纹板传热与阻力特性的数值模拟和试验研究

对板式低温多效海水淡化技术中的人字形波纹板式换热器进行了单相流换热试验和数值模拟,试验结果表明其换热系数较高,在低Re数下就能达到3000 W/(m~2·K)以上。通过建立三维模型,运用CFD软件对人字形波纹板内部的传热及阻力特性进行数值模拟,研究了波纹倾角β、波高h和波纹间距λ对人字板传热以及流动阻力的影响,模拟结果与试验值误差都在15%以内。数值模拟结果表明,波纹倾角从30°增大到60°,传热因子j约提高60%,继续增大波纹倾角,传热因子反而降低,摩擦因子f随着波纹倾角的增大而增大;波高从3 mm增大到6 mm,传热因子j约提高5%,但摩擦因子f增大1倍;波纹间距从5 mm增大到20 mm,传热因子j约降低30%,但同时摩擦因子f降低70%。建议板式低温多效海水淡化系统的板型参数:波纹倾角60°,波高3~4 mm,波纹间距15~20 mm。     

柴油机DPF流场压降及微粒沉积特性数值模拟

运用AVL-FIRE软件建立柴油机微粒捕集器(DPF)三维模型,模拟柴油机微粒捕集器内部压降和微粒沉积特性.针对DPF不同排气流量、进口温度、微粒沉积量及分布类型,对DPF压降特性进行模拟,并着重研究非对称孔结构(ACT)和灰分沉积量及分布形式对DPF压降和微粒沉积特性的影响.结果表明:随着DPF排气流量、进口温度、微粒沉积量和灰分沉积量的增加,DPF的压降增大,且DPF压降变化与进口温度呈非线性关系;沿DPF轴线方向,微粒沉积量呈先减小后增大趋势;"逐渐减少"型微粒分布形式压降损失较小,且再生速率较快.灰分在壁面上的层状分布对DPF压降和微粒沉积影响较大;非对称孔结构有利于降低DPF压降和提高微粒沉积能力,从而延长DPF寿命.     

湿式电除尘器充电模型建立与收集效率的数值研究

本研究采用有限体积法对湿式电除尘器内部颗粒运动轨迹和颗粒收集效率进行了计算,利用某330 MW燃煤发电机组湿式电除尘器的实验数据来建立其颗粒充电模型,并分析不同循环水量下的颗粒收集效率。应用欧拉多相流方法计算气液两相流,结合DPM(离散相模型)追踪离子轨迹来模拟湿式电除尘器内部三相流动。结果显示,数值计算模型与实验数据匹配程度较好,能一定程度上体现湿式电除尘器内部特性。研究发现,在一定范围内随着循环水量的增加,收集效率随之增大;同时发现,在高循环水量的情况下,收集效率随着粒径的增大而增大;但是,在低循环水量下,随着粒径增大,收集效率下降,然后随着粒径的增大而升高。     

二维T型微通道内液滴生成的数值模拟

采用Fluent中"流体体积"模型对二维T型微通道内液滴的生成进行了数值模拟,考察了连续相毛细数、流量比、黏性比对液滴尺寸和液滴间距的影响,与实验结果进行了对比,吻合较好。计算结果表明,液滴长度随毛细数增大而减小且存在幂率关系,随流量比的增大而线性增大,随黏性比增大而略微增大且无明显函数关系;此外,液滴间距随毛细数增大而线性增大,随流量比增大而减小且存在幂率关系,随黏性比增大而略微增大且无明显函数关系。     

风轮间距与相位角对双风轮风力机功率特性的影响

采用雷诺平均N-S方程和滑移网格建立双风轮风力机气动特性分析模型,将风力机叶片压力分布和功率特性计算值与实验值进行对比,并分析双风轮间距和相位角对风力机功率特性的影响规律。结果表明:前风轮的输出功率基本不受风轮间距的影响,后风轮的输出功率随风轮间距的增大而减小,且降幅逐渐增大;随着风轮相位角的增大,前风轮的输出功率先减小后增大,后风轮的输出功率先增大后减小;当风轮相位角为30°和75°时,双风轮风力机总输出功率分别达到最大值和最小值。     

基于VB和MATLAB的同心圆热管传热分析与结构优化

建立同心圆热管结构参数计算模型,运用VB和MATLAB软件,并与自编程序相结合,分析同心圆热管传热特性。研究结果表明:单根热管外壁换热系数随着翅片间距的增大而增加,但翅片间距越大,其翅片传热面积越小,翅片间距须大于相邻两翅表面间流体的流动边界厚度之和。凝结换热系数随内管径的增大而减小。经计算,模拟同心圆热管的最佳充液率为43.2%。     

氢在单壁碳纳米管中吸附的计算机模拟

采用巨正则系综蒙特卡罗(Grand Canonical Ensemble Monte Carlo，GCEMC)方法模拟了不同结构参数(管径和管间距)的单壁碳纳米管在不同操作工况(温度和压力)下的吸附储氢性能。由计算结果发现，在不同管间距的情况下，不同的管径对吸附性能的影响不同：在管间距较小的情况下，吸附储氢重量百分比和体积百分比均随管径的增大而增大；在管间距较大的情况下，吸附储氢的体积百分比却随管径的增大而减小。在不同的操作工况下，存在一个最优的管间距，能使吸附储氢的体积百分比达到最大值。通过模拟，得到77K下最接近DOE能量密度标准的碳纳米管结构参数和操作工况。