烟羽消白冷凝器的设计与实验研究

湿法脱硫燃煤电厂烟气中含有大量的水蒸气,形成具有视觉污染的白色烟羽。在脱硫塔后加装烟气冷凝器,可以消除白色烟羽、回收大量水资源,同时还可以进一步降低烟气中的污染物含量。针对Colburn-Hougen方法传质方程中j因子需要通过查表来获得的繁琐性,基于菲克定律和传热传质类比定律,推导出了一个传质系数Kv。利用获得的Kv,采取逐段计算的方法设计了烟气冷凝器,并进行了实验验证。结果表明:设计计算结果与实验结果非常接近,可以采用Kv计算水蒸气的冷凝速率,采用逐段计算方法设计烟气冷凝器。     

棕榈酸甲酯及棕榈酸乙酯高温热物理性质的研究

为了获取两种脂肪酸酯类燃料棕榈酸甲酯和棕榈酸乙酯的热物理性质,并为将其作为燃料和燃料添加剂提供理论和试验数据支持,利用表面光散射法、振动管法和全反射法在较宽温区下分别研究了两种棕榈酸酯类的表面张力、黏度、密度和折射率。密度和折射率数据分别关联成了温度的多项式和线性函数,棕榈酸甲酯和棕榈酸乙酯的密度试验值与方程计算值平均绝对偏差分别为0.033%和0.013%,折射率试验值与方程计算平均偏差均为0.004%;黏度数据关联成了温度倒数的多项式,棕榈酸甲酯和棕榈酸乙酯的试验值与方程计算值平均绝对偏差分别为1.76%和2.30%;表面张力数据利用了van der Waals方程进行关联,棕榈酸甲酯和棕榈酸乙酯的试验值与方程计算值平均绝对偏差分别为0.86%和1.70%。     

CPA方程计算醇、水的比热容性质

针对立方型附加缔合项(CPA)状态方程(EoS)对比热容的计算精度不高的问题,采用11种包含不同性质的参数计算方法研究了CPA方程对极性缔合流体甲醇、乙醇、水比热容的计算精度。计算结果表明：不考虑比热容时,CPA方程的参数计算必须考虑蒸汽压性质,且蒸汽压计算精度越高,方程对液相比热容的预测精度越高;在参数计算中加入比热容后,CPA方程无法同时准确描述所有比热容性质,其中对液相比定压热容的计算精度最高;在参数计算过程中比热容性质只考虑液相比定压热容时,方程对蒸汽压、各相密度及液相比定压热容的平均绝对相对偏差都在3%及以内。     

70 MPa Ⅲ型车载储氢气瓶充氢过程的热力学响应特性模拟

大容量高压车载储氢气瓶充氢过程的热力学响应特性是氢燃料电池汽车氢气安全充注亟需解决的关键问题。采用CFD模型,对70 MPa Ⅲ型车载储氢气瓶在不同长径比、充氢速率、气瓶初始压力、气源温度条件下充氢过程的热力学响应特性进行模拟。结果表明,在高压下氢气不可视为理想气体;重力对充氢过程的影响不能忽略;容积100 L储氢气瓶的最佳长径比为3.55;气源温度对充氢过程的影响最为显著,其次是气瓶初始压力与充氢速率,与热力学分析获得的结论类似。     

高湿烟气中SO3酸雾气溶胶监测方法研究

提出了一种适用于高湿烟气中SO3酸雾气溶胶监测方法。利用SO3酸雾气溶胶生成系统及控制冷凝法采样装置，对不同采样流速、水浴温度、采样枪温度、改进装置和SO3浓度等采样条件下的SO3酸雾气溶胶收集率进行了实验研究。结果表明：使用控制冷凝法对SO3酸雾气溶胶进行监测时，采样流速为4 L/min较为适宜，水浴温度应在70~80℃内，采样枪温度应高于酸露点温度；加装冲击式吸收瓶对控制冷凝法具有较好的改进效果；SO3浓度的增加导致SO3酸雾气溶胶收集率明显下降。控制冷凝法监测结果修正后可保证修正值与实际值之间的误差在5%以内。     

烟气冷凝器换热特性实验研究

天然气燃烧产生的烟气中含有大量的水蒸气,回收烟气中的余热可以提高天然气的热利用率。为了研究烟气冷凝器在变工况下的对流冷凝换热特性,采用湿空气模拟天然气燃烧产生的烟气,实验研究了不同水蒸气含量、冷却水进口温度和流量、湿空气进口温度和流量对冷凝器凝结水率、平均对流换热系数以及沿程温度的影响,并根据实验数据拟合了对流冷凝传热的准则关联式。结果表明：烟气进口的相对湿度和冷却水的进口温度对烟气冷凝器对流冷凝换热特性的影响最大;拟合的传热关联式与实验的误差在20%以内,为天然气烟气冷凝器的设计提供了依据。     

微圆柱阵微通道内沸腾换热及气泡运动特性研究

基于流体体积(VOF)模型对恒定热流密度下的微圆柱阵通道内的流动沸腾换热特性展开数值研究,并利用几何重构法捕捉气液两相界面迁移变化,研究了流道内流速的分布和微圆柱高度对气泡分布、沸腾换热性能及沸腾不稳定性的影响。结果表明:微圆柱的存在增加了气泡核化点密度;气泡运动增加了工质与加热壁面接触的可能性;微圆柱高度较低时,易发生气塞现象,加热面散热不均导致局部异常过热,换热性能下降;微圆柱阵通过阻碍气泡反向流动来降低沸腾不稳定性,但微圆柱高度过高会造成换热系统振荡,影响传热可靠性。     

HFE7100和HFE7500的热物理性质

为了获得氢氟醚HFE7100、HFE7500的热物理性质参数,补充现有数据不足,为其作为电子元器件的冷却介质、工业清洗剂等工程应用提供技术支持,利用瞬态热线法测量了常压下HFE7100和HFE7500的热导率,并用表面光散射法测量了HFE7100和HFE7500的液相黏度和表面张力。HFE7100和HFE7500的热导率和液相黏度均关联成温度的多项式函数,HFE7100热导率和黏度的实验值和关联式的平均绝对偏差分别为0.37%和1.19%,HFE7500热导率和黏度的实验值和关联式的平均绝对偏差分别0.08%和1.10%。利用改进的van der Waals关联表面张力和温度的关系,HFE7100和HFE7500的表面张力的实验值和关联式的平均绝对偏差分别为0.03 mN·m^-1和0.02 mN·m^-1。获得的HFE7100和HFE7500的热导率、黏度和表面张力实验数据及方程,可为其工程应用提出数据支持。     

车载高压氢气分级充注系统的设计与模拟

研究单级氢气充注时,氢气充注速率、初始温度和压力对氢气终了温度的影响。通过调用NIST REFPROP 中标准氢状态方程,模拟氢气在充注过程温度、压力、充注率等参数的变化。设计和模拟两级和三级氢气充注系统。结果表明：多级充注时,存在最佳的中间压力,使得充灌终了氢气温度最低,且增加级数可降低终了氢气温度。最后,对多级充注系统的能耗进行分析,结果表明随着级数的增加,系统的总能耗降低。     

基于改进相变模型的重力热管传热特性数值模拟EI北大核心CSCD

基于改进相变模型和工质饱和蒸汽压关系式对重力热管相变传热过程进行数值模拟,通过与文献结果和该文实验数据的对比,分析了冷凝过程质量转换时间松弛因子(冷凝系数)和相变判据对模拟结果的影响。结果表明:通过对冷凝系数的优化促进了热管启动过程的热质平衡,合理控制冷凝系数的变化速率可显著降低计算域质量偏差,并提高管壁温度模拟精度;饱和温度对热管蒸发段壁面温度影响最大,对冷凝段壁面温度影响最小,同等条件下低于合理取值的饱和温度将导致更大的管壁温度模拟偏差;采用工质饱和蒸汽压关系式作为相变判据能获得合理的饱和温度,模拟结果与实验值具有良好的一致性;基于改进模型的数值模拟结果直观再现了热管内部相变传热传质过程。结果可为热管相变传热数值模型的优化改进提供指导,有助于加深对热管内部传热机理的认识。