微通道分流弹状流的界面过程及压力演变规律

弹状流分流不仅能调控两相流流型从而强化传热,同时也是生物化工、制药行业的传统过程。针对壁面微通道分流液相、调控两相流型的过程进行数值模拟,获得局部参数变化规律,是获得两相流流型演变机理的基础。采用VOF模型耦合动态自适应网格精准追踪气液界面,模拟气液界面在分液口的界面运动;获得轴向及壁面静压、动压的演变规律。通过模拟可知微通道分流弹状流的关键是气弹在分液口的类活塞运动;同时由于界面拉普拉斯压力差的存在,弹状流压降具有不连续性;且此不连续压力随气弹在分液口的类活塞运动具有周期波动性。而弹状流液桥部分的局部压降是影响总压降的关键;近气弹头部的液相区压降显著,近气弹尾部的液相区域由于液速降低其压降明显衰弱;此为弹状流有别于其他两相流流型的压降特点。     

尿素法SNCR对大型电站煤粉锅炉运行影响的工业试验

在660MW超临界W火焰锅炉上开展了工业试验,研究了尿素法选择性非催化还原脱硝（SNCR）投运对锅炉热效率、NO _x 排放、SCR入口烟道截面NO _x 分布及炉内烟气温度的影响。结果表明：SNCR系统喷入炉内的水汽化吸热是导致锅炉热效率降低的主要原因,喷入炉内水流量增加1.0t/h,锅炉热效率降低约0.05个百分点;稀释水流量影响尿素溶液在炉内的雾化和分配效果,在尿素用量相同条件下适当增加稀释水流量,SNCR脱硝效率会显著提高;相对于试验负荷下约2400t/h的烟气流量,SNCR喷入炉内的尿素溶液流量相对较少（占0.2%~0.5%）,因此,对炉内烟气温度影响并不明显。在一定范围内调整稀释水和尿素溶液流量对SCR入口烟道截面NO _x 分布的影响并不明显,但是过低的稀释水流量会影响炉内尿素混合效果,进而影响SCR入口NO _x 浓度在烟道截面深度方向上分布的均匀性。     

超浸润性金属丝网的制备及工艺优化

为拓展三维丝网的应用,强化其微结构作用效果;通过采用直接氧化法和液相、气相沉积成功制备超浸润性Cu丝网(200PPI)。利用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、接触角仪及高速摄像分别对丝网的结构、形貌及浸润性进行表征,并获得膜层的最佳制备工艺。结果表明:曲面丝线上的超亲水膜层呈现为单层微米尺度的刀片花结构,液滴在此表面上的铺展速率可达3.5m/s;经液相、气相沉积方法对其氟化处理后,超亲水丝网成功改性为超疏水丝网;并证明试样在96℃氧化液中氧化15min、液相沉积30min、180℃下热处理20min可获得大于150°的超疏水性能。     

350 MW“W”型火焰锅炉全烧神华烟煤改造技术研究

以某电厂W型火焰锅炉为研究对象,针对锅炉燃用煤种由无烟煤变成烟煤进行设备改造技术研究。掺烧烟煤试验结果表明,由于神华烟煤与锅炉设计煤种存在较大的差异,以现有的锅炉及辅机设备全部燃烧神华烟煤存在严重影响机组运行安全性和经济性的问题。针对全燃神华烟煤存在的问题制定改造方案,包括：制粉系统改造、燃烧系统改造、高温受热面改造、水冷壁改造、一次风机改造等。采用该方案可实现安全、经济、稳定的全燃神华烟煤,且省煤器出口NO_x排放浓度控制在360 mg/Nm³(6%O₂,标态干基)以下,低负荷稳燃达到30%BRL负荷,改造后锅炉效率不低于93.0%。     

单晶硅表面池沸腾可视化测量及数据分析

针对核态沸腾过程,利用高速摄像机和红外热成像设备对光滑、微坑、均匀微柱和槽型微柱四种不同单晶硅表面的沸腾现象进行了在线可视观测,获得了各表面气泡动力学演变过程及局部温度演变规律,揭露了基于动力学过程的沸腾强化机理。由沸腾曲线可知,光滑硅表面,沸腾起始过热度为6℃,而三种微结构表面,起沸过热度为3～4℃;同时,微坑、槽型微柱和均匀微柱表面核态沸腾的CHF较光滑表面分别提高了109%、129%和140%。动力学演变过程则证明了微坑的存在为核化沸腾提供了核化点,有效降低了核化能垒、缩短了壁面蓄能阶段的时长。微柱的存在大幅度增加了气泡核化密度,减小了脱离直径,缩短了脱离时间,促进了沸腾表面温度的均匀化。     

单晶硅表面池沸腾可视化测量及数据分析

针对核态沸腾过程,利用高速摄像机和红外热成像设备对光滑、微坑、均匀微柱和槽型微柱四种不同单晶硅表面的沸腾现象进行了在线可视观测,获得了各表面气泡动力学演变过程及局部温度演变规律,揭露了基于动力学过程的沸腾强化机理。由沸腾曲线可知,光滑硅表面,沸腾起始过热度为6℃,而三种微结构表面,起沸过热度为3～4℃;同时,微坑、槽型微柱和均匀微柱表面核态沸腾的CHF较光滑表面分别提高了109%、129%和140%。动力学演变过程则证明了微坑的存在为核化沸腾提供了核化点,有效降低了核化能垒、缩短了壁面蓄能阶段的时长。微柱的存在大幅度增加了气泡核化密度,减小了脱离直径,缩短了脱离时间,促进了沸腾表面温度的均匀化。     

金属丝网超亲/疏水性强化气液相界面运动

利用多孔结构进行液体的导流和气液分离是近年来强化传热的研究热点,主要原理是气液固三相界面的受力平衡,固相材料的亲疏水性则是决定微孔内气液固三相界面运动规律的关键因素。针对具有一定亲水性的金属铜网,进行超亲水和超疏水处理;考察多孔结构亲疏水性对相界面以及气液两相分离效果的影响。结果表明,金属铜网具有浸润自相容性;经过亲疏水表面改性后,超亲水性能阻挡气泡的通过;超疏水性能的多孔铜网更易与气体为伍,形成致密气封膜,阻挡液体进犯。静态实验测定多孔丝网的浸润自相容能力,接触角为151°丝网,对液相阻滞力为117.6N·m^-2;接触角为0°的超亲水丝网对气相阻滞力为49N·m^-2,并建立了多孔结构浸润自相容性与分离临界气泡尺寸的数学关联。     

1000MW燃煤锅炉水冷壁局部高温腐蚀原因分析及优化调整

以某1000 MW燃煤机组四角切圆燃烧方式锅炉为研究对象，针对其CD层燃烧器区域水冷壁局部高温腐蚀问题进行原因分析和开展燃烧优化调整。磨煤机粉管一次风速、煤粉细度和二次风配风方式不妥是造成该区域水冷壁高温腐蚀的主要原因。一次风速、煤粉细度、偏置二次风、油层辅助风、底层二次风对水冷壁局部高温腐蚀影响较大，影响量由大到小排序为偏置二次风、底层二次风、油层辅助风、一次风速和煤粉细度。经过优化运行调整，CD层水冷壁壁面CO浓度均低于30000μL/L,大部分低于20000μL/L,H₂S浓度均低于200μL/L,大部分低于100μL/L,大大降低水冷壁高温腐蚀风险。