纳米孔隙空间内气体分子平均自由程变化规律

以Zeng等提出的纳米孔隙内气体分子平均自由程模型为基础,考虑材料的微观结构特点,结合纳米小球堆积构成的杆状立方阵列结构,对纳米孔隙空间内的气体分子平均自由程的影响因素、影响机理及变化规律进行了分析。研究结果表明纳米孔材料的微观结构特征与材料的密度和比表面积直接相关,纳米孔隙空间内的气体分子平均自由程随着比表面积和密度的增加而降低,具有相对高的比表面积和密度更有利于进一步限制纳米孔中的气相导热。p=104 Pa和p=4×105 Pa是两个拐点压力,当p104 Pa时,气体分子平均自由程就不再随着压力的降低而发生变化,当p4×105 Pa时,纳米孔隙对气体分子自由运动的限制作用就可忽略。随着温度的升高,纳米孔隙空间中的气体分子平均自由程在升高,但升高幅度逐渐降低。     

自润湿液体过冷核态沸腾射液流现象分析

对比去离子水和应用具有自润湿特性的正丁醇水溶液,进行Marangoni效应对微加热面汽泡行为影响的研究。通过高速摄像技术观测到了去离子水中的泡顶射液流和正丁醇溶液中的多射液流现象。相应的数值模拟表明,Marangoni效应引起过冷去离子水从过热表面向泡顶流动,而引起正丁醇溶液向相反方向流动,即过冷溶液流向过热表面。多射液流现象持续时间比去离子水的长,还可引起泡底微液层的瞬时紊乱现象。多射液流现象发生时,汽泡附近的温度梯度较大,而速度梯度则接近垂直于加热表面。正丁醇溶液的模拟结果与实验观测一致,表明表面张力及所引起的Marangoni效应对分析不同流体的过冷核态沸腾机理至关重要。     

直接空冷单元空气流场优化

直接空冷系统空冷单元空气流场具有明显的旋转上升特点,且呈中心对称分布,使空冷单元翅片管束的冷却空气流量分配极不均匀,翅片管束传热面利用效率低,空冷凝汽器流动传热性能差。对此,利用CFD软件,对直接空冷单元内部的空气动力学特性进行研究,发现,由于风机出口流通面积的突变,在空冷单元底部形成了流动死区和涡流,在单元中心形成了严重的回流,导致流动阻力增加,阻碍了风机出口冷却空气向翅片管束方向的顺利流动。为此,提出4种导流方案,对4种导流方案的空冷单元热力性能进行研究。结果表明,经过空冷单元内冷却空气导流后,空气流场得到优化,管束表面流量和温度场更为均匀,空冷单元流动传热性能得到了改善。4种导流方案中,方案3的效果最为显著。     

火电站直接空冷凝汽器积灰监测

火电站直接空冷凝汽器积灰是影响传热性能的重要因素,研究直接空冷凝汽器积灰对传热性能的影响规律并提出监测措施具有重要意义。通过分析汽轮机背压与汽轮机排汽量、冷却空气流量、凝汽器传热系数、凝汽器总传热面积以及环境温度之间的关系,得到了空冷凝汽器在维持汽轮机排汽量和冷却空气量不变时,汽轮机背压和传热系数之间的关系以及凝汽器积灰对汽轮机背压的影响。研究表明:凝汽器积灰会导致凝汽器传热系数降低,汽轮机背压升高,机组运行经济性下降。设计工况下,当蛇形翅片扁平管结构凝汽器积灰厚度达到1.2 mm时,汽轮机背压将增加50%左右。通过监测空冷机组运行过程中汽轮机背压的变化,可预报积灰的程度,为直接空冷凝汽器清洗提供一定的理论依据。     

供热空冷机组汽动泵运行的可行性研究

针对供热空冷机组(尤其是进行过供热改造的凝汽式空冷机组)普遍存在供热抽汽压力过高的状况,提出了在供热期内将供热抽汽流引进背压汽轮机,先驱动给水泵再进行供热运行模式,并以山西某电厂实际机组为例,编写计算程序分别进行额定工况和变工况下排汽压力和供热抽汽量的校核计算。结果表明:以热网加热器作为驱动给水泵背压机的冷源,背压机功率输出稳定,能够满足给水泵的功率需求且不影响供热过程。与电动泵运行模式进行经济性对比,汽动泵运行具有良好的经济效果,在额定主蒸汽量下,机组净热耗降低约182 kJ/kWh,投资回收期计算显示,采用所述模型运行,约3年即可回收全部的改造费用和设备投资。     

熔盐燃料电池堆温度场的数值分析

通过研究熔融碳酸盐燃料电池的传热传质和电化学反应机理,根据质能守恒原理建立了电堆的稳态温度模型。模型考虑了辐射换热、转换反应及组分动量的变化。求解传质方程时对电流密度做了一阶假设。结果表明顺流型熔融碳酸盐燃料电池堆的最高温度在电堆中间和出口部分;入口气流温度、阴极利用率和电流密度是影响电堆温度的主要因素。     

我国火力发电用水情况预测及节水技术发展分析

在对我国火力发电用水现状进行调查的基础上,主要预测分析了未来的用水方案。在对我国经济发展和电力需求进行预测的基础上,提出了5种可行的火力发电发展方案,并针对每种方案的用水情况进行了分析研究。结果表明,如果没有较大调整,未来20年火力发电的用水量增加率不会很大(增加约15%~20%),但耗水量增长巨大,将在2008年基础上至少增加2.6倍。在这一预测中,考虑了较多因素,如可再生能源发电和核能发电得到了充分发展,直流冷却火力发电形式逐渐被取缔,空冷技术以及大容量高参数机组得以大量建设。为了解决火力发电用水问题,未来应加快节水技术的开发和应用,文中同时对一些潜在的节水技术进行了分析和展望。     

直接空冷风机集群运行特性试验研究

构建了与300 MW空冷机组空冷岛物理相似的风机组试验系统,分别在转速为600、800 r/min下测量风机组中间列各台风机的入口壁面静压和总压,得出每台风机的风流量及其集群因子,并与单台风机运行时的参数进行对比.结果表明:风机集群运行时,集群效应与风机转速有关,转速越大其受临近区域其它风机的影响越显著;风机组中不同位置的风机集群因子的变化呈现一定的规律,处于中心区域的风机集群因子较大,说明其受集群效应的影响较小,处于边缘区域的风机受到进口空气流场变形的作用,集群因子较小;随着风机集群运行规模增加,集群效应对风机性能的影响会更加明显.     

直接空冷风机进口空气流动特性

直接空冷风机数十台集群运行,掌握其运行特性,对空冷系统的设计、运行具有指导意义.在空冷风机集群效应中,风机进口空气流动特性又是影响集群运行的关键因素之一.文中从数值模拟和模型实验2个角度探讨了空冷风机(群)进口流动特性.研究结果表明,单台风机运行时,由于进气角度过大.最外侧出现速度较小区.当有风机抢风时,这一情况改善,但最外侧的风机进气条件不好,这是产生风机群集群效应时最外侧风机流量偏小的原因之一.文中提出位置系数的概念,并用位置系数分析了6台风机同时运行时的进口空气流动特性,为进一步揭示风机群的运行规律提供参考.     

超导磁体系统产生的磁场作用下的微重力环境

超导磁体系统产生的磁场力可抑制晶体生长过程中的自然对流,从而提高晶体结晶质量。通过理论分析,得到了实现微重力环境所要求的磁场强度分布。针对特定结构的超导磁体系统,数值模拟得到了不同晶体结晶过程中自然对流完全抑止所需要的线圈电流密度,以及工作空间内的磁场强度和磁加速度。以圆筒内水的自然对流为例,分别得到了重力作用下的流场和温度场,以及超导磁体系统微重力区内的流场和温度场。结果表明:通过特定的超导磁体结构和不同电流密度,可实现不同晶体结晶过程的微重力环境,达到抑止自然对流的目的。