不同温度冷表面结霜特性研究综述

结霜现象广泛存在于自然界和低温、制冷、航空航天等工程领域。近几十年来,国内外学者通过大量实验和数值模拟研究结霜机理,因为结霜条件不同导致其结论也不尽相同。对普冷、低温及深冷等不同冷表面工况下的霜层生长特性进行了研究,介绍了在不同工况下所观察的霜生长现象,总结了空气温度、湿度、速度及冷表面温度等因素在不同工况下对结霜的影响规律,综述了霜层内传热传质现象的研究现状,并指出在深冷工况下对霜生长的研究是未来研究的重点方向。     

内部导流对空冷单元流动传热特性的影响

通过改变空冷单元内冷却空气流场温度场,可提高空冷凝汽器的传热性能.针对600 MW直接空冷机组空冷凝汽器的典型结构,建立了内部安装空气导流装置的空冷单元冷却空气流动传热过程的物理数学模型.通过CFD模拟获得了冷却空气流场和温度场,分析了不同环境因素影响下加装空气导流装置后空冷单元内空气流动传热特性的变化规律.结果表明:在空冷单元内安装导流装置能提高冷却空气流场的均匀性,降低冷却空气温度,改善空冷凝汽器的运行特性.     

斯特林制冷机采用不同工质应用于冰箱温区的性能研究

基于斯特林冷循环应用于冰箱制冷的优点,对应用于冰箱领域的斯特林制冷机采用氦气、氢气、空气三种不同工质在相应工况下的性能进行了理论分析和实验研究.研究结果表明,斯特林制冷机实际运行过程中要比理想模型复杂得多,且在冰箱制冷温区(-80℃以上),氢气是最佳的选用工质,其次是氦气,空气性能较差.     

火电厂直接空冷凝汽器传热性能实验研究

直接空冷凝汽器的传热性能是火电厂空冷机组优化运行和设计的重要依据.针对实际运行的某典型600 MW直接空冷机组的冷端系统,利用红外热像仪测量了不同空冷凝汽器翅片管束表面的温度分布,并与热电偶测量的温度进行比较分析.发现,受管内蒸汽流向和凝汽器冷却三角内空气流场的综合影响,顺流和逆流凝汽器的壁面温度都表现出从上至下逐渐上升的趋势,为进一步预测凝汽器空气侧流场特性和进行空气侧的传热强化提供了参考;通过实验研究,获得了机组空冷凝汽器单元空气侧传热系数关联式.本文的结果对变工况条件下空冷机组的优化运行以及空冷凝汽器设计的改进具有指导意义.     

MRC装置冷剂量改变时系统动态特性的仿真模型

向混合制冷剂循环(MRC,Mixture Refrigerant Cycle)装置中充注冷剂或冷剂发生泄漏或排放,会改变装置的运行工况。对此规律的研究与掌握,对装置的设计和操作运行有重要的指导意义。基于工艺模拟、质量守恒及装置的内在工作特性,建立了能对这一动态特性进行模拟的数学模型,并针对一简单的SMR流程对充注C1、C5冷剂时系统运行工况的变化进行了模拟研究。     

振动流化床冷渣器试验研究

本文提出了冷却高温炉渣的振动流化床技术，研制了集连续可控排放和冷却于一体的新型冷渣器工业装置．采用物理性质相异法较系统地研究了冷渣器内宽筛分物料的停留时间分布．对气固两相流的空气动力学特性和热态运行工况进行了试验研究和理论分析．结果表明，在风渣比为1．5～2．5Nm3／kg时，冷渣器的热回收率达到85％以上．     

褐煤烟气预干燥发电系统变工况特性的仿真研究——机组负荷与原煤水分的影响

本文建立了常规褐煤发电系统与褐煤烟气预干燥发电系统的全厂机炉耦合变工况仿真模型,以600 MW机组为例研究了机组负荷和原煤水分变化对褐煤烟气预干燥系统节能、节水效果的影响。仿真结果表明:褐煤烟气预干燥发电系统具有显著的节能优势和水回收能力。在THA工况下,原煤水分由39.5%降低至预干燥煤的9.82%,同时乏气废热用于预热空气至55℃,可使烟气预干燥发电系统的标准煤耗率比常规褐煤发电系统降低9.91 g·(kW·h)~(-1),同时可回收12.8t·h~(-1)煤中水分。机组负荷下降至50%THA时,节煤量下降至9.30 g·(kW·h)~(-1),水回收量下降至7.3 t·h~(-1)。原煤水分每下降10%,节煤量下降1.25 g·(kW·h)~(-1),同时水回收量下降3.8 t·h~(-1)。     

环境参数对翅片管换热器表面结霜特性影响的实验研究

为了解决空气源热泵蒸发器在低温工况下的结霜问题,利用焓差法空调性能实验室搭建翅片管换热器结霜动态特性测试试验台,单独对翅片管换热器进行霜层生长特性影响研究,获得了翅片管换热器表面霜层厚度、结霜量及制冷剂制热能力等参数在不同迎面风速、空气温度及相对湿度情况下的变化规律。为延缓空气源热泵机组结霜、延长机组在低温工况下稳定运行时间提供了依据。     

含分液小孔气液分离器冷态实验研究

本文以水和空气的混合物为工质模拟两相流,对含分液小孔气液分离器进行变空气流量、入口干度的冷态实验.通过分析各参数对气液分离器漏液速率和气液分离效率的影响来获得一定分液小孔的气液分离器的较佳运行工况.结果表明空气流量大于0.32 m~3/h、入口干度小于0.25的工况下,漏液速率大于0.18 g/s,分离效率在90%以上。     

复间冷机组高温时段汽轮机排汽真空优化管理

本文基于复合制冷循环间接空冷(复间冷)系统的结构组成和传热过程,定性分析了环境气温对干、湿冷机组排汽真空影响机理的异同,确定了复间冷机组汽轮机排汽真空的影响因素,建立复间冷机组高温时段变工况特性下排汽真空计算模型,并以最佳真空为目标,给出运行工况复间冷机组高温时段最佳真空的计算方法。以600 MW虚拟复间冷机组参数为基准,通过分析计算,揭示了复间冷机组高温时段最佳真空变化规律以及压缩机的相应运行特性,所得结果可为高温时段复间冷系统设计和运行优化提供可靠理论依据。     

CFETR 水冷陶瓷包层时间相关产氚特性初步分析

水冷陶瓷包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的三种候选包层概念之一。基于CFETR水冷陶瓷包层的一维中子学模型,通过蒙特卡罗输运模拟程序MCNP和活化计算程序FISPACT的耦合计算,经三维转换系数修正,分析了CFETR水冷陶瓷包层时间相关产氚特性。结果表明,当CFETR运行因子为0.5,聚变功率为200MW时,水冷陶瓷包层在运行5年、10年、20年后,氚增殖率(TBR)的降低都不显著,但是年产氚剩余量的降低很明显。此外,产氚包层内初始时刻TBR对产氚特性的影响也很大。     

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水冷陶瓷包层是中国聚变工程实验堆(CFETR)的三种候选包层概念之一。基于CFETR水冷陶瓷包层的一维中子学模型,通过蒙特卡罗输运模拟程序MCNP和活化计算程序FISPACT的耦合计算,经三维转换系数修正,分析了CFETR水冷陶瓷包层时间相关产氚特性。结果表明,当CFETR运行因子为0.5,聚变功率为200MW时,水冷陶瓷包层在运行5年、10年、20年后,氚增殖率(TBR)的降低都不显著,但是年产氚剩余量的降低很明显。此外,产氚包层内初始时刻TBR对产氚特性的影响也很大。     

基于时域核磁共振技术的木材吸湿过程研究

木材吸湿会对其力学性能和尺寸稳定性产生影响,深入了解木材吸湿过程中水分状态的变化有重要意义.利用时域核磁共振(TD-NMR)技术,以美国黄杨木和红橡木作为研究对象,对木材吸湿过程中水分状态和弛豫特性进行研究.结果显示:吸湿过程的前4h,两种木材试件结合水峰面积迅速增大,自由水峰面积无明显增长,说明在吸湿初期,增加的水分主要以结合水为主;在达到吸湿平衡后,红橡木试件内自由水峰面积约为黄杨木试件内自由水峰面积的2倍,这是由于与黄杨木相比,红橡木管孔孔径较大,因此在吸湿过程中,红橡木的自由水吸湿速度较快,吸湿量大于黄杨木.     

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基于中国ITER氦冷固态增殖剂实验包层(CH HCSB TBM)最新2×6模块化结构设计,用三维中子输运计算程序MCNP/4C和相应数据库,对ITER实验包层模块设计的中子学问题进行计算分析,计算出在实际运行工况下,氚增殖率为0.0123g.d-1,整个TBM内的核热沉积为0.587MW。在各材料区内,最高功率密度为6.26MW.m-3,同时给出了不同材料区的功率密度。     

一种空冷单元空气导流装置流动传热特性

通过对空冷单元冷却空气进行合理导流,可改善空冷凝汽器的传热性能。针对600MW机组空冷凝汽器典型结构,设计了一种空冷单元空气导流装置,建立了空冷单元内冷却空气流动传热过程的物理数学模型。通过CFD模拟,获得了不同环境因素影响下加装空气导流装置后空冷单元内流动传热特性的变化规律。结果表明:在空冷单元内安装导流装置能提高空气流场的均匀性,降低管束表面局部高温区的温度,为空冷单元的优化设计提供一定依据。     

热力膨胀阀在空气源热泵热水器系统中稳定特性的实验研究

本文对热力膨胀阀在空气源热泵热水器的稳定特性进行了实验研究.通过不同热力膨胀阀开度下的实验数据,分析了热力膨胀阀在系统中的稳定特性.分析了热力膨胀阀在空气源热泵热水器全年运行工况中存在的局限性.提出保证系统稳定运行的方法与建议;指出制冷剂充注量是系统稳定运行的另一个重要因素,只有同时很好地把握住热力膨胀阀开度和制冷剂充注量,才可能使系统运行在最佳工况.     

3MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉的数值模拟研究

以国内首台3 MW_(th)富氧燃烧煤粉锅炉为研究对象,借助CFD软件对煤粉空气燃烧和富氧燃烧工况进行数值模拟研究。通过与实验结果对比发现,模拟得到的炉膛温度分布、换热量以及出口组分与实验测量结果吻合,这表明本文使用改进的辐射特性模型以及4步化学反应机理能够很好地预测炉内温度、传热以及烟气组分分布。通过模拟研究,对比分析了空气燃烧与富氧燃烧的炉内特性。研究结果表明:富氧燃烧时,CO_2的显著增加使得燃烧器区域出现高浓度CO;富氧燃烧的整体温度分布与空气燃烧相似,但峰值温度有较大的降低;炉内辐射传热较空气燃烧略有下降。     

复杂换热条件下离心压气机内部传热特性研究

油雾在离心压气机扩压器壁面上的碳化结焦导致压气机效率急剧下降,离心压气机冷却是减少结焦的有效方法,研究压气机内温度分布及传热特性是压气机冷却结构设计的重要依据。本文基于流-热耦合数值分析方法和实验手段,对强换热条件下离心压气机内温度分布进行了分析和验证,研究了不同工况条件下压气机冷、热端传热特征以及扩压器表面温度分布特性。结果表明,压气机内压缩空气为主要热源,与之接触的壳体具有较高温度,扩压器表面最高温度出现在入口处轮毂侧。流体内近壁面温度梯度较大。扩压盘表面传热系数沿径向显著降低,说明边界层的发展阻碍流固间传热,采取冷却措施将有效降低壳体温度,抑制结焦现象。     

溶液除湿冷却系统的再生性能实验研究

基于以氯化锂水溶液为除湿剂的除湿冷却系统(DECS),对其溶液的再生过程进行实验研究。研究了热源温度、溶液浓度对填料塔式再生系统再生性能的影响情况,实验表明溶液浓度在20%时,空气含湿量最大增量为37.1 g/kg干空气。计算出几种工况下的传质系数,最大的传质系数为0.0072 kg/(m2·s),并得出系统有关参数对传质系数的影响,为此类再生器的性能模拟与设计提供关键性的数据。     

基于赤铁矿载氧体的污泥化学链燃烧研究

基于污泥处置技术的减容化、无害化、稳定化和资源化的目的,本文首次采用化学链燃烧技术来处置污泥,实验基于赤铁矿载氧体在1 kW_(th)串行流化床上开展。研究了燃料反应器温度对污泥燃烧特性的影响,并对比了淮北无烟煤和污泥化学链燃烧特性的差异,以及考察了赤铁矿长期运行的物化性能。实验结果表明,在本实验的工况下,没有焦炭随载氧体进入到空气反应;随着燃料反应器温度的增加,污泥和煤的碳转化率均增加,但污泥的碳转化率要高于煤;同时,水蒸气的加入可提高污泥的碳转化率,但水蒸气的量对其影响较小;赤铁矿在长时间运行中,体现了良好的反应以及抗烧结性能。