基于泡沫铜翅片换热器的烟气水分回收实验研究

搭建了以泡沫铜翅片换热器为核心的烟气水分回收实验台,研究了冷却水进口温度、烟气雷诺数及烟气中水蒸气体积分数对该换热器水回收特性和换热特性的影响,基于实验数据,利用多元回归拟合得到对流换热的关联式,其预测值与实验值误差在6%以内。结果表明：水蒸气体积分数增大可以显著提升水回收特性,而冷却水进口温度及烟气雷诺数对其影响很小;冷却水进口温度与烟气雷诺数对换热效率的影响较大,冷却水进口温度与换热效率成反比,烟气雷诺数与之成正比,而水蒸气体积分数对其影响较小;实验获得的最大冷凝水产率为7.68 kg/h,最大冷凝率为56.94%,最大换热效率为96.95%。     

基于数据辩识算法的燃气热水锅炉运行特性研究

搭建了以泡沫铜翅片换热器为核心的烟气水分回收实验台,研究了冷却水进口温度、烟气雷诺数及烟气中水蒸气体积分数对该换热器水回收特性和换热特性的影响,基于实验数据,利用多元回归拟合得到对流换热的关联式,其预测值与实验值误差在6%以内。结果表明：水蒸气体积分数增大可以显著提升水回收特性,而冷却水进口温度及烟气雷诺数对其影响很小;冷却水进口温度与烟气雷诺数对换热效率的影响较大,冷却水进口温度与换热效率成反比,烟气雷诺数与之成正比,而水蒸气体积分数对其影响较小;实验获得的最大冷凝水产率为7.68 kg/h,最大冷凝率为56.94%,最大换热效率为96.95%。     

含湿混合气体水平管外对流冷凝换热实验研究

回收烟气中的潜热和显热在提高锅炉效率和环境保护方面都具有重要意义。主要针对含湿混合气体在水平单管管外的对流冷凝换热进行了实验研究。通过对实验数据的分析，得到了烟气进口温度、冷却水进口温度、水蒸气的质量分数以及Re的变化对含湿混合气体在水平单管管外冷凝换热的影响。     

低温烟气凝结换热及对天然气热效率的影响实验研究

为研究烟气露点附近及以下的低温烟气对流凝结换热规律与烟气换热对天然气利用热效率的影响,建立了烟气在翅片管换热器内对流凝结换热实验系统,研究了不同烟气温度、水蒸气含量对烟气凝结换热的影响,得出了烟气凝结换热实验准则关联式,分析对比了天然气利用热效率实验值与理论值.实验结果表明:当被加热水温度为23℃,烟气出口温度为73℃...     

湿烟气在开孔翅片管外凝结换热数值模拟

为高效回收湿烟气全热并对烟气冷凝换热设备进行优化设计,以设计的紧凑式开孔翅片管换热器为对象,采用欧拉壁膜(EWF)模型与组分输运模型耦合研究低温烟气在翅片管换热器中的凝结换热规律。数值模拟得到的凝结速率及对流凝结换热系数与实验结果最大偏差分别为13.4%和10.9%。结果表明：对流凝结换热系数随入口水蒸气质量分数和烟气流速增大以及管壁温降低而增大,翅片开孔可以起到均压、破坏温度边界层、截断液膜、加快凝结液排出进而强化传热的作用,基于模拟拟合的关于改进雅各布数J的烟气对流凝结关联式与实验数据平均相对误差为13.1%,模拟关联式对于90%的实验结果预测误差在-20%～+20%以内。     

高水分烟气对流冷凝换热模拟实验研究

针对冷凝式燃气锅炉，利用加湿热空气模拟燃气锅炉尾部烟气，通过实验研究了不凝性气体占多数时的水蒸气冷凝换热，研究了不同水蒸气分压比(3％—20％)、不同温度下(100—200℃)，加湿空气的冷凝换热特性。实验表明，不凝性气体(空气)占多数时，其对流冷凝复合换热系数可以达到无冷凝时干空气对流换热系数的1.5-3倍。复合换热系数的影响因素主要有水蒸汽分压力Pv、Pe、Pr以及壁面温度Tw和混合气体主流温度Tg，在此基础上建立一个新的准则数Ln并拟合了冷凝换热Nu数的准则关系系。     

加湿热空气对流冷凝换热冷凝液量的实验研究

以冷凝式燃气锅炉的冷凝受热面为原型,采用加湿热空气模拟燃气锅炉的尾部烟气,通过单列光管间壁式换热器进行冷凝换热,在较宽广的加湿热空气温度(100～200℃)和水蒸气体积分数(4%～16%)范围内研究了冷凝液量的生成规律.实验结果表明:水蒸气分压力、冷却水流量和加湿热空气流量是影响水蒸气冷凝液量的主要因素,水蒸气的凝结率为40%～75%.由实验数据进行多元线性回归分析,提出了一个新的计算冷凝液量的经验关系式.     

烟气在陶瓷膜管内对流凝结换热实验研究

为了研究烟气中水蒸气在陶瓷膜管内的热、质传递规律,通过烟气在单根陶瓷膜管内的对流凝结换热实验,研究了不同烟气参数(流量、温度和相对湿度)和冷却水流量对烟气对流凝结Sherwood数、烟气对流凝结Nusselt数和烟气显热、潜热换热量的影响。实验结果表明:烟气对流凝结Sherwood数、Nusselt数随烟气流量、温度和相对湿度的增加而上升,Sherwood数随冷却水流量增加基本不变,Nusselt数随冷却水流量增加显著上升;烟气潜热换热量与烟气对流凝结Sherwood数呈相同变化趋势,烟气显热换热量随烟气相对湿度、冷却水流量增加而上升,烟气流量大于10 L/min时,烟气显热换热量增长趋于平缓,烟气温度对烟气显热换热量没有影响。研究结果对于陶瓷膜在电厂实际烟气中应用具有指导意义。     

燃煤电厂烟气冷凝法水回收试验研究

为实现燃煤电厂烟气水回收,研究低温湿烟气中水蒸气的冷凝回收特性,在某燃煤机组湿法脱硫系统出口搭建烟气冷凝水回收试验平台。采用理论计算确定了脱硫系统出口烟气状态,分析了饱和烟气的冷凝过程,通过现场试验研究了冷却水相对质量流量对换热的影响,以及烟气温降对冷凝水回收的影响,考察了烟气冷凝器的水捕集性能。结果表明:烟气温降与烟气水回收率和冷凝水回收率线性相关;在本试验系统中,烟气温降为10 K时,烟气水回收率约为35%,冷凝水回收率接近80%;冷却水相对质量流量达到3后,总传热系数保持稳定,此时传热系数为烟气侧纯对流传热系数的9倍左右;烟气冷凝器可以实现56%的冷凝水回收率,尚有44%的冷凝雾滴需要分离器回收。     

富氢燃气锅炉冷凝换热系统及装置的双碳重构设计和优化

富氢燃气将成为双碳时代低碳或零碳社会发展的重要着力点,其燃料掺混与冷凝增效的综合节能降碳潜力可达10%～30%。以燃气冷凝换热系统构建为突破口,通过数据分析发现传统冷凝换热拟合关联式误差来源,通过实验研究揭示富氢燃气锅炉燃烧后烟气中水蒸气冷凝换热过程中蒸发冷凝多因素耦合转移交互作用机制,首次提出多参数冷凝换热装置显热与潜热强化换热数学关联式,并在此基础上提出冷凝换热装置的微元迭代数字设计优化方法,首次实现冷凝换热器数字化精确设计,直接支撑双碳时代富氢燃气锅炉余热冷凝回收节能降碳10%左右的目标。     

蓄热式燃烧技术在冷凝式燃气锅炉上的应用

天然气等碳氢燃料燃烧后的烟气中合有大量水蒸气,将排烟温度降低到水蒸气冷凝温度以下可回收水蒸气的冷凝潜热,锅炉热效率按低位发热量计算可超过100％.热平衡计算结果显示可以用助燃空气回收烟气的冷凝潜热,但烟气进口温度有一个上限值.将蓄热式燃烧技术用于燃气锅炉,可将烟气温度降低到冷凝温度之下.换向周期越短热效率越高,换向周期20 s时热效率可达106.7％.通过空气分级燃烧可以使烟气中NOx排放水平降低到46 mg/m3 (6％O2)左右的水平,且烟气冷凝液可吸附烟气中约14.3％的NOx.     

旋转状态下工质冷凝换热特性的实验研究

旋转产生的旋转附加力对板式冷凝器通道中流体的流动状态产生扰动,影响流体的换热性能。建立旋转换热实验台对不同转速下板式冷凝换热器的冷凝换热特性进行研究。实验结果表明:随着转速的增加,换热器的换热性能呈现增加趋势。同一工质流量和冷却水流量时,转速在0~48 rpm范围内时,板式冷凝器的总传热系数最大增加幅度37.89%,R22侧换热系数最大增加幅度为27.95%,冷却水侧换热系数增加幅度基本保持在12%左右。综合分析,当转速和流体流量在一定范围内时,转速对R22侧气液两相流体的冷凝换热性能影响较大,对单相冷却水侧的换热性能影响较小。     

海拔高度对燃气锅炉烟气中水分冷凝率的影响

本文研究了燃天然气锅炉烟气中水蒸气冷凝率与使用地海拔之间的关系。在已知天然气组分及过量空气系数的条件下,通过测试燃天然气锅炉使用地大气压力,烟气冷凝余热回收设备前后烟气压力、温度、组分、湿度,计算烟气中水蒸气份额及冷凝率。结果显示在相同烟气温度、组分的前提下,随着燃天然气锅炉使用地点海拔升高,大气压力降低导致天然气燃烧后产生的烟气中水分露点温度降低,烟气中水分冷凝率降低。     

增氧燃烧型冷凝式燃气锅炉节能特性的研究

指出了冷凝式燃气锅炉在实际应用中存在的问题,给出了增氧燃烧型冷凝式燃气锅炉的概念。以陕北天然气作为燃料,对增氧燃烧型冷凝式燃气锅炉的节能特性进行的研究表明:采用增氧燃烧技术的冷凝式燃气锅炉,热烟气中水蒸气的露点温度和理论冷凝率、锅炉的供暖季节效率随着增氧体积份额的增加而增加;锅炉排烟热损失和引风机的能耗随着增氧体积份额的增加而减少。     

超临界CO_2在水平螺旋槽管内冷却换热的数值研究

建立了螺旋槽管的三维实体模型,使用ANSYS Fluent软件模拟了在不同的冷却压力、质量流量以及进口温度下超临界CO_2在水平螺旋槽管内的流动与传热特性。结果表明:流体的整体换热系数随冷却压力的增大而降低,随进口温度变化不显著;随着质量流量的增加,浮力效应所产生的影响降低,局部换热系数的峰值增大。在考虑了流体性质的基础上,建立了槽管冷却过程中超临界CO_2对流换热系数关联式,并与文献实验值进行了对比,验证了关联式的准确性。     

铸铁锅炉烟气流通通道内流动与换热特性的实验研究

介绍了对铸铁锅炉烟气流通通道内烟气流动与换热特性进行的实验研究和得到的烟气阻力和对流换热系数的实验关联式。     

天然气烟气冷凝式余热利用技术

介绍天然气冷凝式余热回收原理,分析天然气燃烧产物的组成,对排烟热损失、节能量、冷凝率进行了计算和分析。结果显示,烟气中可回收的蒸气潜热达到烟气低位热值的11.2%。排烟热损失随排烟温度的升高而增加,当排烟温度低于露点温度时,排烟热损失随排烟温度的升高急剧增加,水蒸气冷凝率随排烟温度的升高而降低。此外,对这种方法降低烟气中NOX排放的环保特性也进行了探讨。     

镍基合金管中CO_2工质700℃超临界传热特性实验研究

研究了超临界压力下CO_2在管径d分别为15mm和10mm的镍基合金水平圆管内的对流换热特性,并探讨了在700℃左右等壁温条件下工质的压力、温度和质量流量等参数对对流换热系数的影响.结果表明:压力和质量流量的增大均能明显提高对流换热系数,压力达到8 MPa时,617管和321管对流换热系数的峰值分别为174.2W/(m2·K)和166.6W/(m2·K);通过比较实验值与计算值发现,经典关联式的计算值误差较大;新拟合关联式的计算值有明显改进,误差小于12%.     

不同材质花瓣形扁通道内翅换热管的实验研究

通过实验的方法研究了一种花瓣形扁通道内翅换热管的对流换热和阻力特性,拟合了所测Re范围内对流换热和阻力实验关联式,并运用相同质量流量、相同泵功率和相同阻力降这3种准则比较了采用不同材质时翅片管与普通光管之间的传热效果。结果表明,翅片材质对换热强化效果有较大影响,无论采用哪种材质,花瓣形扁通道内翅管均有较强的换热效果,特别是在低盅条件下,强化效果更加明显。     

水平单管内换热实验研究

利用隔膜泵作为系统动力输出源,搭建了单管内传热和流动测试实验台,对制冷剂R22在水平单管内的换热性能进行了实验研究,考察了不同蒸发温度和不同冷凝温度对总传热系数、制冷剂表面换热系数和管内压降的影响.实验结果表明:总传热系数和制冷剂表面换热系数均随着蒸发温度和冷凝温度的上升而增大;管内压降随着蒸发温度的上升而减小,随着冷凝温度的上升而增大;对于同一根实验管,在相同的冷却水流量和制冷剂质量流量下,最佳蒸发工况为10℃;冷凝实验中,总传热系数和制冷剂表面换热系数在40℃时高于其他两种冷凝温度时的值,但35℃冷凝时,管内压降高于其他两种工况.