直流式换热器壳侧流阻特性分析

直流式换热器是动力和化工行业关键设备之一.本文基于小型直流式换热器热工水力试验结果,拟合壳侧单组支撑板区域压损和雷诺数函数关系,并通过试验数据分析扩大到表征壳侧沿程压损;通过对比试验数据,发现修正后Rehme棒束通道模型在系统和一维分析计算中更准确;CFD仿真计算结果在试验数据误差带内,且详细准确的支撑板间速度和压力分布能为换热器安全性和热工分析等提供更准确的理论依据.     

供电负荷不稳导致铝电解槽炉底压降升高的预防及控制

针对某电解铝企业供电负荷不稳导致电解槽炉底压降快速升高的问题,进行了分析和处理,最终炉底压降显著降低并得到了长期稳定的控制。结果表明:计划性的短期降负荷,采取预防措施,能有效控制炉底压降的升高;长期供电负荷不稳导致炉底压降升高的因素中,沉淀、结块增多、伸腿长大使阴极导电面积缩小是主要原因,但钠渗透膨胀也必然伴随其中;通过合理调整参数、人工清理槽底沉淀和结壳,炉底压降能显著降低,但不易恢复到初始值;稳定控制分子比、槽温、铝水平等参数,且使阴极表面温度略高于电解质初晶温度,是保持炉底压降长期稳定的关键。     

表面活性剂对气液两相螺旋管流流动特性的影响

为了考察阴离子型表面活性剂十二烷基硫酸钠(SDS)对气液两相螺旋管流流动特性的影响,该文用实验研究了不同浓度的SDS溶液体系气液两相螺旋管流的流型转变及压降规律。实验装置为由有机玻璃圆管制成的长2 m内径23 mm的实验段,以SDS水溶液和空气为实验介质,气液相折算流速均为0―2.5 m/s,SDS溶液质量浓度10―90 mg/kg,螺旋流由5种不同型号的金属螺旋叶轮诱导产生。利用直接观察和高速摄像相结合的方法观测流型的变化,并用液柱式压差计测量实验管段上下游间压差,实验在常温常压条件下进行。实验共得到螺旋线状流、螺旋波状分层流、螺旋轴状流、螺旋弥散流4种流型,与未添加表面活性剂体系相比较,并未得到螺旋泡状流和螺旋团状流这两种流型。同时,随着SDS溶液浓度的增大,气液两相螺旋流逐渐向螺旋弥散流流型转变,这是因为低浓度的SDS溶液随着其浓度的增大,气液界面张力逐渐减小,而气液掺混程度则会不断增大。此外,与未添加表面活性剂体系相比较,添加了SDS体系的气液两相螺旋管流压降梯度将会减小。最后,阐述了气液两相螺旋管流强化天然气水合物生成的研究及应用现状,并针对多相流研究现状,提出了气液两相流相间传热特性应成为今后研究热点等建议。     

水平井筒油水变质量分散流动压降研究

针对水平井筒中油水两相变质量流动,从理论和室内实验两个方面对分散流型下压降进行了研究,着重考虑壁面流体的流入对壁面摩阻系数的影响与不同流型间的转换。根据质量守恒、动量守恒方程,建立了水平井油水两相分散流型下压降预测模型。采用水、白油为实验介质,测量了水平管不同注入比、不同含水率下油水两相流压降值。实验结果分析表明,当含水率为40%时,油水发生反相,管道中流动压降最大,这和Brinkman/Roscoe混合黏度公式计算出的反相点一致。同时,压降模型预测结果与实验结果相比较平均相对误差为13.6%。     

排气口与排尘口直径对旋风分离器性能影响的对比分析

针对排气口与排尘口直径对旋风分离器流场及分离性能的影响,通过数值模拟,分析缩小排气口与增大排尘口直径下不同旋风分离器的切向速度、轴向速度、压降、分离效率的变化情况。研究结果表明：缩小排气口直径,旋风分离器内部切向速度和轴向速度整体增大,内部涡流直径缩减,显著提升旋风分离器的分离能力,且对于颗粒粒径越小的颗粒分离效率提升越显著,但旋风分离器内部压降损失也会随着排气口直径的缩小而急剧增加。增大排尘口直径,当出口直径增大为0.5D时,整体切向速度会略微减小,外旋流部分轴向速度增大,旋风分离器的总分离效率会得到提升,内部压降损失会降低。继续增大排尘口直径到0.625D,对旋风分离器内部流场及分离性能影响不大。     

基于同调等值的多变流器系统聚合降阶建模

电网故障时,多锁相环同步型变流器系统面临严重的暂态同步失稳问题。然而多变流器系统模型阶数高,交互耦合复杂,给暂态同步稳定分析带来严峻挑战。为此,该文提出基于同调等值的多变流器系统聚合降阶方法。首先建立了多变流器系统等值摇摆方程,发现阻抗压降的差异是导致同母线与不同母线变流器同调特性差异的原因。在此基础上,提出基于阻抗压降的多变流器系统同调判据。接着,在功率约束条件下给出同调变流器群等值电路参数的计算方法,并借助惯性中心的概念通过聚合锁相环摇摆方程,得到等值控制参数的计算方法。最后,基于PSCAD/EMTDC仿真软件与RT-LAB实验平台验证了所提同调等值方法的有效性。     

基于Vth和Vce的IGBT结温测量方法对比研究

小电流下饱和压降法（Vce法）和阈值电压法（Vth法）是IGBT热阻测试标准中推荐使用的两种结温测量方法,然而并没有说明两种方法测得的结温的关系及等效性。首先理论分析了小电流下饱和电压和阈值电压的电压构成,表明Vce法测得的结温反映的是芯片集电极侧的温度信息,Vth法测得的结温反映的是芯片发射极侧的温度信息,由于芯片内部存在垂直温度梯度,推断Vth法测得的结温将高于Vce法测得的结温;然后根据两种测量方法的测量原理,搭建了IGBT结温测量平台,在不同负载电流下用两种方法测量结温,实验结果验证了理论预测,且两种方法测得的结温的差值随着负载电流增加而增大。最后,提出一种简易热校准模型用于快速计算差值,使得两种方法的结果可以等效变换并进行公平对比。     

CRH５型动车组用IGBT器件寿命评估∗

半实物仿真计算结果表明,CRH５型动车组四象限整流侧IGBT器件寿命长于逆变侧,机车频繁进站会降低 IGBT器件寿命.典型线路计算时,最小寿命约为７８０万 km.与寿命相关的测试表明,与全新同型号IGBT器件相比,运行４８０万km 的IGBT器件芯片及 DBC焊层超声波扫描未出现分层现象.饱和压降及键合点推力测试表明,键合线根部已经出现裂纹,导致饱和压降平均值比全新增加０．１９６％,IGBT芯片键合线推力均值由全新的２８００g降低 到２４００g,FRD芯片键合线推力均值由全新的２８００g降低到２６００g及２３００g,退化后的测试电学参数均在额定值以内,未达到寿命失效标准.这些研究结果对寿命预测结果进行了初步的验证。     

基于贝叶斯正则化BP神经网络的超临界二氧化碳流动阻力特性预测

超临界二氧化碳（S-CO2）流动摩擦阻力特性尚不明晰,现有阻力预测公式泛化能力不强。对S-CO2在垂直上升光滑圆管中进行湍流流动的阻力特性进行了实验研究,系统分析了不同质量流速、压力和热流密度对S-CO2流动摩擦阻力的影响,实验参数范围为质量流速750~ 2 200 kg/(m2·s),流体压力10~20 MPa,热流密度200~340 kW/m2以及主流温度60~500 ℃（远离拟临界点）。实验结果表明:S-CO2流动摩擦阻力随热流密度的增加而减小,这有利于 S-CO2发电的大规模工程应用;S-CO2流动摩擦阻力随压力的增加而减小,主要原因在于压力增加导致CO2流体密度增加。根据实验数据,构建了贝叶斯正则化BP神经网络模型,实现了对S-CO2流动摩擦阻力的有效预测。预测值与实验值的相关系数R=0.998 6,超过98%的预测值均在10%的误差范围内,表明该模型拟合精度高,具有较好的泛化能力。