保暖服传热分析及数值模拟

个体保暖注重人体周围微环境的调节,在满足热舒适度的前提下可以实现节能。使用COMSOL Multiphysics软件建立了人体—保暖服的流动传热模型,研究了循环水入口速度、循环水入口温度、人体代谢率和环境温度对保暖服保暖性能的影响。结果表明：循环水入口速度和入口温度的增大都会提高保暖效果,保暖服的最佳入口速度为0.6 m/s;循环水入口温度每增加5℃,人体平均温度增加3.92℃,人体表面平均温度增加3.90℃;人体代谢率对保暖效果几乎没有影响。设计保暖服时选取合适的循环水入口速度和温度可以满足热舒适度,同时也可以实现节能。     

带内流道的板翅式换热器散热特性

针对目前对带内流道的板翅式换热器研究较少及其散热量计算误差较大等问题,基于空气、热流体及散热器三者耦合的基础,构建了带内流道的板翅式换热器散热特性的仿真分析模型以及小型风洞实验系统;结果表明,构建的仿真分析模型在空气速度为1 m/s、入口温度为25℃的冷却条件下,其散热量随热流体流量的增大而增加,直至流量为3 L/min后趋于稳定,该模型的数值分析结果与实验结果最大偏差在5%以内.实验验证之后,探索了换热器的散热性能与流道分级数的作用关系;结果显示,采用4级结构内流道的散热器散热性能最好,温度均匀性最佳,但其内流道的最高温度仍低于热流体的入口温度22 K,这表明了在仿真分析中同时考虑空气、热流体及散热器三者耦合作用的必要性.     

柴油加氢精制装置技术改造

1.2M t/a柴油加氢精制装置是兰州石化公司千万吨炼油扩能改造的配套工程,装置于2004年10月26日投产,运行3年以来,陆续暴露出了影响装置长周期生产的安全隐患和工艺设备问题。对此,2007年9月对装置进行了技术改造：原料油反冲洗过滤器由气液式更换为液液式反冲洗过滤器;高压分离器V-1102液位测量改用玻璃板和双法兰差压液位计;调整局部换热流程。通过实施上述措施,提高了产品质量,减少了非计划停工次数,解决了分馏系统热源不足的问题,保证了装置长周期开工,取得了良好的效果。     

全焊接板壳式换热器入口处温度的数值模拟

以计算流体力学的FLUENT软件为工具,在全焊接板壳式换热器整体温度分布数值模拟的基础上,对过热蒸汽入口处的板束温度分布进行了分析.研究了入口处的质量流速、入口直径与板束间温差应力的关系.结果表明:在设计时,开孔率在70%左右较为合适,质量流速应在保证工艺要求的情况下尽可能减少.这对解决全焊接板壳式换热器入口处温差应力过大导致的破坏问题具有一定的参考价值.     

地下换热器变热流传热模拟研究

基于均一入口流体温度假设和叠加原理建立了地下换热器变热流情形地下传热模拟半解析方法,并进行了验证,研究了热不平衡和热干扰对地下换热器动态特性的影响.研究表明,地下换热器各钻孔换热能力与热干扰大小有关.若地下换热器每年往地下排放的热量大于从地下吸取的热量,地下换热器出口流体温度呈现逐年上升的趋势.工程实例运行模拟表明,地下换热器连续运行10a,其出口流体温度与第一年相比上升了约0.8℃;地下换热器钻孔受到的热干扰越大,散热能力越差.     

粮食烘干机管壳式换热器传热仿真与性能分析

为提高粮食烘干过程中的能量利用率，建立基于薄层传热规律的管壳式换热器的仿真模型，以研究管程和壳程出口温度随入口参数的变化规律。烟气通过管程进入换热器，由于折流板的阻挡作用，在管程内呈现S形流动，流速和温度变化均匀，有利于传热。烟气的出口温度随着烟气的入口流速增大而升高，随空气入口流速的增大而降低；空气的出口温度随着空气入口流速的增大而降低，随烟气入口流速的增大而升高；传热系数随着烟气和空气入口流速的增大而增大。为适应不同种类谷物的烘干需求，建立了空气出口平均温度随入口参数变化的幂指数回归预测方程，该方程可以用于预测烘干机换热器的输出温度或指导换热器的设计。     

HTR-10GT旁路阀调节中的回热器芯部响应特性

为准确计算高温气冷堆(HTGR)氦气透平循环装置HTR-10GT的回热器芯部在旁路阀调节时的响应特性,提出了适用于回热器的、基于双曲型守恒律方程和Warming-beam线性化方法的分布式求解方法。该方法考虑了工质热物性随温度的连续变化。对其他换热部件、叶轮机械及空腔的特性进行了简化建模,得出了旁路阀调节时回热器进口流量和温度的变化,在此基础上比较和分析了旁路阀在不同位置时回热器芯部所受的温度冲击。计算结果表明:把高压压气机出口到回热器高温侧入口和出口的旁路阀同时打开、在保持调节效果不变的前提下,回热器芯部受到的温度冲击得以减轻。     

稠油热采高效供水系统改进与应用

渤海稠油储量丰富,主要采用多元热流体吞吐方式开采。多元热流体发生器对供水水质有苛刻要求,其前端水处理设备采用反渗透(reverse osmosis,RO)膜分离技术,要求入口水温5～40℃,而海上平台地热水温度一般超过80℃。为保障水处理系统安全平稳高效运行,需要降低地热水温度。为此,开展了高效供水系统改进,在地热水井与水处理设备之间设计两级板式换热器。其中,1号板式换热器热交换介质为地热水(热介质)与渗透水(冷介质),2号板式换热器热交换介质为地热水(热介质)与海水(冷介质)。经过两级板式换热器后,水处理设备入口水温降至约25℃,热流体发生器入口水温升高30～35℃。自2010年起,该系统已在NB35-2油田多元热流体热采吞吐作业中累计应用25井次,累计处理地热水约2×10~5t,水处理设备安全平稳运行、制水效率高。以单井节省燃料消耗成本11. 88万元计算,高效供水系统投入使用后已累计节省燃料成本297万元、节省电能1. 8×10~5kW·h。     

发动机排气取热换热器动态特性分析

根据建立仿真模块的研究思路，将整个发动机排气余热取热换热器(板-板换热器)划分为多个小的换热器微元，建立微元模型，利用仿真模块连接的方法，将微元模型连接，求解整个换热器的动态模型并进行计算机仿真。给出了冷边空气出口温度随热边排气温度、排气流量的变化规律。为余热空调系统的研究奠定基础。     

壳管式储能换热器中传热特性的分析

对一种可用于储存高温余热及电厂电网谷期电力的相变储能换热器装置进行了理论和实验研究，对装置在多种工况下工作进行了模拟实验，并用数值法从理论上求解了非稳态条件下相变储能换热器中凝固与强迫对流耦和的问题，分析了热交换流体入口温度、流量、相变材料厚度、流道长度等多种参数对装置换热性能的影响。     

浮头式换热器失效及故障分析

浮头式换热器管束可以抽出来，清洗方便，管束在使用过程中温差膨胀而不受壳体约束，不会产生温差应力等优点，在化工装置中应用范围较广。由于管程内外介质压力的不同、介质的腐蚀、冲刷、温度、焊接缺陷以及密封材料的损坏，使得换热器故障不断，影响着生产装置的正常运行和工厂的经济效益，对浮头式换热器进行失效及故障分析，保证设备长周期运行已成为生产中不可忽视的问题。     

三套管蓄能换热器的蓄热特性研究

通过焓法建立了三套管蓄能换热器的数学模型,对三套管蓄能换热器蓄热动态特性进行了数值模拟,并对比分析了不同相变层厚度,流体流量以及流体入口温度对其蓄热特性的影响,为蓄能装置及集成系统的开发与优化设计奠定了理论基础.     

催化裂化装置仿真器的开发

根据流化催化裂化装置开工、停工和生产操作动态数学模型,开发了既可用于培训、也可用于研究的催化裂化仿真器。其硬件包括个人微机、接口、模拟仪表盘和教员操作台。运用这种仿真器对操作工进行技术培训、能摸拟装置的开工、停工、生产操作调节、干扰调节及事故处理等过程,并可对催化裂化装置的操作性能、控制方法和优化等进行考察研究。这种仿真器具有较低的价格/性能值。     

日光温室热湿环境作用下土壤-空气换热器动态换热特性的试验研究

针对土壤-空气换热器空气降温运行时的换热特性进行了试验研究,分析了入口空气温度和换热管长度对土壤-空气换热器出口空气温度和单位管长换热量的影响;并结合空气在换热管内的降温数据,采用非线性回归方法建立了换热管出口空气温度与入口空气温湿度、换热管长度、管内空气平均流速的函数关系式;并验证了其准确性。试验结果表明,换热管越长,管内流速越低时,出口空气温度越小,波动幅度也越小;土壤-空气换热器进出口空气温差与入口空气流速成反比,而单位管长换热量与入口空气流速成正比。当管内空气平均流速从4.5 m/s降至0.5 m/s时,进出口空气温差从3.97℃升至6.18℃,而单位管长换热量从11.59 W/m减至1.79 W/m。从增强土壤-空气换热器整体换热性能的角度考虑,管内最佳空气平均流速为5.9 m/s。研究结果对于土壤-空气换热器的结构设计优化和换热性能提高具有重要的理论和实际意义。     

热油盘温控器备件更换问题与处理

热油系统是造粒系统的关键一环,而热油盘温控器又是热油系统中的关键所在。生产人员调节生产负荷,首先必须调节热油系统的温度,而这一调节指令直接发送给热油盘温控器。通过控制器本身的参数设置,控制器通过调节加热器的运行和停止,保证热油温度逐步减小、逐步增加直至稳定在设定温度上。热油盘温控器发生故障时,热油系统及整个造粒系统将无法工作。     

溶液除湿系统中再生子系统的运行参数分析

溶液除湿系统在生产和生活中已得到广泛应用,提高溶液除湿系统节能优势的关键措施之一是提高其再生子系统的效率.本文采用已得到实验验证的填料塔模型和逆流换热器模型,分别描述再生塔中溶液—空气传热传质过程和空气—空气换热器中逆流换热过程,然后用正交设计法安排数值实验.通过对实验结果的方差分析,确定了各运行参数及它们之间的交互作用的相对重要性.方差分析结果表明:以再生塔内水份蒸发速率作实验指标时,重要参数包括溶液入口温度和浓度、干空气与溶质之间的质量流量比率、再生空气入口温度;以再生塔再生效率作实验指标时,干空气与溶质之间的质量流量比率以及溶液入口温度是重要参数;参数之间的交互作用对再生塔内水份蒸发速率和再生效率都没有重要的影响.     

板翅式换热器入口结构内流场的数值模拟

利用PIV粒子图像测速仪和CFD数值模拟的方法，对板翅式换热器入口结构改进前后的流场进行实验测量和数值计算,获得入口结构内部不同剖面处的流场分布图，发现了流场的流动与分布规律,由于原始入口结构的不合理导致漩涡、回流等现象存在，使得其内部轴向以及径向的物流分配极不均匀．而对于在入口结构1／2高度处添加开孔分流板的改进型结构，不仅在换热器入口结构长度方向（z方向）上，而且在所测截面的y方向，物流分配的均匀性有了很大改善，流场分布更加合理．而且，实验结果和数值模拟结果相符合.     

第一空压站装置干燥系统优化

第一空压站装置4#、5#、6#、7#干燥器为电加热干燥器,已运行11年,设备陈旧老化,存在大量压缩空气排空损失和电耗高的问题,并且故障率居高不下,难以保证压缩空气露点合格,尤其在冬季给炼油生产装置的开工和正常生产运行带来极大的隐患.在保证正常生产的情况下,车间提出利用120万t/a重催装置停工,装置用风量减少的的机会,拆除电加热干燥器及配套高压后冷器3台、风罐2台及上述设备配套管线及设备基础,在原址更新三台12 000 Nm3/h的压缩热干燥器,实现节能降耗、降低故障率、保证压缩空气露点合格的最终目的.     

空调换热器的噪声特性评价

采用声学测量装置在半消声实验室风洞中评价了不同入口气流速度和角度条件下换热器的声学特性.结果表明,空调换热器产生的噪声是低流速状态下多腔体耦合共振的结果,而且具有宽频特性.换热器中气流速度的方向和大小对其噪声的影响很大:换热器的气动噪声随着气体流速增加而增大,而小于7m/s的气流不会产生噪声;过大或过小的入口气流角度都不会产生气动噪声.噪声频率随着气体流速增加而呈现出线性增长,给定的换热器存在一个恒定的斯特雷哈尔数.     

真实场景下换流变压器空冷换热器换热能力提升

为保障高压直流输电换流站内换流变压器的安全稳定运行,需明确影响换流变压器空冷换热器换热能力的主要因素,并对其影响机制开展深入研究。针对某北方高压直流输电换流站内换流变压器的空冷换热器,通过数值建模与计算分析,研究了真实场景下周围墙体对空冷换热器换热能力的影响规律,提出了能够提升换热能力的技术方案。结果表明,由于降噪墙及地面的影响,下侧换热器将旁侧换热器的部分出流热风吸入,从而使得其进风温度高于环境温度,整个换热器的实际换热量比理论值低19.7%;在空冷换热器与降噪墙的间距为1.2~2.2 m、相对高度为0.2~3.0 m时,存在最优位置使空冷换热器换热效果最佳,此时换热量相对原始位置增加4.8%。