段塞流诱导柔性立管振动响应实验分析

在气液两相循环实验系统中开展了水动力段塞流诱导的悬链线型柔性立管振动响应测试,利用高速摄像非介入测试方法同步捕捉了柔性立管的振动位移与管内的段塞流动细节,预测了气体表观流速对水动力段塞流诱导柔性立管振动响应的影响规律,分析了振幅响应、模态权重、频谱变化以及管内流动特性。结果表明,随着气体表观流速的增大,振动幅度逐渐增大,模态交互作用逐渐增强,尽管高阶振动模态权重不断增大,但一阶模态在立管振动响应中始终占据主导;对于较小的气体表观流速,振动响应主要归因于短段塞的不稳定流动,对于较大的气体表观流速,振动响应主要取决于长段塞的流动频率;气体表观流速增大使管内流动速度、段塞长度逐渐增大,而持液率逐渐减小。     

振荡管内冷热气体分流的实验研究

对从振荡管热端引出一部分高温被驱动气体所导致的管内振荡流特性的变化进行了实验研究与理论分析,结果表明,将管内被激波的加热过的气体取出后,可使振荡管的冷效应显著增强,最佳射流激励频率下降,同时,所取出的这部分被驱动气体由于其温度高达３００～４００℃而有望在节能工程中得到利用。     

分区分级燃气辐射管模型验证及仿真研究

本文首先对双P型辐射管进行实验和数值研究,发现除NOx含量的误差偏大外,其他参数的偏差都在1%以内,证明该模型具有一定的可靠性.在此基础上,将空气分级的理念应用于双P型辐射管,提出一种带支管喷口的分区分级燃气辐射管,并建立相应的数学和物理模型.对比双P型辐射管和分区分级辐射管的模拟结果显示：分区分级燃气辐射管和双P型辐射管内气体的平均流速分别为25.8 m·s-1和21.0 m·s-1,热效率分别为65.9%和64.2%;分区分级燃气辐射管壁面最高温度为1047℃,壁面最大温差为73℃,比双P型辐射管降低15℃,分区分级后气体平均流速增大,提高了直管和回流管管段的烟气温度和壁面温度,具有更好的温度均匀性.     

自然循环热水锅炉简单回路质量流速的确定方法

为便于求出自然循环热水锅炉简单回路中工质的质量流速，假定上升管沿高度受热均匀．基于简单回路中上升管内工质的动量守恒方程和下集箱两侧的作用力平衡方程，假定三组上升管进出口工质温度并分别计算出下降管阻力和简单回路有效压头，得出了简单回路中下降管工质进口水温已知和未知时质量流速的一种确定方法，以便循环回路工作点的确定．同时分析了循环回路高度、下降管直径、上升管直径对质量流速的影响，热水锅炉设计中应尽量采用小直径上升管、大直径下降管并选取合适的循环回路高度．     

高温除尘器脉冲反吹过程中过滤管数值分析

首先对高温除尘器和过滤管作了简单介绍,对比了国内外对过滤管材料的研究进展与成果。应用CFD软件对由铁铝合金制成的过滤管进行了数值分析,在脉冲喷吹时间0.1s,喷吹压力0.4 MPa的工况下,对喷嘴出口与过滤管的距离、喷嘴直径、过滤管内外表面压力差、气体通过过滤管内的速度以及引射比进行了计算研究。在得到相关数据后,进一步对喷嘴出口与过滤管距离为170mm,喷嘴直径为8mm,脉冲气体温度226.85℃,工况含尘气体温度496.85℃,脉冲喷吹压力0.4 MPa,脉冲喷吹从开始至0.1s的工况下,计算得出箱体温度分布以及过滤管内外表面压力差,以及气体通过过滤管内的速度变化,计算此种工况下脉冲喷吹时间0.1s结束后,箱体内以及过滤管内外表面压力差,过滤管内速度的变化历程。最后得出的结论与此种研究方法将有助于合理布置过滤管位置和数量,以及改进大型除尘器的结构与设计。     

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。     

海洋环境荷载下输液立管的静、动力特性研究

考虑管内流动流体和管外海洋环境荷载共同作用,建立海洋立管侧向运动微分方程,用Hermite插值函数离散,在微机上编写海洋立管静,动力分析程序,通过计算分析研究管内流体对立管侧向变形和应力的作用,另外,探讨管内流体的流动速度和立管顶端的预张力对立管动力特性的影响,结果表明,立管变形和应力均随管内流体流动速度增加而增大,同时内流速度的增大会降低立管的固有频率,但适当增大立管顶端预张力会抵消内流流速增加引起的固有频率下降。     

水激冷对粉煤气化过程气体组成的影响

激冷室下降管内热质传递过程强烈,水蒸气含量较高,下降管内变换反应对激冷室出口合成气组成有一定的影响。基于激冷室的数值模拟研究,建立了涉及气化室、激冷室的粉煤气化炉数学模型,利用所建气化模型研究了激冷水流量及温度对激冷室出口合成气组成的影响。结果表明,下降管内蒸发的激冷水质量占入口激冷水总质量的4.4%;气化室出口合成气经激冷室后CO体积分数降低12.5%、H_2体积分数增加5.8%,有效气体积分数降低6.7%,激冷室出口合成气组成计算结果与工业数据吻合较好;激冷水流量与温度对激冷室出口合成气组成影响差别较小。     

降低天然气蓄热式辐射管烟气中NOx的实验

天然气蓄热式辐射管可将助燃空气预热到接近1 000℃,如果不采取一些特殊的措施,烟气中NOx含量会很高。文中通过实验手段,研究了降低天然气蓄热式辐射管的NOx含量的措施,指出分级燃烧、烟气再循环、强化辐射管内传热等技术可有效的控制辐射管中NOx的生成。研究认为,进一步降低NOx含量,有两种方式可选择:一是在辐射管设置内衬管,同时通过加插入件,强化辐射管内燃烧的高温气体与管壁的传热来降低燃烧温度,从而降低NOx含量,并且该方法还有降低排烟温度的好处;二是在设置内衬管的基础上,通过烟气再循环,降低辐射管燃烧区的O2含量,减少NOx含量,且烟气再循环还有改善辐射管表面温度均匀性的效果。     

铝电解金属陶瓷惰性阳极气体及电解质流场仿真

采用有限体积法仿真计算惰性阳极气体运动及其带动下的电解质流动,并研究工艺及结构参数对阳极气体和电解质流场的影响。研究结果表明:电解质沿阳极中心呈对称循环流动,距离阳极气体越近,电解质流速越大;气体流速随气泡直径的增大而增加,电解质流速先下降后增加,气泡直径控制在3 mm为宜;若电流、电解温度和阳极浸入电解质深度增加,则气体的平均流速降低,电解质平均流速增加,应适当降低电流、电解温度和阳极浸入电解质深度;极距增加,则气体平均流速增加,电解质平均流速降低,可适当增加极距;阳极结构本身对流场结果有一定影响,若阳极半径增加,则气体的平均流速增加,电解质平均流速降低,合理的阳极倒角半径为35~40 mm。     

加压喷动流化床煤部分气化试验

在热输入0.1MW的喷动流化床煤部分气化炉上以空气和水蒸气的混合物为气化剂,进行了徐州烟煤的加压部分气化试验.考察了气化温度、压力等工艺参数对煤气热值、煤气成分、脱硫效率等指标的影响.试验结果表明:气化温度对煤气化过程影响显著;而增大压力,床内气体速度降低,延长了气化剂在床内的停留时间;另外压力增加改善了床内的流化质量,从而提高了气化效率,改善了煤气质量.提高温度和增大压力均能提高脱硫效率,但温度对脱硫效率的影响更为明显.     

太阳能土壤源热泵蓄热过程中的数值模拟

建立了太阳能土壤源热泵系统蓄热过程的数学模型,在求解模型时考虑了换热器管壁和土壤的接触热阻,定义了一个综合换热系数;在蓄热量的计算上,把换热器沿深度方向上离散成M份,算出每段的蓄热量相加后得出总换热量。文中采用了有限单元法对地下垂直埋管周围土壤的非稳态温度场进行了数值模拟,分析了换热器周围土壤温度变化的规律。     

利用双流体模型研究不同煤种对煤气化激冷过程的影响

利用双流体模型,对气化炉激冷室下降管内的合成气和灰份传热与流动进行了数值计算,分析了不同煤种－黄陵煤和华亭煤对气化炉下降管性能的影响,并和生产数据进行了比较。研究表明,采用激冷流程的德士古气化炉更适合灰份质量分数较低的煤种。计算结果也表明,煤的灰份不利于合成气在下降管内的冷却降温。由于灰份的存在,使合成气在下降管的出口温度提高了,显示出灰份浓度越高,合成气的出口温度也越高。     

撞击流浓缩器蒸发能力的实验研究

采用蔗糖水溶液作为试验溶液,通过改变空气进口温度、液气质量流量之比、液滴加速管的长度等对撞击流浓缩器(ISC)的蒸发能力进行了研究。研究结果表明ISC的蒸发能力随空气进口温度的升高、液气比的减小而提高;在ISC中宜使用较短的加速管。     

布袋除尘系统内煤气流运动的数值模拟

采用Fluent软件模拟高炉布袋除尘系统中煤气主管道及箱体内的速度场和流场。数值计算结果表明,随着煤气在主管道中的深入,其速度总体上呈减小趋势;距离煤气主管入口越远,箱体煤气流量越大,但管道直径发生变化处,箱体煤气流量会发生突变;主管入口煤气总流量和密度对进入各个箱体的煤气流量分布影响不大,而主管道直径则对煤气在各个箱体的分布规律影响较大。     

热轧高强度无缝钢管淬火工艺温度场有限元模拟

本文考虑了热轧高强度无缝钢管的几何对称性,分析了无缝钢管材料的化学成分,测量了材料的热传导率、比热及对流换热系数,采用有限元法对无缝钢管的淬火过程的温度场进行了数值模拟,得出了淬火过程中管体内的温度分布及变化情况,模拟计算结果与实际测量以及工厂的生产实际较为接近,对工厂的热处理工艺制定和预测产品质量具有重要的指导意义,同时,也为进一步研究无缝钢管淬火后的残余应力分布情况提供了有力的依据.     

压力对湍动循环流化床煤气化的影响分析

在实验室规模的湍动循环流化床试验装置上,以高温预热空气和水蒸气为气化剂进行了加压煤气化特性试验,考察了湍动循环流化床气化的可行性及其操作参数,并研究了气化炉压力对煤气化行为的影响.研究结果表明:压力能改善气化炉床内流化质量,提高了碳转化率,从而影响煤气热值.气化压力由常压提高到0.3M Pa时,煤气热值提高15%,碳转化率由57.52%增加到76.76%,干煤气产率和冷煤气效率也随压力增大而小幅增大.对于特定的循环流化床气化工艺,气化压力存在最佳气化效果区域,在本实验条件下,0.3~0.4M Pa时气化效果最佳.     

超高强钢管气压热成形设备的研究开发

为了满足超高强钢管气压热成形工艺研究的需求,基于高气压热成形原理,轧制技术及连轧自动化国家重点实验室自主设计开发了一套超高强钢管气压热成形设备.该设备利用电阻加热方式对管坯温度进行精确控制,开发了管端部高压密封结构、快速充气系统及液压伺服进给系统;结合模具内部的循环冷却水路设计,高温管件在内高压与轴向进给联合作用下成形,且成形过程中与冷态模具接触被直接淬火,实现了单工位条件下的管件加热、成形及在线淬火功能.实验测试表明,该设备最高充气压力可达40 MPa且密封可靠,温度控制精度为±1℃,管件充气速度连续可调,为超高强钢管气压热成形工艺研究提供了可靠的支持.     

高温空气燃烧技术改造均热炉方案研究

系统研究了高温空气燃烧技术改造均热炉的各种方案 .提出这种新型燃烧技术必须充分考虑系统布置、炉膛结构、炉内烟气流动及传热过程、工件加热工艺过程等因素 .通过大量的数值模拟试验 ,发现在各种改造方案的入炉热量与原均热炉相等的情况下 ,当空气、燃气温度分别被预热到 12 73K和 10 73K时 ,炉内的最高温度相对较低 ,而炉内平均温度相对较高 ;温度分布不均匀系数Rtu从 33.18降到了 18.0 0左右 .在空气预热温度相同情况下 ,燃气预热温度越高 ,NOx 排放量越大 .最后 ,提出了均热炉燃烧系统的改造方案 ,并进行了非稳态燃烧过程数值模拟研究 .     

直管套管内超临界二氧化碳热力性能研究

为了解决气冷器内不可逆损失对换热性能的影响问题,提高直管套管式气冷器的热力性能,对超临界二氧化碳套管式气冷器内二氧化碳与冷却水之间的热量传递过程进行了研究。采用Fluent数值模拟软件与熵产分析方法,通过改变操作压力、二氧化碳质量流量及冷却水的质量流量和进口温度进行数值计算,得出气冷器中二氧化碳和冷却水沿管长的温度分布情况,并依据热力学第二定律熵产分析方法,对直管套管内热力过程进行计算,得出沿管长的熵产分布情况。结果表明,随着压力的增加,沿管长方向的熵产逐渐增大;随着二氧化碳质量流量的增加,熵产逐渐减小;随着冷却水质量流量的增加,熵产增加幅度不明显;随着冷却水进口温度的增加,熵产随之减小。研究结果可为二氧化碳热泵气冷器运行参数与结构的设计以及二氧化碳热泵的工程应用提供一定的参考。