烟气横掠螺旋槽管束磨损特性的数值模拟

为探究烟气中固体颗粒对螺旋槽管束的磨损行为,应用离散相模型对烟气横掠顺列螺旋槽管束进行气固两相流动的数值模拟,并通过用户自定义函数引入新的磨损计算模型.分析了飞灰颗粒对光管和螺旋槽管磨损的差异以及烟气流速、粒径、横向/纵向管距和螺距、槽深等因素对螺旋槽管磨损的影响.结果表明:相同工况下,螺旋槽管管束磨损率比光管管束小10%左右;磨损率随烟气流速、颗粒直径、纵向管距的增大而增大;小粒径颗粒(dp=25μm)最大磨损位置发生在圆心角30°左右,较大粒径颗粒最大磨损位置发生在圆心角40°左右;磨损率随横向管距、螺距、槽深的增大而减小;槽深对螺旋槽管磨损率的影响远低于螺距的影响.     

烟气横掠螺旋槽管束灰粒沉积特性的数值模拟

为研究烟气中飞灰颗粒在螺旋槽管束壁面上的沉积特性,颗粒相采用离散相模型,气相采用k-ε湍流模型构建烟气横掠螺旋槽管束的气固两相流动模型,结合用户自定义函数(灰粒沉积模型)开展数值模拟研究.比较和分析飞灰颗粒在螺旋槽管束和光管管束壁面上的沉积特性和差异,并讨论两相流动参数、管束结构参数对灰粒沉积速率的影响.结果表明:烟气流速为7~10 m·s-1时,螺旋槽管束壁面上的灰粒沉积速率比光管减小5%左右;流速大于10 m·s-1时灰粒在螺旋槽管壁上的灰粒沉积速率与光管无明显差异;较大粒径的灰粒易沉积,灰粒质量浓度越高,灰粒沉积速率越大;灰粒沉积速率与管束的纵向节距成正比,与横向节距、螺距以及槽深成反比,横向节距和螺距对沉积速率的影响相对明显.     

光管错列省煤器几何参数变化对磨损影响的试验研究

本文在对电站锅炉光管错列布置省煤器受飞灰磨损进行理论分析的基础上，建立了飞灰冲蚀管束磨损特性的数学模型，并通过试验研究求出质量相对磨损量与几何参数之间的函数关系．所得计算式具有实用意义，能对不同几何结构下的光管错列省煤器受磨损程度进行直接比较，可供工程应用时参考．     

不同粒径飞灰对顺列管束磨损的非线性特性研究

基于计算流体力学理论对直径为45~100μm飞灰颗粒冲刷顺列管束进行了数值研究。运用了颗粒-壁面反弹模型来准确预测颗粒轨迹,采用磨损模型定量计算了各排管子的磨损量。计算结果表明,管排受到的颗粒撞击率随着粒径的增大而增加,第一排管子的磨损量随粒径增大而增加;但自第二排管起,随着颗粒直径的增大,管子受到的磨损量呈现先增大后减小的趋势,即存在一个特定的飞灰粒径,使得管排的磨损恶化。为锅炉尾部顺列管束防磨提供理论依据。     

关于横向冲刷清洁光管管束的放热计算

本文着重研究锅炉对流受热面中清洁光管管束的放热计算。首先,简要地论述对流换热计算的基本准则方程。作者分别对错列与顺列管束,就其放热规律及放热计算中各物理参数之间的关系进行了比较详细地研究,引用国外比较成熟的两种计算方法与有关资料和数据,对数据处理及其相应的充许误差范围,做了详细地分析,对有关准则数的变化范围及相应的指数和比例系数的确定,进行讨论,并对建立清洁光管管束的放热计算式提出具体的看法与建议。     

大量不凝性气体存在时不同润湿性管束对流冷凝传热实验研究

为了实现工业中大量不凝性气体存在场合下蒸气的高效冷凝传热,建立了混合蒸气水平管束外对流冷凝传热实验系统,通过化学刻蚀与自组装方法对光管管束、2D肋管管束和3D肋管管束进行疏水与超疏水表面改性处理。当大量不凝性气体存在时,对不同润湿性管束表面的冷凝形式及管束间冷凝液流型进行可视化观测。实验研究了冷却水流速、混合蒸气流速、水蒸气体积分数等因素对不同润湿性的冷凝式换热器对流冷凝传热系数的影响,并分析不同水蒸气体积分数条件下管束效应的影响。通过实验研究发现,当大量不凝性气体存在时,冷凝液在管束间形成滴状流,水蒸气体积分数对不同润湿性的冷凝式换热器的对流冷凝传热特性影响显著,随着管排数增加,对流冷凝传热系数增大,管束效应对超疏水光管管束的强化作用最大,当水蒸气的体积分数约为11%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.53倍,而当水蒸气体积分数约为23%时,9排超疏水光管管束的对流冷凝传热系数是单排的1.34倍。     

宝钢自备电厂锅炉设备用高频焊接螺旋肋片管束的节能效果分析

本文阐述锅炉设备使用高频焊接螺旋肋片管束的效果。通过对宝钢电厂35万KW机组1~#锅炉省煤器与姚孟电厂30万KW机组2~#锅炉省煤器的比较,说明了高频焊接螺旋肋片管束在节能、省料和使结构紧凑方面的优越性,并介绍了这种管束在运行中的积灰情况,指出了在锅炉对流受热面中用它来替代常用光管管束的前景。     

横掠管束非稳态周期性充分发挥流动的数值模拟

以锅炉省煤器中的流动和换热为应用背景,分别采用稳态和非稳态的数学模型对横掠管束的周期性充分发展流动进行了数值模拟,结果表明,在Re大于150到小于1000的范围内,横掠管束的周期性充分发展流动问题是非稳态的,当采用稳态模型时,数值计算结果会随迭代次数的增加而振荡,得不到收敛的稳态解,当采用非稳态模型计算时,对节距较小的情况,在管的后缘处得到对称的非稳态涡;对节距较大的情况,在管的后缘处得到周期性脱落的非对称涡。     

螺旋槽管强化传热机理及性能的数值研究

基于Fluent对9根具有不同结构参数的单头螺旋槽管进行了数值研究,得到了螺旋槽管内流体速度和温度分布,从微观上说明了螺旋槽管强化传热的机理。数值计算结果表明,在研究的雷诺数Re范围内(10 000~45 000),螺旋槽管的努塞尔数Nu是光管的1.34~2.01倍;阻力系数f是光管的2.01~6.40倍;Nu和f随槽深e的增加而增加,随节距p的增大而减小。螺旋槽管传热的综合性能明显优于光管,在换热面积和泵功率消耗相同的情况下,综合性能最好的2#管可使换热量提高14%~19%。     

气体走廊速度分布对锅炉省煤器管束磨损效应的模拟研究

利用CFD软件平台,对发电锅炉省煤器等金属管束与器壁形成的气体走廊进行数值模拟研究。研究结果表明:1.沿着烟气流动方向其速度逐渐增加,前三排速度梯度比较大;2.管束弯头处的速度比平均烟气速度大得多,速度不均匀系数可以达到2.2~2.3,管束后面存在一个明显的低速区;3.沿着管束方向的速度梯度十分明显,烟气走廊、管束弯头和管束直段的速度不均系数达到10倍级量级。对锅炉省煤器防磨提出了设计建议。     

气体走廊速度分布对锅炉省煤器管束磨损效应的模拟研究

利用CFD软件平台,对发电锅炉省煤器等金属管束与器壁形成的气体走廊进行数值模拟研究。研究结果表明:1.沿着烟气流动方向其速度逐渐增加,前三排速度梯度比较大;2.管束弯头处的速度比平均烟气速度大得多,速度不均匀系数可以达到2.2~2.3,管束后面存在一个明显的低速区;3.沿着管束方向的速度梯度十分明显,烟气走廊、管束弯头和管束直段的速度不均系数达到10倍级量级。对锅炉省煤器防磨提出了设计建议。     

基于DEM的埋管鼓泡流化床内颗粒运动特性模拟

该文采用离散单元法(DEM)对水平埋管的鼓泡流化床内颗粒流化过程进行了数值模拟研究。DEM方法通过求解Newton方程来模拟颗粒的运动过程,气相仍采用连续流方法模拟。因此,DEM方法能够获得颗粒尺度量级的详细结果。通过模拟不同埋管布置方式下流化床内密相区颗粒流化过程,研究了埋管布置方式对于鼓泡流化床内的颗粒运动的影响。结果表明:埋管布置方式会改变床层有效流通面积和埋管对颗粒的阻碍作用等,从而影响流化床内的颗粒群和气泡形态。埋管数量越多,颗粒与埋管由于相互作用而消耗的能量越大,平均颗粒速度和颗粒温度值越低。不同的埋管布置方式会导致颗粒混合速率的差异,增加埋管数量会降低颗粒混合程度。     

燃气锅炉直接接触式节能装置设计模型研究

针对燃气锅炉排烟余热回收利用问题研发了一种新型直接接触式降温减湿节能装置,装置内部设置了填料段以强化传热传质效果.为建立和完善节能装置设计方法,对其填料段内的传热传质过程和设计模型进行了分析研究,以烟气温度tg作为自变量,建立了包含Lewis数Le和主体烟气湿比热CH、烟气水相界面处烟气湿比热CHi的求解填料段传热传质微分方程组,改进了填料段内传热传质过程参数分布及填料段高度的数值计算方法,数值计算结果与试验数据吻合良好,表明所改进的计算方法可应用于新型节能装置的设计与分析.     

轴流型换热器壳程的传热优化设计

本文分析了在空心环支承条件下光滑管管束与缩放管管束换热器的壳程流体压降与传热膜系数分布，对换热器壳程传热设计做了优化分析，认为管束的排列结构与长径比是优化壳程传热的重要因素。     

霍林河电厂烟气余热利用系统优化设计的研究

锅炉尾部烟道加装低压省煤器,可回收锅炉烟气的余热,加热给水回热加热系统中的主凝结水,提高锅炉给水温度。低压省煤器连接方式有多种,针对霍林河电厂1#机组设计了6种连接方式,并利用等效热降原理对这6种连接方式进行了热经济性对比,分析结果表明将低压省煤器与6#低加并联连接的方式节能效果最为明显。     

气流横向冲刷管束换热的场协同数值模拟验证

对气流横向冲刷管束换热这种比较复杂的流动形式,推导出了气流横向冲刷管束换热时的传热努塞尔数与场参数的关系表达式,用数值模拟的方法对场协同原理进行了分析与验证．结果表明,场协同原理同样适用于这种形式比较复杂的流动与换热．同时用场协同原理解释了管排方式和管间距对换热的影响,发现随着速度场与热流场协同作用的不同,换热随管排方式和管间距的改变也有所不同．     

降低135MW锅炉排烟温度的工程实践

该文对几种降低135MW锅炉排烟温度方案进行了技术经济分析和比较.介绍了某自备电厂采用低温省煤器降低锅炉排烟温度的技术方案特点,改造后的运行情况以及其经济性分析.本工程的改造经验对其它机组在降低排烟温度改造工程具有参考价值.     

低密度流体冲刷下螺旋管束的振动行为

在西安交通大学风洞台架上，针对２００ＭＷ高温气冷堆蒸汽发生器设计参数所建立的实验模型，研究了蒸汽发生器中螺旋管管束在横向低密度流体冲刷下的振动行为。针对发生流体弹性不稳定现象时的临界流速；不同螺旋半径上相邻管的相互影响；同一螺旋半径上、下游管的相互影响等问题作了讨论。获得的结果对高温气冷堆氦气蒸汽发生器的设计提供了依据，同时亦为螺旋管束的诱发振动理论计算和理论模型的建立提供实验依据。     

锅炉过热器/再热器管道热流密度的评估方法

通过建立数值模型进行编程计算,分析了锅炉过热器/再热器管道在不同的管道几何尺寸、烟气温度、蒸汽流量和温度下,各个界面热流密度的变化情况。通过回归分析得到了热流密度与管道内壁侧氧化层厚度和运行时间的关系表达式,即热流密度的评估关系式。     

600MW机组锅炉管排偏斜引起的磨损模拟分析

以商用软件Fluent为平台,运用用户自定义函数(UDF)模拟分析600 MW机组锅炉低温再热器管排发生偏斜对气固两相流场分布、飞灰运动轨迹、碰撞速度等的影响,进一步研究飞灰碰撞造成的管束磨损分布.研究结果表明:当管排偏斜角从1.6°增加到6.5°,管排通道内最大气流速度由16 m/s增至20 m/s,最大飞灰质量浓度由5.8 g/m3增至6.8 g/m3.同时颗粒平均碰撞速度增大,较多颗粒平均碰撞角集中于最大磨损发生角附近,造成偏斜管束年磨损量有较大增加.