U型管废热锅炉沸腾传热恶化及其消除

本文针对大型合成氨装置 U 型管转化气废热锅炉爆管问题,在高压电加热水回路试验系统上研究了垂直 U 型管弯管段沸腾传热特性,得出了发生传热恶化的规律和壁温飞升特性,提出了用管内扰流子及改进 U 型管结构来消除传热恶化,以保证U 型管废热锅炉工作的可靠性.     

45°弯段明渠剪切分层流稳定性分析试验研究

通过物理模型试验,对45°弯段明渠剪切分层流的稳定性进行研究,同时进行了直道和45°弯段两种水槽的分层流试验,获得不同工况下的断面流速、温度、紊动动能、雷诺应力等物理量.选用初始密度弗汝德数作为稳定性判数,对直道和45°弯段水槽的分层流稳定性进行了分析,得出试验条件下两种水槽的稳定性判别标准并进行对比.结果表明,45°弯段分层流稳定分层的临界初始密度弗汝德数值约为直道分层流的0 7倍,说明弯段的存在加剧了分层流的垂向掺混.     

平板式内构件管式换热器传热性能研究

实验研究了安装有平板及45°平板扰流内构件的管式换热器传热与压降特性,结果表明：管内插入平板和45°平板扰流内构件时,换热器传热性能和压降特性随扰流内构件组数N和Re的增加而增大;当Re ≥ 2.6×10⁴时,换热器压降增加比较显著;当N>6时,平板内构件换热器传热性能强化稍优于45°平板内构件换热器,但是压降明显较大;两种内构件组数不宜超过9组。在实验研究范围内,平板和45°平板内构件换热器传热性能分别是空管换热器的1.66~3.47倍和1.67~3.38倍,压降分别是空管换热器的6.25~29.57倍和3.61~10.77倍。Re在1.9×10⁴左右时,平板和45°平板综合性能评价因子达到最大,分别约为1.24和1.57,说明45°平板内构件换热器综合性能优于平板内构件换热器。随后进一步采用数值模拟方法对换热器的传热和流动特性进行了模拟,结果表明：有角度平板可以使流场旋转产生二次流动,强化了传热,降低了换热器压降的增幅。因此,将有角度的内构件插入管式换热器中可有效增加换热器的综合传热性能。     

分离式热管蒸发段传热特性试验研究

通过对分离式热管水平及小倾角 ( 0°～ 5°)蒸发段传热特性的大比例尺模型的试验研究 ,获得了其壁温特性及换热规律 ,探讨了热流密度、工作温度、倾角及充液率等因素对传热特性的影响 .结果表明 ,与蒸发段垂直布置的分离式热管相比 ,水平及小倾角热管的换热系数较小 .特别是当热流密度大于 2 0kW /m2 时 ,蒸发管上下管壁温差增大 ,沿管长方向上管壁温度的波动较大 ,使上壁的换热系数降低 ,局部烧干热负荷过早出现 ,使热管的工作范围减小 .此外 ,还得出了水平蒸发管平均换热系数的无量纲准则关系式 .     

太浦河泵站斜15°轴伸泵水力动态力分析

太浦河泵站选用的斜15°轴伸式轴流泵(以下简称斜15°轴伸泵)，为特低扬程、大流量的水泵.它具有叶轮直径大、水泵装置流态复杂、水泵轴承受力大等特点.为此，针对太浦河泵站斜15°轴伸泵，进行了水泵装置从吸入口至出口包括叶片、导叶、弯管段等在内的整体三维粘性流动分析，得到了流道内部不同工况下的流动特性如压力、速度分布规律及泵特性曲线，以及流道内部的旋涡分布和水力损失情况.同时进行了导叶和叶轮流动动静干涉引起的三维不稳定流动分析，得到了叶轮在不同工况下受到的轴向水推力及径向水推力在旋转过程中的变化规律，从而为轴承设计提供了比较准确的受力条件.该项研究对其他斜式泵的内部流态及受力分析也是一个很好的借鉴.     

存在自发凝结的超音速湿蒸汽双相流

本文得出了超音速膨胀湿蒸汽双相流的气体动力、相变动力及传热传质方程组的数值解,利用沿流动路程的汽流压力变化及雾滴尺寸增长的试验值对计算结果作了分析对比.并据此对经典的凝结成核理论的适用性及膨胀率对流动特性的影响得出了定量的分析结果,且就如何合理进行凝结湿蒸汽双相流的流动计算提出了建议.     

地源热泵中U型埋管传热过程的数值模拟

以钻孔壁为界将U型埋管的换热区域划分为钻孔内外两部分,并分别采用稳态与非稳态传热来分析求解,两区域模型间通过钻孔壁温耦合连接,以构成完整的埋管传热模型.对于钻孔以外部分,采用变热流圆柱源模型来求解钻孔瞬时壁温.钻孔以内部分,在考虑埋管流体温度的沿程变化及U型管2支间热干扰的基础上,基于能量平衡建立了钻孔内U型埋管的稳态传热模型.用所建U型埋管传热模型对地源热泵系统的运行特性进行了动态模拟,得出了埋管出口流体温度、钻孔瞬时壁温、单位埋管吸热量及热泵COP随运行时间的变化规律.所建埋管模型可为地源热泵系统的动态模拟、优化设计及其改进提供参考.     

过冷沸腾蒸汽-水两相流真实含汽率模型

过冷沸腾蒸汽水两相流相分布特性计算对核反应堆的热工设计与安全分析非常重要。该研究建立了计算过冷沸腾真实含汽率的非线性热平衡微分方程;基于在过冷沸腾起始点和饱和沸腾起始点分别存在2个拐点的特点,提出了高、低入口过冷度工况下沸腾流道内真实含汽率计算模型,模型中同时给出了饱和沸腾起始点的计算公式。根据该模型获得真实含汽率后可采用漂移流模型得出真实空泡率。在较大的压力、质量流速和热流密度工况范围内的该模型计算结果与现有的大量蒸汽水空泡率实验数据一致性较好。     

垂直上升内螺纹管中高压汽-水两相流截面含汽率的测量

利用四头内螺纹管构建了水平绝热管和垂直绝热管组合元件,在压力为11.3、14.2、21.5 MPa,质量流速为250~1 200kg/(m2·s),热负荷为50~300kW/m2的范围内,采用压差替代法对内螺纹管内垂直上升流动的高温、高压汽-水两相流进行了截面含汽率的测量,并分析了系统参数对截面含汽率的影响。与经典公式的计算结果对比发现,Zivi模型和我国电站锅炉水动力计算标准与试验数据相差较小,其中Zivi模型与文中试验数据误差小于15%。基于试验数据,分压力拟合了体积含汽率经验公式,与试验值相比绝大部分点的相对误差小于15%,在高干度区相对误差小于10%。研究结果表明,基于压差替代法,采用所提模型可以对垂直内螺纹管内高温、高压汽-水两相流体参数进行有效测量。     

弯管中的气液两相流水击现象

以 90°弯管为研究对象 ,对气液两相流水击压力波在弯管中的传播和衰减规律进行了实验研究 .实验弯管采用曲率半径与管径比R /d分别为 1.9,2 .5 ,3.2 ,3.8;含气率范围为 0～ 1.7% ;表观液速为 0 .2 3～ 1.6 4m/s .得出了弯管中内外两侧不同部位水击压力及其随含气率、流速变化的规律 .压力波在弯管中的传播与在直管中差异很大 ,弯管外侧压力明显大于内侧 ,在弯管出口与入口直管段处两侧压力相同 ,形成压力环 .压力环形状受含气率影响最大、表观液速次之、曲率半径影响最小 .经过弯管后水击压力有不同程度的衰减 .随着气含率的增加 ,压力衰减加快     

球窝/球凸结构下的U型通道蒸汽冷却性能

采用标准k-ω湍流模型研究了球窝/球凸结构下U型通道内蒸汽的传热与阻力特性,计算、分析了雷诺数为1×104~5×104、来流温比为0.79~0.93、出口压力为0.5~3MPa时通道内的流动与传热性能,获得了拟合的传热关联式,对比了蒸汽与空气冷却特性的差异。研究结果表明:雷诺数增加在提升总体传热效果的同时能够有效降低流动阻力系数;来流温比增大对强化传热的作用并不明显,但可以有效降低流动阻力损失;提高出口压力可以有效增强传热效果,但大大增加了流动阻力;出口压力为1.5~2MPa、来流温比为0.84~0.88时蒸汽冷却参数能够获得较为理想的综合换热效果;与空气相比,蒸汽的热物性更容易受到温度和压力的影响,导致传热增强系数的变化较大,此时雷诺数的变化对传热增强系数的贡献并不显著;拟合的传热关联式可以准确预测通道内蒸汽冷却换热系数。     

高压汽水两相流内螺纹管壁温与临界热负荷特性的研究

阐述了在西安交通大学高压汽水两相流试验回路上进行的垂直上升内螺纹管内汽水两相流传热特性的试验研究，试验管采用２８ｍｍ×６ｍｍ的内螺纹管，试验管材料为：１２Ｃｒ１ＭｏＶ，试验参数为压力ｐ＝１３．０～２２．０ＭＰａ，内壁热负荷ｑ＝２００～８００ｋＷ／ｍ２，质量流速Ｇ＝２４００～１８００ｋｇ／（ｍ２·ｓ）．试验确定了在上述参数范围内的壁温变化特性，得出了发生传热恶化的临界热负荷和界限质量流速。文中结论对采用内螺纹管的电站锅炉水冷壁的设计具有重要的实用价值。     

三相流闭式重力热管传热性能

为了拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了一套三相流闭式重力热管系统．考察了固含率、加热功率、充液率和颗粒种类等参数对于三相流重力热管传热性能的影响．结果表明,三相流重力热管可以强化传热,但其传热效果随着固含率的增加会出现波动;热管蒸发段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小;颗粒的种类对三相流重力热管的传热性能影响较大,在所采用的3种颗粒中,树脂颗粒的强化传热效果较好,与两相流重力热管相比,蒸发段对流传热系数可提高2．8％～28．3％．     

分离式热管蒸发段传热特性的试验研究

通过对分离式热管水平及小倾角蒸发段传热特性的大比例尺模型进行试验研究 ,获得了其壁温特性及换热规律 ,探讨了热流密度、工作温度、倾角及充液率等因素对传热特性的影响 .结果表明 ,与蒸发段垂直布置的分离式热管相比 ,水平及小倾角热管的换热系数较小 .当热流密度大于 2 0ｋＷ /ｍ2 时 ,蒸发管上下管壁的温差增大 ,沿管长方向上管壁温度的波动较大 ,使得上管壁的换热系数降低 ,局部烧干热负荷过早出现 ,使得热管的工作范围减小 .此外 ,还得出了水平蒸发管平均换热系数的无量纲准则关系式 .分离式热管蒸发段传热特性的试验研究@王建伟$西…     

汽-液-固三相循环流化床蒸发器的可视化分析

在热模条件下,采用电荷耦合器件图像测量和处理系统,对汽-液-固三相循环流化床蒸发器内固体颗粒的运动、分布及相应的传热特性,进行了可视化研究．热通量的变化范围为3150～5 825 w·m~(-2),固体颗粒含率的变化范围为O％～2％．研究中定性地分析了由启动到正常运行的不同阶段,汽-液-固三相循环流化床蒸发器内的流动和传热特性．结果表明,汽-液-固三相循环流化床蒸发器的启动阶段是一个非稳态过程;在汽-液-固三相循环流化床蒸发器的稳态操作过程中,加热管可分为液-固两相段和汽-液-固三相段;固体颗粒的加入,增加了沸腾段的高度,并且对产生的汽泡有破碎作用;加热管中固体颗粒平均轴向运动速度低于循环管,而固含率高于循环管．     

闭式循环振荡热管内气液两相流数值模拟

建立了考虑气液界面存在及其表面张力影响的较全面描述振荡热管内气液两相流动、传热传质和相变过程的气液两相流数理模型.模型中气液分布及界面运动采用VOF方法,表面张力影响采用CSF模型,对一典型闭式循环振荡热管起始工作阶段进行数值模拟.结果表明:所建立的模型成功模拟了振荡热管初始气液分布,启动阶段管内的泡状流、柱塞流、环状/半环状流和壁面回流等复杂气液流动流型和转变,以及起始循环阶段环状流和柱塞流在竖直管段内交替出现的现象.结果与相关定性实验观测非常一致,进而分析了启动阶段2个过渡管段内工质的流动及传热.分析表明在绝热段和冷凝段之间的过渡段,工质温度、压力和流型的变化明显,管内传热工况的转变主要发生在该区域内.     

大落差管道下坡段不满流流动特性分析

根据流体力学原理，分析了大落差管道有不满流存在时的稳态和瞬态流动特性。阐明虽然不满流的存在对压力波的传递有抑制作用，且可节省减压站的投资，但由于气体空间的存在，使管道中的部分管段呈气液两相流特性，而两相流管道的压力波传播过程与单相流动有着相当大的差别．因此不满流的存在不便于全线的生产管理和运行控制，高峰后的管段对事故反应慢，难以对可能发生的管线泄漏事故进行报警、定位，汽袋会使再启动产生困难。文中给出了计算实例。     

基于炉膛辐射能信号的主汽压特性及仿真研究

采用了基于火焰图像处理的炉膛辐射能信号检测系统对湘潭电厂300MW燃煤机组进行了现场检测，并对机组进行了锅炉燃料扰动和汽机调门开度扰动的开环试验，获得主汽系统的动态特性，将炉膛辐射能信号引入燃烧控制系统，对入炉燃料量进行反馈控制，仿真试验表明，该控制方案可以有效克服燃料量内扰和负荷外扰对主汽压力的影响，维持主汽压力的稳定。     

液相物性对气液两相管流流型和压降影响的研究

通过实验研究了不同液相介质(水相和油相)对气液两相管流中流型和压降的影响.实验管线为内径50mm的透明有机玻璃管,管线从入口到分离器长约35m,实验管段由一个高3.3m、宽0.72m的垂直倒U型管和一个长3m的水平管组成.实验结果表明对于较低液相粘度的气液两相流动,液相物性对水平管中塞状流向弹状流的转化以及倒U型管中下降管内的环状液膜流动向间歇流动的转化有一定的影响,但对水平管中分层波状流动向间歇流动的转化以及倒U型管中上升管内的流型转化影响很小.通过分析压降数据得出,对于倒U型管中的上升段,液相流动状态对于压降起着主导作用,但在下降管内液相和气相的流动状态都对压降有重要影响.     

螺旋管内高压汽水两相流传热恶化规律的研究

报导了在西安交通大学高压汽水实验回路上进行的垂直螺旋管内汽水两相流传热试验研究，试验得出了沿螺旋管长度方向及圆周方向的壁温分布特性，由此确定了发生传热恶化的临界干度及其位置，在试验数据的基础上，得到了计算临界干度的经验公式，为螺旋管圈换热设备的设计提供了必要的依据。