微型燃气轮机CW原表面回热器流动与换热的试验研究

本文试验研究了交错波纹(Cross Wavy,简称CW)原表面回热器在低雷诺数范围内的流动与传热性能,通过对燃气进、出口不同测点温度测量,研究了燃气不均匀性对换热性能的影响,采用等流量法从总传热系数k中分离出两侧表面传热系数h,获得了有工程应用价值的Nu-Re及f-Re准则关系式。     

CW原表面回热器的芯体内流动与传热数值模拟

为了进一步优化微型燃气轮机中回热器的结构,本文对小燃气轮机CW原表面回热器的芯体结构内的流动与传热规律进行了三维数值模拟。结果表明,当回热器的空气总流量和燃气总流量一定时,回热器芯体内的压损和回热度随着波纹板层数的增多而降低;增大燃气进口面积与空气进口面积比可使回热度增加,空气侧压损增加,燃气侧压损减小。模拟结果为CW原表面回热器的进一步优化设计提供了参考依据。     

微型燃气轮机用CW原表面回热器蠕变分析

高效紧凑式微型燃气轮机用原表面回热器,长期处于高温高压工作环境,换热片材料会随着工作时间延长而发生不可恢复的塑性变形(即蠕变).发生蠕变后,气流通道变形严重,气流流通不畅,甚至会造成换热片破裂,导致回热器报废.本文应用隐式蠕变Norton方程分析了CW(Cross Wavy)原表面回热器在工作条件下运行40000h后的蠕变情况,验证了换热器材料的可靠性,发现空气和燃气通道的压差是产生蠕变的主要原因,并提出了合理的压差范围和有效预防蠕变的通道结构型式,通过对不同材料蠕变情况的对比,建议回热器应选用含有抗蠕变金属Nb的不锈钢材料制造.     

高温下板翅式回热器翅片性能的试验研究

本文针对微型燃气轮机的板翅式回热器进行高温试验研究。采用等雷诺数法对回热器在600℃高温下进行了传热与阻力性能试验。通过测量冷热两侧的工质流量、进出口温度及进出口压力,得到各工况下回热度、压损及雷诺数(Re)等热力参数。得到该型式翅片表面的强迫对流换热准则关联式,并拟合了传热因子j、阻力因子f和性能综合评价指标PEC与Re的准则关联式,研究发现换热系数随Re的增大而增大,j因子受Re的影响较小,f因子受工质压力的影响较为明显,拟合关联式时应考虑这种影响。同时发现,随着Re的增大,冷热两侧性能综合评价指标均增大。     

驱动脉管用热压缩机性能数值模拟及实验研究

对热压缩机中关键的换热过程建立了简化模型并进行了数值计算,计算得出声功及热效率随着小孔系数的变化存在最佳值,增大平衡压力和加热温度可以增大系统声功。建立了可测量声功的热压缩机实验系统,在不同的小孔系数下测量了声功,并对比分析了实验与数值结果,二者随小孔系数变化的趋势相同,但值相差较大。通过进一步的对比分析发现,这主要是实验中余隙容积过大和回热器换热不充分造成的,余隙容积和回热器传热效果对热压缩机性能的影响很大。     

基于场协同理论的热声回热器数值研究

热声回热器是热声热机的重要部件。基于Rayleigh准则,提出回热器内流固之间的对流换热强度是影响热声热机整体性能的重要因素。利用改进的数值模型,模拟了平行板叠内回热器的速度与温度分布特性,并分析了板叠内部对流换热及整机性能之间的对应关系。此外,基于强化对流传热的场协同理论,提出了4种新型结构的异型回热器,并分别对其换热性能与热声转换性能进行了对比分析研究:表明采用混合型回热器的热声热机具有更优越的工作性能,输出声功的压力振幅较普通结构回热器可提高2.8%。研究结果验证了热声回热器内部对流换热强度与热声热机性能呈正相关性,通过改良回热器结构可有效提高热声热机的热声转换性能。     

CC型原表面回热器传热与流动数值模拟

对CC型原表面回热器的主换热面附近流场和温度场进行了三维数值模拟。结果表明,传热的强化程度与流动阻力的大小取决于螺旋型二次流动的强弱,影响机理是螺旋型二次流动强烈影响流体的混合和边界层的发展。针对低雷诺数范围流动,通过比较不同结构尺度和换热面布置时传热和流动特性,对换热表面进行了设计优选。     

直线电机驱动热压缩机数值模拟及实验研究

提出了一种利用活塞与气缸间间隙充当回热器的热压缩机系统,利用编制的程序,分析了充气压力,加热温度.余隙容积、活塞与气缸之间间隙.工质等对直线电机驱动的热压缩机系统性能的影响.研制了直线电机样机驱动热压缩机样机并进行了系统实验研究,得到了阻力元件、活塞与气缸壁壁间隙、热端加热温度对冷腔和热腔内压力峰-峰值的影响,表明He...     

影响回热器换热的各参数讨论

从线性热声理论出发,通过求解并简化交变流动换热系数,对规则流道的换热进行较为全面的讨论,得到平板以及圆管流道回热器换热系数的简化表达式.考虑固壁温度波动后,发现对于一定结构的回热器,换热系数是六个无量纲量的函数.特别针对低温情况下,讨论了影响换热的主要因素以及增强换热的方法.     

脉管制冷机回热器压力特性的实验研究北大核心

脉管制冷机回热器冷热端压比和压降的实验数据对回热器研究具有重要作用。为探究回热器冷热两端压比和压降的变化规律,基于实验室自制的直线型脉管制冷机的回热器冷热端压力特性测试平台,实验测量了回热器不同工况下的冷热端压比,分析了输入功对压力特性的影响,找出了频率、制冷温度对回热器压力特性的影响。实验结果表明:冷端压比实测值在1.11-1.14左右,输入功越大,冷热端压比越大;频率越大,冷端压比越大;冷端压比越高,制冷温度越低。     

Prediction of soot and thermal radiation in a model gas turbine combustor burning kerosene fuel spray at different swirl levels

Combustion of kerosene fuel spray has been numerically simulated in a laboratory scale combustor geometry to predict soot and the effects of thermal radiation at different swirl levels of primary air flow. The two-phase motion in the combustor is simulated using an Eulerian–Lagragian formulation considering the stochastic separated flow model. The Favre-averaged governing equations are solved for the gas phase with the turbulent quantities simulated by realisable k–? model. The injection of the fuel is considered through a pressure swirl atomiser and the combustion is simulated by a laminar flamelet model with detailed kinetics of kerosene combustion. Soot formation in the flame is predicted using an empirical model with the model parameters adjusted for kerosene fuel. Contributions of gas phase and soot towards thermal radiation have been considered to predict the incident heat flux on the combustor wall and fuel injector. Swirl in the primary flow significantly influences the flow and flame structures in the combustor. The stronger recirculation at high swirl draws more air into the flame region, reduces the flame length and peak flame temperature and also brings the soot laden zone closer to the inlet plane. As a result, the radiative heat flux on the peripheral wall decreases at high swirl and also shifts closer to the inlet plane. However, increased swirl increases the combustor wall temperature due to radial spreading of the flame. The high incident radiative heat flux and the high surface temperature make the fuel injector a critical item in the combustor. The injector peak temperature increases with the increase in swirl flow mainly because the flame is located closer to the inlet plane. On the other hand, a more uniform temperature distribution in the exhaust gas can be attained at the combustor exit at high swirl condition.     

紧凑式回热器传热及流动特性

本文以高紧凑度的锯齿形板翅式回热器为研究对象,建立导热-对流耦合传热问题的三维数学模型,并采用整体求解法在Re=200-2000的范围内进行数值离散和求解,得出速度场和温度场的分布,分析入口段以及交错翅片处强化传热的机理．     

供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响

为探究热泵供水温度对CO2空气源热泵系统性能的影响,保持室外环境温度15.5℃不变,调节热泵供水温度,测试冷却水流量、气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力、压缩机耗功量、系统制热量、气冷器热交换完善度、系统COP的变化情况。结果表明:供水温度由45℃升至85℃,气冷器出水温度、压缩机排气温度、气冷器CO2进出口温差、压缩机排气压力随之增加,冷却水流量随之减小。系统制热量增加了7.3%、气冷器热交换完善度下降了20.0%、系统COP下降了35%、压缩机功耗增加了65.1%。     

天然气催化反应壁面传热传质的数值研究

应用二维数学模型研究天然气催化燃烧壁面反应及载体气固界面上热质传递与流动耦合的现象。通过改变载体通道入口混合气体(天然气与空气)的温度、质量分数及壁面上反应的条件来评价努塞尔数和舍伍德数。模拟结果表明,努塞尔数和舍伍德数并不单独取决于燃料质量分数及壁面条件,而取决于壁面的反应速率。模拟同时表明,进口的温度对通道壁面传质影响最大,其它影响较小。     

回收湿焓的新风换气节能空调换热部件的两相流模拟

本文着眼于一种回收湿焓的新风换气节能空调,基于Volume of Fluid算法,建立其核心换热部件波纹板换热器板外两相流传热传质的计算模型,并利用该模型模拟分析了壁面热流密度、喷淋水入口温度、喷淋水量、气相进口速度及板间距等因素对板外传热性能的影响。结果表明:热流密度对壁面温度、两相界面温度的影响是线性的;壁面热流密度增大、冷却水喷淋密度减小、气相进口速度提高、板间距减小对传热传质效果具有强化作用。     

纵向导热对换热芯传热性能的影响

文中数值模拟了套管的导热系数、纵向长度和肋数对纵向导热的影响,随着纵向长度的增大,纵向导热的影响急剧减小.导热系数和肋数的增加都会使纵向导热的影响增加.对纵向长度小于 100 mm 短管来说,纵向导热越大热短路造成的损失越大,使整个换热芯传热效率相应幅度地降低;对管长大于 100 mm,材料导热系数小于 46 W/(m·K) 的回热器及换热介质为气体的来说,可以忽略纵向导热的影响.     

交变热流下燃烧室外对流传热特性数值研究

采用数值计算对水对流换热边界下天然气燃烧及外部对流传热特性进行了研究。研究了相同燃烧功率不同水入口流速下燃烧及传热特性,得到各个区域交界面温度分布及燃烧室内辐射换热与对流换热占总换热量比例。对天然气高温空气燃烧技术在工业锅炉等设备上的应用具有很好的指导意义。