旋流式气液分离器压降计算模型的应用探讨

分析制冷系统中几种常用的旋流式气液分离器压降模型的计算方法,并对旋流分离器的升气管压降计算模型进行了计算对比.分析发现:对于一个光滑器壁的旋流分离器在低入口浓度下的压降,使用简单的经验压降模型是足够的;但旋流分离器器壁粗糙时,则使用Barth模型和Muschelknautz 模型更合适;而 Stairmand 模型对摩...     

流速对混合蒸汽Marangoni凝结换热影响的实验研究

本文在蒸汽压力为47.36 kPa的条件下,通过实验研究了不同蒸汽流速(u=2、4、5 m/s)下纯水和不同酒精浓度水-酒精混合蒸汽沿重力方向流过竖直紫铜平板表面上的凝结换热特性,并实现了实验的可视化,同时分析了不同蒸汽流速下造成Marangoni凝结换热特性差异的原因.实验及分析结果表明,在相同蒸汽浓度、蒸汽压力和表面过冷度条件下,高流速下的凝结换热系数比低流速的大.且蒸汽流速对凝结换热的影响因混合蒸汽酒精浓度的不同而不同,低浓度0.5%和高浓度50%时流速的增加对凝结换热特性的影响较小,而在中间浓度2%时凝结换热强度随流速的增加明显.     

蒸汽流速对竖直管外Marangoni凝结换热特性影响的实验研究

本文在不同蒸汽流速下对水-酒精混合蒸汽在竖直管外Marangoni凝结换热特性进行了实验研究.结果表明:在相同蒸汽压力下,混合蒸汽在竖直管外凝结换热系数随蒸汽流速的增加而增加.当蒸汽酒精浓度较低时(1%、2%、5%),凝结换热系数随流速的增加而明显增加.当蒸汽酒精浓度较高时(20%、50%),流速的增加对凝结换热系数影响较小.这主要是由于蒸汽流速在低酒精浓度下对凝结扩散层热阻的影响大于在高酒精浓度下对扩散层热阻的影响.     

含油R134a水平强化管外池沸腾换热实验研究

本文对含Solest-120冷冻油的R134a,在饱和温度为5℃和10℃工况下,在水平高效强化管(管E21.为C3型管,管E22为A1型管)管外池沸腾换热进行了实验研究。实验结果表明:与相同管径的光管的换热性能相比,强化管E21、E22的管内传热系数强化倍率分别为3.703和3.035。随着含油浓度的增加,管外池沸腾换热效果得到优化,含油率为1.0×10~(-4)时的管外传热系数比含油5.0×10~(-5)时更高,在实验研究的水流速范围内,在蒸发温度为5℃时增加了3.7%～7.2%,而在蒸发温度为10℃时增加了0.8%～10.9%。从含油R134a的黏度、表面张力等的角度,对含油率高时换热系数大的结论进行了必要的物理解释。研究对开发设计蒸发器有一定实际的指导意义。     

循环流化床多旋风分离器入口电容层析成像测量

旋风分离器是循环流化床锅炉的关键部件之一,其分离性能将直接影响整个循环流化床锅炉的总体设计及锅炉的运行性能.大型循环流化床锅炉采用多个旋风分离器与炉膛出口并联布置实现气固分离.研究其分离系统的气固两相流动特性可进行旋风分离器的分离性能分析。本文针对600 MW超临界循环流化床锅炉的冷态模型,采用电容层析成像测量技术进行旋风分离器入口烟道内气田两相流固相颗粒浓度测量,在不同床料量和炉膛表观风速下,研究多个旋风分离器入口固体颗粒分布特性,得到不同分离器入口处固体颗粒浓度随流化风速、初始物料量的变化,分析了电容原始信号的波动特性,研究结果对流化床大型化多分离器优化布置提供了支持.     

旋流式气液分离器内流场的数值模拟

气液分离器作为制冷系统中的关键部件,其分离性能的优劣对系统有着重要的影响。为了研究旋流式气液分离器的分离性能,首先从理论上介绍了旋流式气液分离器的分离机理,列出其主要结构参数,然后基于计算流体动力学(CFD)方法,采用Gambit建模,利用Fluent软件,对旋流式气液分离器进行了模拟仿真,并对进口附近壁面速度场、不同尺寸和进出口截面流场矢量图、纵向剖面气液体积分数分布图等进行了重点分析。仿真结果表明设计是正确、合理的。     

蒸气流速对存在温度梯度的竖直壁面Marangoni凝结换热的影响研究

本文以水一酒精混合蒸气为工质,对蒸气流速对存在温度梯度的竖直壁面Marangoni凝结换热特性的影响进行了实验研究.结果表明:混合蒸气凝结换热系数随蒸气流速的增加而增加,但换热系数对流速的敏感性随酒精蒸气浓度不同而有所区别,在酒精蒸气浓度较低时,流速使换热系数的增加较为明显.对比流速对溶质Marangoni凝结换热特性的的影响,流速对温度梯度和浓度梯度共同驱动的Marangoni凝结换热影响要弱一些.     

旋风分离器内涡核摆动的特性研究

涡核摆动是旋风分离器流体运动的一种非稳定现象,会对流场造成扰动,导致颗粒返混进而影响分离效率.为了探究涡核摆动的规律和机理,本文对单入口蜗壳式旋风分离器内的流场进行研究,运用PDPA测量流场的基本数据,采用Reynolds应力输运模型对其流动进行数值模拟,并定义旋流不稳定性指数TⅡ来分析流动的不稳定性.结果表明,截面Z/D=0.71上瞬时切向速度波动经Fourier变换后,存在一个集中分布的频率,此频率由涡核摆动导致,而且数值模拟结果与实验测量数据吻合较好。通过对涡核中心的运动轨迹分析,发现在整个旋风分离器空间内部都存在涡核摆动现象;在同一时刻,各个截面的涡核中心偏离几何中心的情况并不相同,涡核区域也不一致;各个截面的涡核中心的连线并不在一个平面或者直线上,而是摆动的。此外,分析TⅡ曲线发现气流从不对称的入口结构进入旋风分离器内部,涡核中心开始偏离几何中心,不稳定性逐渐扩大;随着旋流运动向下,入口结构不对称对旋流的影响变小,不稳定性又逐渐减小;流动最终在Z/D=8之后趋于稳定.     

析晶与颗粒混合污垢的实验研究

在实验室实验研究了CaCO3和Al2O3或MgO混合污垢特性,考察了颗粒浓度、工质流速和水浴温度的影响。结果表明:混合污垢热阻值比纯粹的析晶污垢的污垢热阻值大,流速增大,其污垢热阻渐近值减小,颗粒浓度增大,混合污垢渐近值增大,但当浓度达到某一值后再增加时,混合污垢渐近值基本维持常数,水浴温度在实验范围内变化对结垢影响不大。     

超临界CO2-丙烷混合物管内传热特性数值研究

采用SST k-w湍流模型对超临界CO₂/丙烷混合工质水平管内的传热特性进行数值模拟研究。管径d=4 mm,加热段L₂=800 mm;混合工质浓度配比为100/0、95/5、90/10、85/15、80/20、75/25;质量流速为150～250 kg·m^?2·s^?1;热流密度为30～40 kW·m^?2,入口温度293 K,入口压力7.5～30 MPa。随着丙烷浓度的增加,CO₂/丙烷二元混合工质的临界压力降低,临界温度升高,丙烷浓度从5%增加到25%,换热系数峰值降低6.19%～31.45%,但增加丙烷浓度可提高拟临界温度后的换热效果。P=7.5～8.5 MPa,换热系数有明显峰值;P=20～30 MPa,换热系数变化规律无明显峰值,并随压力的升高而减小。混合工质的换热系数随质量流速的增大而增大。同一流体温度所对应的换热系数,随着热流密度的增加而减小。     

超临界CO2-丙烷混合物管内传热特性数值研究

采用SST k-w湍流模型对超临界CO₂/丙烷混合工质水平管内的传热特性进行数值模拟研究。管径d=4 mm,加热段L₂=800 mm;混合工质浓度配比为100/0、95/5、90/10、85/15、80/20、75/25;质量流速为150～250 kg·m^?2·s^?1;热流密度为30～40 kW·m^?2,入口温度293 K,入口压力7.5～30 MPa。随着丙烷浓度的增加,CO₂/丙烷二元混合工质的临界压力降低,临界温度升高,丙烷浓度从5%增加到25%,换热系数峰值降低6.19%～31.45%,但增加丙烷浓度可提高拟临界温度后的换热效果。P=7.5～8.5 MPa,换热系数有明显峰值;P=20～30 MPa,换热系数变化规律无明显峰值,并随压力的升高而减小。混合工质的换热系数随质量流速的增大而增大。同一流体温度所对应的换热系数,随着热流密度的增加而减小。     

醇水混合冷却剂表面张力和接触角的测定

喷雾冷却具有散热能力强、冷却工质需求量小等优点,在解决电子器件散热方面具有广阔的应用前景。纯水中添加醇类可以有效提升喷雾冷却性能。为进一步探索醇类添加剂强化喷雾冷却性能的机理,本文开展醇水混合溶液表面张力和接触角的实验测定研究。分别在水中加入不同浓度的乙醇、正丙醇、正丁醇、正戊醇、正己醇、正庚醇和正辛醇等醇类,利用悬滴法探究醇类浓度对溶液的表面张力的影响规律;利用Young-Laplace坐滴法探究醇类浓度对接触角的影响规律。结果表明,水中添加醇类后表面张力降低,且其随醇类溶质浓度的增加而变小,且其下降速率均随浓度的增加越来越慢;添加低醇类添加剂均可降低溶液的接触角,而高醇类接触角随浓度变化没有明显的变化规律。     

CO2/丙烷混合工质管内流动沸腾换热的数值模拟

通过在FLURENT软件中植入相变UDF模块,实现了对混合工质流动沸腾换热的数值模拟.模拟对象为质量比50/50的CO2/丙烷混合工质在内径4 mm长1.4 m的光管和微肋管内的流动沸腾换热,工况如下,入口流速为0.487 m/s、入口温度为-5°C、操作压力为2.0928 MPa、壁面热流密度为100 kW/m2.对...     

超临界CO2-DME混合物竖直圆管内传热特性数值研究

本文采用RNG k-ε湍流模型对超临界CO₂/DME(二甲醚)二元混合工质在竖直圆管内的传热特性进行了数值模拟研究。管径4 mm,管长为1000 mm;CO₂/DME浓度配比分别为97/3、95/5、92/8、90/10、85/15、以及70/30;质量流速为125~200 kg·m^-2.s^-1;热流密度为15~30 kW.m^-2,入口温度295~308 K,入口压力8~15 MPa。不同浓度配比的混合工质在各自临界压力下应用时,随着DME浓度的增加,换热系数的峰值逐渐减低,但在温度大于310 K时混合工质的换热系数会高于纯CO₂。压力相同时,随着DME浓度的增大,拟临界温度升高,换热系数峰值点也随之向温度升高的方向移动。混合工质的换热系数随质量流速的增大而增大。在拟临界点前,增大热流密度及降低压力对管内传热有利,而在拟临界点之后,换热系数随热流密度的升高以及压力的降低而降低。     

托卡马克真空室内线圈水冷管道接头强化二次流的数值研究

基于计算流体力学(CFD)理论，研究了不同曲率半径的螺旋导流片的托卡马克真空室内线圈水冷管道接头。利用湍流数值模拟方法，分析了线圈管道接头导流片曲率半径比、冷却水入口流速对线圈管道内流体平均雷诺数分布的影响。结果表明，不同导流片曲率半径比的线圈管道内的流体雷诺数分布曲线相似，平均雷诺数随入口流速的增加而增大，管道接头出口雷诺数随导流片曲率半径比的增大而减小，导流片曲率半径比小的管接头更适用于线圈水冷曲线管的二次流强化。此外，还为导流片曲率半径比为0.2的管接头拟合了管接头出口雷诺数与入口流速的关系式，为进一步研究类似于托卡马克真空室内线圈管道的曲线管接头的二次流强化提供理论基础。     

螺旋波纹结构对盘管换热器传热特性的影响

为增强盘管换热器的传热性能,提出一种螺旋波纹状的盘管结构,通过Fluent分别对螺旋波纹盘管和普通盘管的对流换热过程进行数值模拟研究,分析入口流速对管道传热特性的影响。结果表明：两种盘管压降随入口流速的增大而升高,不同入口流速下的螺旋波纹盘管综合评价指标PEC值大于1,当入口流速为0.524 m/s时,其努塞尔数比普通盘管高出31.3%。螺旋波纹结构增强了盘管内的二次流效应,缓解了传热不均匀的现象。     

水和酒精Marangoni凝结换热特性研究

本文首先构造了一个在常温水冷却时,纯水蒸汽凝结时表面温度差可以达到11℃的黄铜试件。利用该试件在蒸汽流速为0.3m/s时,进行了不同浓度水-酒精混合蒸汽以及纯水蒸汽的凝结换热特性和凝结状态的实验研究。实验结果表明:由于凝结表面存在温度差,水-酒精混合蒸汽出现珠状凝结,凝结换热系数最大可以达到纯水蒸汽凝结的2.8倍;混合蒸汽凝结换热系数随表面过冷度减小而增加,并在较小过冷度时出现陡增;凝结换热量随表面过冷度增加存在最大值;观察得出了不同表面过冷度下不同酒精浓度时的凝结状态。     

固粒相浓度对旋风分离器性能影响的试验研究

现有计算旋风分离器效率的各种方法,都是建立在只考虑单个颗粒运动的基础上,没有考虑颗粒群相互作用的影响,故其计算结果与实际情况往往有相当大的偏差。至于入口粒相浓度对旋风分离器效率的影响,虽有人研究过,但过于简单,无法实用。 为了解决上述问题,我们应用相似理论,依靠大量实验数据的回归分析,得到了用一系列相似准数关联的、能反映各种影响因素的影响规律的性能计算方法。     

管状火焰燃烧器中高氧气浓度丙烷燃烧特性

对两种不同入口尺寸的急速混合管状火焰燃烧器开展了丙烷富氧燃烧特性研究,着重从火焰结构、燃烧范围、燃烧模式等,分析了燃料与氧化剂切向入口尺寸分别为0.5/0.5 mm(燃烧器A)及0.25/0.5 mm(燃烧器B)的丙烷燃烧特性,并基于Chemkin计算分析了内在机制。结果表明:在氧气浓度β≤0.5时,两者均能获得均匀稳定的管状火焰,火焰特征和燃烧范围相近;对于燃烧器A,随着β增加至0.7,化学反应时间缩短,掺混效果不足以维持火焰稳定;燃烧器B入口尺寸较小,入口速度更大,掺混更充分,在β=0.7时火焰仍稳定,β=0.8时火焰不均匀但仍稳定。此外,β≥0.7时,随当量比增加,燃烧器A、B均在低当量比和化学计量当量比附近出现了声不稳定现象,管状火焰区随β增加不断缩小。     

油气旋流分离器的模型试验研究

为研究输油管线清管扫线时,油气旋流分离器的工作状况,建立油气旋流分离器模型,试验了进口气速、气量、环境温度、柴油含量(油气比)、雾化油滴直径对分离效率的影响以及汽油的动蒸发现象.试验表明,进口气体流速和气量越大,进口油雾直径越小,温度越高,分离效果就越差;分离器入口气速越大,温度越高,动蒸发量也随之增加.