煤粉在O_2/N_2和O_2/H_2O气氛下着火的实验研究

本文阐述了煤粉颗粒在O_2/N_2和O_2/H_2O气氛下着火的实验研究,氧气浓度为21%,30%,35%,40%和50%。实验在滴管炉中进行,采用高速摄像仪来记录煤粉颗粒在炉内的燃烧情况。实验中采用了烟煤(SF)和贫煤(XW)两种煤粉颗粒,粒径为97~105μm。实验结果表明在相同的氧气浓度下,煤粉颗粒在水蒸气气氛下的着火点位置比在氮气气氛下提前,可能的原因是高水蒸气浓度下水蒸气气化反应和水气转换反应的存在。煤阶对着不同气氛下火点位置间隔有较大的影响。     

烧结多孔表面强化冷凝传热的实验研究

实验研究了不同粒径金属粉末烧结制备的多孔涂层表面对垂直管外水蒸气冷凝传热的强化作用。发现:粒径为50μm的细粉覆盖一层及两层的多孔管的传热效果反而不如光管,使冷凝传热效果恶化;而粉末粒径为250μm的烧结表面的强化传热特性比光管提高10％～15％,而且也明显优于粒径为50μm的表面。同时,两种不同粒径表面,两层粉末错落堆积烧结表面的传热效果也优于单层粉末烧结表面。基于孔隙微观结构变化对冷凝液流动与导热的影响分析讨论了多孔烧结表面强化膜状冷凝传热的机理。     

含灰湿空气外掠翅片管束积灰和阻力特性实验研究

本文针对以褐煤预干燥乏气为代表的含灰含湿气体余热回收问题,采用含灰湿空气模拟真实干燥乏气/烟气,搭建了混合气体外掠圆形翅片管束对流冷凝实验系统,获得了灰分浓度、水蒸气质量分数、主流气体入口温度等因素对其积灰和阻力特性的影响规律。实验结果表明,阻力系数随着灰分浓度和气体入口温度的增加而增加,随水蒸气质量分数的增加而减小,其中灰分浓度影响重大,当其从1.5g·m3增加到12.8g·m-3时,平均阻力系数从0.07增长到0.46,增长幅度约为536%.积灰程度表现出与阻力系数相同的趋势,当灰分浓度大于7.7g·m3时即积灰严重,甚至会产生堵塞流道的现象,需要及时清理。     

含CO_2的蒸汽凝结换热实验研究

钙基吸收剂锻烧碳酸化循环法能够有效地控制CO2的排放,其中CaCO3的煅烧过程中加入适量水蒸气能够降低煅烧温度,节约成本,对尾气进行冷凝处理能够得到相对浓度较高的CO2,研究了含CO2的蒸汽在水平圆管上的凝结换热特性,从气相边界层与液膜变化的角度对实验结果做出了解释,并总结了凝结换热经验公式。     

加压密相气力输送煤粉颗粒荷电特性研究

介绍了一种非接触式移动颗粒静电测试方法,并在加压密相气力输送实验装置上对质量浓度在128～230 kg/m3,气体表观速度在6～15 m/s条件下的煤粉颗粒荷电特性进行了实验研究.颗粒平均粒径为35.6μm.实验结果表明:粉体颗粒荷电指示值随着颗粒浓度的增加逐步增大,浓度在150～160 kg/m3之间时达到最大值,随后减小;指示值随着气体表观速度的增加而增大,而后趋于饱和值.     

有限空间内气液相变传热特性的实验研究

与常规温差发电器相比,气液相变式温差发电器利用相变腔的结构灵活性和相变介质的高效传热特性提升发电性能。然而,目前已有的对于相变腔内复杂的沸腾–冷凝耦合传热问题的研究较少,基于此,本文试图通过开展相关实验探究有限空间内的沸腾–冷凝耦合相变传热特性。本实验搭建了沸腾和冷凝耦合相变传热实验台,主要研究了加热功率、相变介质充液率、冷凝换热面积等参数对相变传热特性的影响。结果表明：相变腔的总热阻随加热功率的增大而减小;相变腔存在最优相变介质充液率,相变介质充液率过高或过低均不利于整体的相变传热性能,在本实验条件下,最佳充液率为50%;当沸腾换热面积不变时,减小冷凝换热面积有利于强化相变腔的传热性能。     

载气汽油蒸汽在水平圆管内的冷凝

研究了空气质量含量在2%~13%,汽油蒸汽和空气的混合气体在水平管内的冷凝换热。并分析了不凝气体质量分数对管内冷凝换热的影响规律。得到Co随Re变化的冷凝换热系数的实验关联式。     

伴随有水蒸气凝结的烟气对流换热的实验研究

本文通过实验研究了冷凝式燃气热水器中烟气伴随有水蒸气凝结的受迫对流换热过程。着重介绍实验系统、测试方法和对塔板式换热器和肋片板式换热器的实验研究结果。实验表明,有水蒸气凝结时的烟气对流换热系数远大于无凝结时的换热系数,可提高数倍。在冷凝式换热器中,塔板式换热器的换热系数大于肋片板式换热器。     

氦液化器内纯化器实验与模拟研究

利用内纯化器实验平台,对氦氮混合气体及氦氧混合气体进行了纯化实验,根据实验结果计算出换热器UA随着压力及气体组分的变化,分析冷凝液膜的变化及对内纯化器换热性能的影响;建立全尺寸冷凝换热器模型,增加氦气-空气混合气体,进行模拟计算,得到管内外流体温度场分布,计算UA值的变化并与实验结果对比,进一步计算了管外流体Nu数、Pr数及Re数的变化,并和利用传热科伯因子法计算得到的Nu数相比较,发现在内纯化器冷凝换热器设计中存在的问题及改进的方向。     

散射对煤粉太赫兹光谱定量分析的应用研究

在利用太赫兹光谱系统对煤质进行定量分析的过程中,样品压片内部煤粉颗粒和高密度聚乙烯颗粒之间的空气孔隙使太赫兹波产生散射进而导致所测煤样本征吸收光谱产生误差。针对样品压片中煤粉颗粒和空气孔隙存在形式的不同建立了压片等效结构,采用Foldy-Twersky EFA理论和迭代Waterman-Truell EFA理论在2~3.5 THz频率区间内对压片内部的散射情况进行了数值研究,建立了煤样本征吸收谱提取模型,并利用该模型分别对六种不同粒径范围的煤粉-高密度聚乙烯颗粒混合物压片样品进行了太赫兹域消光光谱的散射校正处理。实验结果表明当煤粉颗粒直径小于38.5 μm时,高密度聚乙烯颗粒间空气孔隙对所测样品消光光谱的影响处于主导地位,当煤粉颗粒粒径处于38.5~55 μm时,煤粉颗粒散射与空气孔隙散射导致的消光在数值上较为接近,随着颗粒直径进一步增加,煤粉自身散射对吸收光谱的影响也逐步增强并处于主导地位。散射校正前后煤样吸收谱的相关系数和均方根误差表明文中所述模型能够有效减小105 μm以下粒径范围内散射对煤粉-高密度聚乙烯混合物压片样品太赫兹吸收光谱的影响,为太赫兹域煤质吸收光谱的定量分析提供了理论基础。     

氨的添加引发水蒸气凝结换热强化的实验研究

研究了添加极少量氨时,氨-水混合蒸气在水平圆管上的凝结传热特性。结果表明:由于氨的添加引发的Marangoni效应,水蒸气的凝结换热在实验工况范围内基本上都得到了强化。随着表面过冷度的增加,凝结换热系数表现出有峰值点的非线性变化规律。当氨蒸气的浓度为0.38%时,混合蒸气的最大凝结换热系数可达纯水蒸气的1.9倍,从液膜热阻和扩散热阻的角度分析了强化换热的机理。     

基于分子运动对流换热和热辐射下煤粉颗粒群粒子的加热分析

本文建立了在烟气对流加热和辐射状态下的煤粉颗粒群加热模型,通过数值模拟,模拟研究了不同锅炉炉膛尺寸下不同煤粉粒子粒径的煤粉群粒子加热时间以及粒子温升的关系,对对流换热和辐射换热在着火热源中所占比重进行了分析,模型很好的模拟了粒子的升温,能够较好的反映出煤粉粒子加热升温机理,为煤粉射流微元加热及着火提供了计算方法。     

多孔细径微肋管内CO2流动蒸发换热特性的研究

对亚临界二氧化碳在带有微肋的微细通道内的蒸发换热特性进行了实验研究.实验段为长0.6 m,内径1.7 mm的八孔带0.16 mm高微肋的铝制扁管.实验中参数的变化为:蒸发温度1～15 ℃,质量流速100～300 kg/m2s,热流密度1.67～8.33 kW/m2,干度0.1～0.9.实验结果表明,二氧化碳在带有微肋的微细通道中的蒸发换热系数高于其在光滑微细通道内的换热.二氧化碳的流动蒸发换热系数主要受热流密度和蒸发温度的影响,基本上是换热系数随热流密度及蒸发温度的增加而增加,但同时临界干度前移及滞后,而质量流速对换热系数的影响较弱;压力损失随质量流速和热流密度的增加以及蒸发温度的降低而增加.     

细圆管内纳米悬浮液对流换热的实验研究

实验研究了细圆管内氧化铜纳米颗粒悬浮换热特性。试验段的管径为0.68mm、1.01mm和1.28mm,氧化钢纳米颗粒平均粒径为50um,悬浮液中氧化铜纳米颗粒质量分数分别为0.02,0.04和0.06,分散剂十二烷基苯磺酸钠(SDBS)质量的分数为0.02。为进行对比分析,还测试了水的换热特性。实验结果表明,在所研究的尺寸下,层流时去离子水的努谢尔特数Nu要高于已有液体对流换热关联式计算之值,纳米颗粒悬浮液的对流换热系数高于水的,且纳米颗粒的质量分数越高,悬浮液的对流换热系数越大。随着流动从层流向湍流的转换,强化效果也越明显。     

颗粒帘换热器中气粒两相换热特性实验研究

根据某1 t/h燃煤工业锅炉空气预热器的热力参数,设计并搭建了一套颗粒帘空气预热器模拟实验系统,研究了不同进气温度Tg0(150~300℃)、进气速度Vg0(0.9~1.5m/s)、颗粒帘进口厚度b0 (60~180 mm)、颗粒粒径dp(150~212μm)以及不同颗粒质量流量ms (550~2150 g/s)工况条件下热空气与进口温度tp0=20℃的硅砂颗粒帘间的换热特性。结果表明:影响颗粒帘换热器中气粒两相换热特性因素的重要性次序为进气温度、进气速度、颗粒质量流量、颗粒粒径、颗粒帘进口厚度;换热端差最低可至4.5℃,最大可达87℃;颗粒帘及颗粒帘出口气流的温度沿颗粒下落方向在前期上升迅速(186~475℃/m)而后期上升比较缓慢(60~108℃/m),并且在0~0.5 m和0.5~1.0 m的高度范围可分别用线性和对数方程来描述。     

纳米颗粒悬浮液池内泡状沸腾的实验研究

本文对纳米颗粒悬浮液在平壁面上池内沸腾进行了实验研究。实验用的纳米粒子为26 nm的铁粉和13 nm的三氧化二铝纳米粉末,基液为去离子水。分别配成体积浓度为0．1％, 1％和2％的悬浮液。实验结果表明,纳米悬浮颗粒对液体沸腾换热过程的影响会随着纳米颗粒性质,颗粒浓度及热流密度大小的不同而出现不同的效果;加入纳米颗粒后, 对基液沸腾换热的影响存在着两个相反的作用机制,它们分别为:纳米颗粒增强了液体内部的热量迁移能力(热物性的影响)和改变了加热面的表面结构特性(加热面特性的影响)。     

不同煤种下单颗粒煤粉着火特性研究

煤粉颗粒的着火特性研究对于工业锅炉中煤的高效清洁利用和燃烧器稳定安全的运行具有十分重要的作用。本文基于平面火焰燃烧器,搭建了连续激光辅助高速摄像的光学测量系统,并结合自行开发的颗粒识别与追踪算法、着火时间判定方法、双色测温法等方法,开展了对不同煤种着火方式、着火延迟、着火温度等特性的研究。结果表明:烟煤和褐煤的着火方式为均相着火,且褐煤在脱挥发分过程中存在煤粉颗粒破碎的情况,而无烟煤的着火方式为异相着火;煤等级越低的煤着火延迟时间越短,着火时颗粒温度越低,着火越容易。     

水平微细圆管内膜状凝结换热特性的研究

实验研究了微细圆管内凝结换热特性,实验中采用四种不锈钢管,其内径范围为289-997μm。基于实验结果, 分析了换热温差、蒸汽进口雷诺数Rein和管径对管内膜状凝结换热系数的影响,发现温差对管内膜状凝结换热的影响很小, Nu随蒸汽进口雷诺数Rein增加而增大,随管径减小而降低,而对流换热系数随管径减小而显著增大。     

微细多孔介质中对流换热研究

本文对空气、氦气和二氧化碳流过微细多孔介质内部的对流换热进行了实验研究和数值模拟。实验段为烧结多孔介质,颗粒的平均直径为40～225μm,通过单吹法的实验方法进行瞬态实验,得到了多孔介质内部对流换热系数。数值模拟了气体流过微细多孔结构内部的对流换热的非稳态过程,得到多孔介质内部对流换热系数。数值结果与实验结果基本一致,并与已有结果基本吻合。     

微细管碳纳米管悬浮液强制对流换热实验研究

测量了水平微细圆管内蒸馏水和不同质量浓度的水基多壁碳纳米管纳米流体在低雷诺数下的强制对流换热特性。实验结果表明,与蒸馏水相比,纳米流体的对流换热系数显著提高,且随质量浓度和管内雷诺数的增大而增大;并且研究了流体管内流动阻力特性,得到的泊肃叶数f·Re值随着雷诺数的变化不明显,但纳米流体的f·Re值要明显小于纯水。