鳍片管绕流气固两相流动特性PDA测试及数值计算

1前言鳍片管束撞击式气固分离器是浙江大学提出的以鳍片管为分离元件（见图1）的一种循环流化床惯性气固分离装置，这种结构使得鳍片能被管束中的工质所冷却，因此对材质的要求不高，同时这种结构还有强化管束换热的效果。当气固两相流流经分离元件时，两相流撞击管束并在流动方向上多次转折后流出，由于颗粒的惯性，经过多次撞击和气流转向后，大部分颗粒将脱离主气流沿管束分离下来。系统的试验结果表明[1]，这种分离装置结构紧凑，具有较高的分离效率和较低的阻力，有一定的发展前途，在清华大学煤洁净燃烧国家重点实验室的资助下，我们…     

汽水分离器中液滴的行为分析

本文对波形板汽水分离器进行了数值模拟和试验研究.通过建立一个考虑二次携带现象的两相三流场数学模型,对波形板的液滴行为进行了数值模拟.通过进行波形板汽水分离器的冷态试验,验证了数值模拟的结果,获得了计算波形板分离效率的经验公式以及波形板汽水分离时产生二次携带的临界判据,为波形板分离器的优化设计莫定了基础.     

新型高效汽水分离器的试验研究

汽水分离装置是核电站蒸汽发生器净化蒸汽的重要部件,其性能不仅会影响蒸汽发生器的上筒体尺寸、水循环性能及水位的稳定性,而且还会影响汽轮机的正常运行。由于波形板内的两相流动过程很复杂,目前国外对汽水分离器的研究仍以实验为主。本文则针对冷态条件下新型波形板汽水分离器的分离性能进行了试验研究,验证了二次携带现象的存在,并测量了双钩波形板汽水分离器的分离效率和压降,分析了挡板对分离效率的影响,获得了计算双钩波形板分离效率的经验公式,为波形板分离器的优化设计奠定了基础。     

发光二极管灯具鳍片式散热结构

为了提高发光二极管（LED）灯具的性能,依据LED散热指标,计算了散热面积,建立了LED鳍片式散热模型,最终利用ANSYS软件对其进行了仿真。研究结果表明:当鳍片间距与鳍片厚度比为3∶2、底座厚度与鳍片厚度为1∶1时,散热效果最好;随着鳍片数目和鳍片高度的增加,散热效果也有所增强。     

方形分离器内气固两相流动的数值模拟

本文采用颗粒随机轨道模型，并与ｋ－ε模型及应力代数模型相结合，对方形分离器内的三维气固两相流动进行了数值模拟，气相计算得到了与实验结果基本一致的湍流流场，两相计算得出了与实验基本符合的分离器分离效率曲线。计算结果表明，在方形分离器内的旋风流动计算中，ｋ－ε模型及应力代数模型均得到比较合理的结果，并与实验符合较好；两相流动的计算初步分析了方形分离器的分离性能及分离机理，得到对工程设计有指导意义的结论。     

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.     

单钩型波形板气液分离器结构参数优化研究

为优化单钩型波形板气液分离器的分离性能,本文基于有限容积法(FVM),支持向量机理论(SVM)和多目标遗传算法(GA)建立了分离器分离效率与压降关于结构参数的回归预测模型和优化计算模型。基于此,分析了几何参数与运行参数对分离器分离效率和压降的影响规律,在此基础上对分离器关键结构参数进行了优化与设计。参数分析结果表明,分离器分离效率与压降随钩板占据流道面积和气流速度的增大而增大。结构参数优化研究表明,该优化计算模型可有效提高单钩型波形板气液分离器的分离性能;同时,本文的优化设计方法也可以推广到其他类型的气液分离器的优化与设计中去。     

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.     

炉顶凸起对6分离器CFB气固流动的影响

本文在6分离器CFB冷态试验台上,研究了炉顶凸起空间对气固流动的影响。利用差压法测量炉膛颗粒浓度轴向分布,采用光纤探针测量不同位置的颗粒浓度和速度的径向分布,通过积料法测量6分离器的颗粒循环流率。通过试验结果的分析,得到炉顶凸起空间内的颗粒运动特性,以及不同凸起高度时的炉膛环核流动特性和颗粒外循环特性。本文的研究对大型多分离器布置CFB锅炉的结构优化设计具有参考意义。     

螺旋管分离器中液固两相流颗粒相分布研究

螺旋管分离器是一种高效低阻的新型液固/气液固分离装置,研究分离器内部相分布特征及影响因素具有重要意义。本文利用Malvern粒度仪和观察窗技术测量了分离器模型中水-砂两相流动的颗粒浓度和粒度分布,并且对具有相似结构和流动参数的平面组合方管液固两相流动进行了数值模拟。研究表明颗粒相分布是离心力、二次流和紊流扩散的综合结果:离心力使颗粒由内弯侧向外弯侧聚集,是实现分离的根本动力,颗粒越大,分离现象越显著;二次流对分离具有双重作用;紊流扩散不利于分离。液速越高,分离效果越好。颗粒平均浓度对浓度分布没有显著影响。     

吸附制冷用吸附单元管设计和传热传质性能研究

本文介绍了一种具有较好传热传质性能的吸附式制冷用吸附单元管,该吸附单元管直接用烟气加热、空气冷却, 可以用于沸石等高温吸附剂。该吸附单元管在加热／冷却流体侧和吸附剂侧均设了翅片,吸附剂内部的传热尺度不大于 2．5 mm,最大传质尺度不大于11 mm。通过数值计算和由吸附单元管组合而成的吸附床的性能初步试验,证明该结构形式的吸附单元管具有优良的传热传质性能。     

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.     

Natural frequencies of finned heat exchanger tubes

The heat transfer of heat exchanger tubes is often enhanced by rolling external fins on to the tubes. These fins contribute to both the mass and the stiffness of the tubes. Calculations of the bending natural frequencies of finned tubes with only the mass contribution considered lead to values which are up to 10% lower than experimental values. A simple correction is derived to account also for the stiffening effect of the fins. With this correction good agreement with experiments is obtained.     

波纹内翅片管换热与阻力特性的实验研究

本文研究了三组内翅片管的湍流流动与换热特性,拟合出所测参数范围内阻力和换热的实验关联式,并运用相同质量流量、相同泵功率、相同压降三种准则比较了不同组翅片管之间的强化传热效果。     

水平微肋管内基于分层流流型的沸腾传热理论模型

本文提出了基于气液分层流的水平螺旋微肋管内沸腾传热理论预测模型。在模型建立过程中,采用了与开发微肋管冷凝分层流模型类似的理论处理方法。在气液分界面以上区域,相邻微肋之间的沟槽内的半月形液面形状取决于重力和表面张力之间的静力平衡关系,其中半月形液面中的薄液膜区域的传热特性由先前提出的薄液膜蒸发模型预测;分层流液体中的传热特性由Mori等建立的基于实验数据的关联式确定。将模型理论预测值与已由的四种不同结构的微肋管、三种有机工质下得到的实验数据进行了比较,结果表明,只要不发生管内部分烧涸现象,在Fr0<2.5时,理论预测值和实验数据符合得相当好。     

波纹内翅片管中对流换热与阻力特性的实验研究

本文研究了空气在一种波纹内翅片管内强制对流的换热与阻力特性,得出了所测参数范围内换热Nusselt数和阻力系数f随Reynolds数变化的实验关联式,并与类似波纹内翅片管的换热效果进行了比较,结果表明波纹内翅片管换热强化的程度与其结构有很大的关系。     

螺旋内肋管内对流换热的三维数值模拟

针对螺旋内肋管内壁面结构复杂的特点,发展了一种新的网格划分方法,采用结构化的六面体网格,提高计算精度的同时又可节省计算量。应用Fluent软件对螺旋内肋管内的湍流流动和换热进行了三维数值模拟,数值模拟结果与Jensen等人的实验数据吻合良好。在其他参数相同的条件下对矩形、三角形、半圆形三种顶端外形轮廓的肋片性能进行了数值分析比较。     

翅片结构对超汽化结构换热性能影响的研究

基于计算流体动力学软件ANSYS CFX，利用非均相流欧拉-欧拉模型耦合RPI(伦斯勒理工大学)沸腾模型开展超汽化冷却结构的过冷沸腾两相流模拟，比较不同翅片结构对超汽化结构换热性能的影响。研究发现在高热流量条件下三角形翅片结构的换热性能优于矩形翅片结构：其中顺流4×3 三角形翅片结构总体换热性能最好；矩形4×3 翅片结构受流速影响较大，由于翅片的阻碍作用使得流速越来越低，换热性能越来越差；逆流4×3 三角形翅片结构由于其翅片间的腔小，并且逆流翅片对主流的破坏使得腔内流体保持着很大的湍度，所以翅片区有很好的换热性能，但由于逆流翅片对流体阻碍作用大，小槽内流体速度越来越低，使得远离翅片区的侧边换热性能逐渐变差。     

天然气吸附储存容器的结构优化分析

通过对车用小型扁平状储气罐进行合理的优化设计,增强热量的传递,来有效地控制热效应.数值模拟结果表明:在储气罐内加换热管可以使温度分布的不均匀性降低60%以上;再加入肋片可以加强储气罐的结构,提高储气罐的承压能力,也可以使温度分布的不均匀性进一步降低.     

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Based on the computational fluid dynamic code ANSYS CFX, the inhomogeneous Eulerian- Eulerian multiphase model coupled with RPI (Rensselaer Polytechnic Institute) boiling model is adopted to simulate the subcooled boiling two-phase flow of hypervapotron structure, and the effects of different fin structures on the heat transfer performance of hypervapotron structures are compared. The results show that under high heat flux conditions, the heat transfer performance of the triangular fin structure is better than the rectangular fin structure. Triangular 4×3 to the flow geometry has the best heat transfer performance. Rectangular 4×3 geometry is greatly affected by the flow rate due to the obstruction of the fins making the flow rate to be lower and the heat transfer performance will be getting worse. Triangular 4×3 against the flow geometry make the fluid in the cavity to maintain a large degree of turbulence due to the small cavity between the fins and the adverse effects of counter-flow fins on the mainstream, so the fin area has a good heat transfer performance, but due to the impeding effect of the counter-flow fin on the fluid, the fluid velocity in the slot is getting lower and lower, as the result, the heat transfer performance on the sidewall far away from the fin area is getting worse.