用光散射法测量饱和蒸汽的湿度

蒸汽湿度和水滴直径的测量如同温度、压力一样是开展湿蒸汽流动研究的重要特征参数。国外的研究大致分成两个阶段:始于60年代的热力学法及70年代发展起来的光散射法。光散射法有全散射和角散射两类。我院研制了一台基于全散射原理的微粒直径和浓(湿)度的测量装置,于86年先对美国产聚苯乙烯标准粒子的粒径进行了验证性测     

缝隙抽吸对液膜撕裂特性影响的试验研究

本文在空气-水膜两相流动试验装置上,利用高速摄影机对空心静叶缝隙抽吸下的静叶出口边液膜撕裂特性进行了试验研究,结果表明:缝隙抽吸可以将静叶表面上的大部分流动液膜去除掉,水份在叶片出口边之前形不成完整的流动液膜,仅表现为溪状流动,静叶出口边的撕裂形式主要为丝线状撕裂,撕裂形成的水滴数目和直径将明显地减小。     

能量回收烟气透平气动设计的几个问题与试验结果分析

带有固体微粒的气流进入烟气透平,在静止与旋转叶列槽道内,除极细小颗粒基本上随气流一起运动造成比单纯燃气有较大的粘性作用与粘性损失外,较大一些的颗粒必然会有不同于主气流的速度,在叶片槽道内有特定的三元运动轨迹,通过动量及热量交换,影响气流作功能力,并且由于在槽道内碰撞弹跳,对叶片和壳体进行冲蚀磨损。叶片的磨损速率和许多因素有关,如机体与微粒材料性质、微粒的大小、形状、浓度与速度、碰撞弹跳方向和撞击几率等。如果微粒运动轨迹使叶片某一部位有较大撞击几率,这一部分的磨损会加剧。另一现象是随着叶片通道中气流的转弯、加速、二次流和涡流的产生、冷却     

饱和水蒸汽凝结对高炉煤气透平性能影响的研究

1前言高炉煤气透平（简称TRT）是冶金行业中的一项重大节能设备。国外较早研制此产品的国家有前苏联、法国、日本等。1967年，法国、瑞士、比利时合作研制TRT，他们采用向心透平，由于叶片表面积灰严重，无法正常运行。1969年，法国的索弗莱公司采用轴流式透平，用向透平喷水的办法解决了积灰堵塞问题。此后，日本引进索弗莱公司的专利，并加以改进，使TRT在日本各钢厂普遍应用。我国是80年代初开始这方面研制工作的，设计出的湿式TRT已在酒钢、武钢、唐钢等成功地运行。对高炉煤气透平，由于工质为煤气一饱和水蒸汽一雾状水滴一煤灰的…     

二相三元带粒流动的基本方程和一种用于叶轮机械的双重流面求解模型

一、前言 带固体微粒或液滴的二相流的流动问题在管道输送、流化床、蒸发器、喷射器、分离器以及热能透平机械等能源热工技术领域中具有重要意义。本文讨论稀浓度的,含带微粒与主流可以是同或不同物质的,二相流流动并着重于烟气透平中气-固二相流及湿蒸汽透平级中含液滴二相流。     

透平叶栅大负攻角分离流的实验研究

一、引言 透平在高背压或低负荷下运行时,末级叶片将处于大负攻角下工作,由此产生的分离流是造成叶片失速颤振的根本原因之一。国外对此研究日益重视。Joslyn和Dring等为考察分离对叶片换热的影响,研究了透平叶栅负攻角分离流动,他们应用流动显示方法及简单的气动测量,求得了分离点与再附壁点的位置,但文章没有进一步阐述内部流场的性质及分离流流型。     

一种新的湿蒸汽湿度测量的微波加热法

测量流动湿蒸汽的湿度意义重大但也很困难。本文提出了一种测量湿蒸汽湿度的微波加热法。微波加热应用于湿度测量有四个显著的优点:一是微波加热中热量从水滴、水膜与蒸汽分子内部产生,不依赖于传导和对流等传热过程,且加热速度快;二是微波加热具有选择性,由于液态水的介电常数约为水蒸汽的介电常数的80倍,加热过程中水滴和水膜吸收更多的微波能量而气化,符合热力法湿度测量的要求;三是微波加热基本没有热惯性,一旦微波源切断加热即停止;四是加热过程中散失到外界的热量小。上述特性使微波加热法湿度探针具有加热段短、测量精度高的特点。给出了微波加热法测量湿度的原理、误差分析、初步设计的探针结构以及实验验证的结果。     

燃气透平叶片表面颗粒沉积特性数值研究进展

污染物颗粒在燃气透平叶片表面及冷却通道内的沉积将影响透平叶片的冷却特性和安全服役寿命。国外许多研究机构对燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性及其与叶片气膜冷却的相互作用机制进行了持续研究。本文首次系统总结了近年来燃气透平叶片表面污染物颗粒沉积特性数值研究进展,重点介绍了燃气透平叶栅流道内污染物颗粒的沉积机制、颗粒沉积和脱离物理模型以及颗粒沉积与透平叶片冷却特性相互作用的数值模拟方法和研究成果。基于当前研究热点和发展趋势,结合作者的研究经历,指出了国内在研发先进燃气轮机透平冷却结构时应注意的问题和方向,为高效、燃料适应性更广的燃气轮机技术自主开发奠定基础。     

含水天然气喷射装置性能的数值模拟

本文针对天然气喷射装置在低压气带水情况下的运行特性进行了数值模拟,获得了超声速喷射装置在气液两相运行时装置的性能变化规律。计算结果表明:低压气流量随着水滴质量流量的增加而减小,引射比随着水滴质量流量的增大而减小;低压气流量随着水滴直径的增加而逐渐减小,但当水滴直径大于20μm时,低压气流量基本保持不变,引射比变化规律与低压气流量的变化规律基本一致。本文工作对天然气引射装置的设计和实际运行具有重要指导意义。     

两级跨音湿蒸汽离心透平的设计与气动分析

以湿蒸汽为流动工质,利用一维方法,进行了两级跨音湿蒸汽离心透平的气动初步设计,并采用平衡凝结流动模型,对该两级透平进行流道优化设计与性能分析。所设计的离心透平在进汽干度为0.995 kg/kg、压比为10.15的设计工况下,功率为250.62 kW,轮周效率为82.838%。在变工况条件下,通过调节转速、蒸汽干度、进汽压力、进汽温度与出口背压,获得了两级跨音湿蒸汽离心透平的性能变化规律。结果表明:低转速下小膨胀比的透平效率高,高转速下大膨胀比的透平效率高;进汽干度大的透平效率高;随着膨胀比的增大,效率先增大后减小,存在最佳膨胀比对应的极大值。     

透平叶栅大负攻角分离流动特性

一、引言 大功率汽轮机组参加调峰、担负供热以及采用空冷技术时,汽轮机末几级叶片经常处在高背压、小相对容积流量状态下工作,由此引起的大负攻角分离流动是叶片发生失速颤振的根本原因.Dring和Joslyn曾考察了透平叶栅负攻角分离流动对叶片换热的影响,但国内外在这方面的研究仍很缺乏.为研究透平叶栅大负攻角分离流动的湍流特性,在文献[3、4]的基础上,本文应用热线风速仪详细测量了两套典型透平叶栅的大负攻     

水生植物的超疏水结构

水生植物演化出了许多独特的应对水的智慧。它们既能充分利用水环境以获取生存的资源,同时又发展出极端疏水的结构。图中所示为迷你水芙蓉（pistia
　　stratiotes）的叶子,叶上布满毛状体(trichome,长度约为800μm,底部直径约80μm,一般6—10节)。叶子上表皮以及毛状体的表面都覆盖有一层疏水的蜡质层,毛状体的密度约为20/mm2。水滴附着在叶片表面时,毛状体阻止了水滴与叶片底面的接触,空气被压缩在毛状体缝隙之间,从而使得叶片表现出Cassie超疏水状态,其上的水珠因而呈几乎完美的球形。     

基于BP神经网络的多参数气膜冷却效率研究

气膜冷却作为当代燃机高温透平中必需的冷却手段,其冷却性能在多种参数的影响下表现复杂。采用BP神经网络模型对多种几何、流动参数变化下的气膜冷却系统的绝热气膜冷却效率进行预测。选择气膜冷却系统的吹风比、密度比、主流湍流度、面积比和长径比作为神经网络的输入参数,以燃气轮机透平叶片气膜冷却的实际运行工况为范围建立数据库。计算结果表明,采用贝叶斯归一化法训练后建立的气膜冷却神经网络模型在预测精度上要优于经验公式法,而且参数适用范围更广,具有良好的发展应用前景。     

某向心式蒸汽透平的气动设计与数值研究

本文针对太阳能热发电过程中蒸汽流量小、焓降高的特点设计了一种部分进汽的向心式蒸汽透平。所设计的蒸汽透平在流量仅为2.33 kg/s、压比为3.36的工况下仍有较高的效率。通过三维数值模拟的方法分析了导叶和叶轮内部流动特性,探讨了部分进汽对通道流通能力及总效率的影响。     

用光学探针测量汽轮机内的蒸汽湿度和水滴直径

本文讨论了利用光的散射原理测量蒸汽湿度和水滴直径的方法,对所研制的光学探针的光学系统和结构作了介绍,并给出了在汽轮机中的实测结果,测量是在西德斯图加特大学热力流体机械研究所的末级蒸汽试验透平和多级蒸汽轮机试验台上进行的。     

基于S2流面方法的自发凝结湿蒸汽流动数值研究

基于欧拉S2流面计算程序,发展了一种Eulerian/Eulerian模型的湿蒸汽自发凝结流动数值计算方法,并将其应用于Moses-Stein喷管和某三级低压蒸汽透平性能预测。结果表明,该方法能够较准确地计算喷管中蒸汽的自发凝结现象,与实验结果吻合良好;能够合理预测低压蒸汽透平中湿蒸汽对气动参数的影响及气动参数的真实分布规律,为蒸汽透平提供了快速、准确的气动设计方法和工具。     

重型燃气轮机排气温度研究

本文针对某300 MW等级重型燃气轮机透平排气温度,构建了燃机性能计算模型,该模型除了包含常规燃机性能计算的功能外,加入了透平叶片材料、燃烧器OTDF&RTDF及叶片冷却流量对燃机性能的影响功能,应用该燃气轮机性能计算模型预测了L20A及M701F3的燃机性能,排气温度的预测精度在3?C以内。分析了压气机压比、压气机效率、燃烧器压损、燃烧器出口温度分布、透平级数、透平效率、透平叶片材料及冷气流量等参数对透平排气温度的影响规律,结果显示压气机压比、燃烧器出口温度分布、透平级数及效率、透平叶片材料及冷气流量对燃机透平排气温度影响较大,其中又以透平级数的设计选择对排气温度影响最大。在燃机设计时需要考虑到这些关键影响因素,使排气温度最终达到综合最优。     

NGSZ内窥高速摄影装置的原理与设计

NGSZ内窥高速摄影装置,可用于研究蒸汽轮机中湿蒸汽对汽轮机叶片的水蚀机理。 大型蒸汽轮机是热电站,尤其是核电站的重要设备。汽轮机叶片,主要是转子的动叶,长期在高速湿蒸汽的作用下产生水蚀,影响汽轮机正常工作,降低机组效率,甚至导致叶片变形以至断裂,直接危及汽轮机的安全运行。近年来,由于核动力装置迅速发展,汽轮机组单机功率大幅度增加,因而湿蒸汽的危害性更加突出。     

进汽参数对汽轮机叶栅通道内自发凝结影响的数值分析

为准确描述汽轮机级内湿蒸汽凝结流动特性,采用双流体模型结合修正的均质成核和水滴生长模型,实现汽轮机初始成核级叶栅通道内非平衡凝结数值求解。通过焓损失系数与自由能理论进一步分析了进汽参数变化对汽轮机叶栅通道内湿蒸汽自发凝结流动的影响,结果表明:随着过热度的降低,非平衡凝结起始位置提前,非平衡凝结现象更剧烈,凝结产生的液相质量分数增加,热力学损失升高;进口湿度对水滴的生长和蒸发速率非常敏感,对凝结冲击位置有很大的影响;入口湿蒸汽液滴直径越大,阻碍相变的自由能壁垒越低,二次凝结现象越易发生,热力学损失越大,当湿度为0.01的液滴直径超过0.2μm时,均质成核的二次凝结现象逐渐发生;二次成核的临界水滴直径随着湿度的增加而增大。     

向心透平级叶轮内三维复杂流动的数值研究

对向心透平叶轮内部复杂流动在级环境下进行了全三维黏性数值模拟,结合拓扑学原理分析了设计工况和非设计工况下其内流动分离及各种涡系发展的演变过程,初步建立了向心透平叶轮内的旋涡模型,阐述了流动损失的形成机理。研究表明:向心透平叶轮内部涡系与轴流式透平存在较大差别,且流动分离及涡系主要集中在吸力面侧;设计工况下向心透平叶轮内的主要旋涡包括马蹄涡、通道涡及泄漏涡,其主要表现为通道涡与泄漏涡相互影响和掺混,是主要损失的形成原因;非设计工况下,主流在叶轮叶片前缘处发生大范围的分离及回流,造成了较大的能量损失,但二次流损失所占比例较小。