不同压力下竖直管外Marangoni凝结换热特性研究

本文在不同压力状态下对水与酒精混合蒸汽在竖直管外Marangoni凝结换热特性进行了可视化实验研究,观测到不同过冷度下的凝结状态.实验结果表明,在相同流速和浓度条件下,酒精浓度较低时凝结换热系数随蒸汽压力的升高而升高.但在高酒精浓度下,凝结液表面张力梯度减小,扩散热阻的影响增大,蒸汽压力对于凝结换热系数的影响并不明显.     

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.     

超音速蒸汽浸没射流与凝结换热的实验研究

本文对压力为0.20～0.40 MPa的蒸汽在27℃环境水中超音速浸没射流与凝结换热进行了实验研究.实验与分析结果表明:流场分为汽羽、汽液界面、汽液两相混合区和环境水四个区域;随着蒸汽入口压力的增大,依次出现圆锥-椭圆双层汽羽、圆锥形汽羽和椭圆形汽羽;当蒸汽入口压力从0.20 MPa增大到0.40 MPa时,汽羽的无量纲穿透长度从2.20近似线性增大到4.20,射流平均凝结换热系数随着蒸汽入口压力的增大缓慢减小,其数值在0.67～0.80 MW/(m2·℃)之间变化.     

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.     

垂直管内蒸汽射流凝结流型研究

本文实验研究了垂直管内蒸汽射流凝结流型,通过安装在管道壁面的高频压力传感器获取蒸汽在流动水中凝结诱导形成的压力波动信号,统计提取能清晰表征不同蒸汽射流凝结流型的压力振荡特征。基于不同蒸汽射流凝结流动工况下压力信号的绝对值方差变化规律,对不稳定间歇振荡、不稳定界面振荡、不稳定气泡振荡/稳定凝结流型进行划分。再根据不稳定气泡振荡凝结流型所对应压力振荡信号的绝对值方差明显大于稳定凝结流型,将不稳定气泡振荡凝结流型从不稳定气泡振荡/稳定凝结流型中区分。通过本文建立的管内蒸汽射流凝结流型图,可以应用低系统压力下的流型变化来预测较高系统压力下的流型分布。     

蒸汽压力对Marangoni凝结换热特性的影响

本文研究了蒸汽压力对水-酒精混合蒸汽竖直平板表面凝结换热特性的影响．搭建了具有高气密性的Marangoni凝结换热实验台,分别针对不同压力(31．16 kPa,47．36 kPa,84．53 kPa)、不同表面过冷度(表面过冷度范围2-32℃)的纯水、水-酒精混合液(气相酒精质量百分比浓度为2．28％,5．1％,51％)和酒精进行了换热特性的实验研究,实验结果表明混合蒸汽在相同流速和浓度下凝结表面传热系数随压力的升高而升高,分析认为这是因为相平衡压力的提高会导致凝结液量增加和凝结液平均温度提高,而使凝结汽液界面的表面张力提高,进一步增强了Marangoni效应的影响,从而使凝结表面传热得到加强．     

环周进汽型超声速汽液两相流升压装置性能计算分析

对环周进汽型的变截面通道内超声速汽液两相流升压装置进行了实验及理论研究,实验中进汽压力为0.15～0.4MPa,进水压力为0.2～0.6 MPa。实验结果表明在不同的汽水参数条件下,混合腔内压力与温度分布呈现出相似的规律。在同一工况下,激波前混合腔内各点的压力基本保持不变,随着凝结激波的产生,压力突然增大。激波过程中蒸汽几乎全部凝结,激波过后温度分布趋于平缓。并在实验结果的基础上分别建立了水喷嘴、蒸汽喷嘴、混合腔内两相区和扩散段的数学模型,其预测的装置出口压与实验值之间的误差小于15%。     

微通道中水蒸气凝结过程流型变化的分子动力学研究

本文建立了外力作用下流体流动和凝结过程的分子动力学模型.在蒸汽压力为3.7177 MPa时,模拟得到了不同外力条件下水蒸气凝结过程的流型,分别为环状流、射状流、塞状流、泡状流、带有小汽泡的液体流,模拟结果与相关文献中实验流型吻合较好.模拟发现水蒸气在0.3833 MPa压力下凝结时,出现一种新的波动流流型.最后对凝结过程中流型间转换机理进行了讨论.     

变质量流率蒸汽浸没射流压力振荡特性研究

本文对变质量流率蒸汽浸没射流压力振荡特性开展了实验研究,发现蒸汽质量流率随时间延长呈指数规律下降。蒸汽射流凝结经历了稳定凝结、振荡凝结、过渡喘振和喘振四个阶段,射流初始水温越高,各个凝结区域转换点对应的蒸汽质量流率越高。在不同的凝结区域,蒸汽质量流率和过冷水温度对振荡特性的影响程度不同。相同蒸汽质量流率时,初始水温越高振荡频率越小。振荡强度均方根值和峰值均在凝结振荡区达到最大,且初始水温越高,最大值对应的蒸汽质量流率越高,振荡强度峰值最高可达70 kPa。     

平面叶栅中的湿蒸汽两相结流动数值模拟

对存在自发凝结的湿蒸汽两相流动建立了完全欧拉坐标系下的数值模型.考虑水蒸汽与理想气体的偏差,引入维里型状态方程对模型作了进一步完善.对平面叶栅中的两相凝结流动进行了数值模拟,计算结果与实验值比较表明本文计算模型正确,可以扩展到三维复杂两相凝结流场的计算.     

一维喷管中存在自发凝结的跨音速湿蒸汽两相流动数值模拟

本文结合液滴成核、生长理论及Ｅｕｌｅｒ方程组,在无滑移假设下,导出了描述存在自发凝结的湿蒸汽两相流动控制方程组。对汽液两相流动控制方程组采用ＴＶＤ格式离散、时间推进法求解。对准一维喷管中的湿蒸汽两相流动进行了数值模拟,得到了满意的计算结果。     

低压蒸汽滴状冷凝传热性能的实验研究

实验研究了不同水蒸气压力条件下的滴状冷凝传热特性。10 kPa、40 kPa和70 kPa时的传热系数分别是常压下的56%,68%和81%。随着水蒸气压力的下降,液滴脱落直径变大,液滴生长周期延长,冷凝传热系数下降。通过液滴的动力学特性分析和基于界面效应的滴状冷凝传热模型,分析了低压对水蒸气冷凝传热的主要影响因素,压力变化主要影响了分子扩散率和气-液相际传热热阻,导致总冷凝传热系数随压力下降。     

汽轮机湿蒸汽级中凝结流动的三维数值分析

对一台凝汽式汽轮机低压末三级中的湿蒸汽自发凝结流动进行了三维数值分析,并与忽略自发凝结影响的流动计算结果进行了比较。结果表明,自发凝结流动中,湿蒸汽级组内焓降在各级之间的分配、各级反动度、级的工作压力范围、叶栅出口气流角和出口气流速度发生明显变化。各湿蒸汽级处于“变工况”运行状态,部分湿蒸汽级内流动状况显著变差,并导致叶片强度与振动方面安全性降低。除非平衡凝结损失外,凝结导致湿蒸汽透平级“变工况”运行是湿蒸汽级效率降低的重要原因。     

竖壁膜状凝结过程的相似解

本文建立了含有液膜和汽膜的竖壁凝结物理模型和基于边界层方程组的数学模型，应用相似理论进行了无因次变换，确定了无因次方程的系数及变换函数的形式，并对控制方程组进行了数值求解，推导了考虑液膜对流因素的竖壁膜状凝结局部努谢尔特数的表达式，进而得出了雷诺数范围较宽的竖壁膜状凝结准则的统一表达式。     

含有不凝气体的蒸汽滴状冷凝传热实验研究

本文对饱和水蒸气和空气的混合物在垂直表面上滴状冷凝传热特性进行了实验研究。考察了不同的压力条件下不凝气对冷凝传热的影响。与膜状冷凝实验结果对比表明,滴状冷凝对含有不凝气的蒸汽冷凝传热有强化作用;在较高的冷凝压力下不凝气体对传热的影响相对较小。     

过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结的实验研究

针对入口压力为 0.20～0.60 MPa 的饱和蒸汽在 20～70℃过冷水中形成的过膨胀超音速蒸汽浸没射流凝结进行了实验研究.观察到了渐缩形、收缩-膨胀-收缩形、收缩-膨胀-发散形和发散形汽羽,汽羽形状主要由入口蒸汽压力和过冷水温度决定,给出了汽羽凝结形态分布图.同时,给出了汽羽的轴向和径向温度分布规律,在靠近喷嘴附近,温度变化幅度比较大,在远离喷嘴处,温度变化趋于平缓;汽羽的轴向温度分布与汽羽的形状密切相关.     

蒸汽浸没射流凝结引起的冲击特性研究

本文在广泛的蒸汽压力和过冷水温度范围内,针对饱和蒸汽通过不同出口直径的喷嘴在过冷水中浸没射流凝结引起的压力冲击特性进行了实验研究,测量得到了不同轴向位置和径向位置的冲击压力,并分析了入口蒸汽压力,过冷水温度和喷嘴出口直径对冲击压力的影响规律。结果表明冲击压力主要受入口蒸汽压力和过冷水温度的影响;同时,当汽水参数以及无量纲轴向和径向距离相同时,不同出口直径的喷嘴对应的冲击压力变化很小,从而表明喷嘴出口直径对压力冲击影响很小。     

方解石纳米孔隙内二氧化碳毛细凝聚的分子模拟

在二氧化碳地质封存、增产非常规油气以及孔隙材料表征测量方面,纳米孔隙中二氧化碳相态的准确预测具有重要意义.然而,由于纳米尺度下毛细力、分离压等作用力占据主导因素,流体在孔隙中的相行为与体相流体存在根本不同.已有实验和模拟表明,Kelvin毛细凝聚理论无法预测特征尺度10 nm下的,孔隙内流体凝聚压力与体相饱和蒸气压的偏...     

低压汽轮机三维叶栅通道内湿蒸汽两相流动的数值模拟与分析

采用完全气体单相流动模型、实际气体平衡态凝结和非平衡态自发凝结三种不同的计算方法对某低压汽轮机静叶栅中三维湿蒸汽两相流动进行了模拟和分析.计算表明:三种模式计算结果有一定的差别;水滴的生长过程对出口气流角分布有一定的影响;非平衡态计算得到的出口湿度比平衡态计算结果略微小一些;进一步的分析表明在非平衡态计算中,进口水滴半径对出口湿度和出口水滴半径均有影响.     

三维湿蒸汽流动快速准确数值模拟方法及应用

本文以解析化wilson点参数和相对饱和湿度算法为基础,发展了三维粘性非平衡态湿蒸汽流动的快速准确数值模拟方法,模拟了一实际运行机组低压缸初始凝结级内的流动,分析了与非平衡态凝结相关的流动现象。该方法可成为汽轮机湿蒸汽级流动的分析和设计的先进和实用的平台。