水下航行器小通道内蒸汽换热实验研究

为研究水下航行器小通道内的蒸汽换热特性,对采用矩形通道设计的冷凝通道进行实验研究,分析不同蒸汽入口温度对通道换热特性的影响。实验结果表明:矩形小通道具有较好的冷凝换热效果,通道总平均换热量、热流密度以及通道出口冷凝液温度均随通道入口蒸汽温度升高而升高。但总传热系数和蒸汽侧换热系数随通道入口蒸汽温度升高而降低。最后在实验数据基础上,将实验值与仿真值进行对比分析,修正仿真模型,确定过热蒸汽冷凝成水的过程中相变点位置,为后续闭式循环动力系统壳体冷凝器的设计提供依据和参考。     

水下航行器小通道内蒸汽冷凝换热计算分析

针对水下航行器用冷凝器的结构特性和使用环境,建立冷凝器中小通道内蒸汽冷凝换热过程的焓值模型,对流换热系数模型和压力模型。根据4种不同的换热系数计算式,求解对应关系式下的焓值、温度、压力和干度仿真值,并结合实验数据进行对比分析,得到在单相区采用D-B关联式,在两相区采用A-R关联式,计算的结果误差最小。并以此为基础,对小通道的截面尺寸进行计算分析,计算结果表明:当通道截面宽度为6 mm时,小通道具有较好的流动换热能力,为水下航行器的工程设计提供重要参考。     

水下航行器小通道内蒸汽冷凝换热计算分析

针对水下航行器用冷凝器的结构特性和使用环境,建立冷凝器中小通道内蒸汽冷凝换热过程的焓值模型,对流换热系数模型和压力模型。根据4种不同的换热系数计算式,求解对应关系式下的焓值、温度、压力和干度仿真值,并结合实验数据进行对比分析,得到在单相区采用 D-B关联式,在两相区采用 A-R关联式,计算的结果误差最小。并以此为基础,对小通道的截面尺寸进行计算分析,计算结果表明：当通道截面宽度为6 mm时,小通道具有较好的流动换热能力,为水下航行器的工程设计提供重要参考。     

海洋核动力平台PRHR HX管内蒸汽冷凝换热特性分析北大核心CSCD

[目的]旨在探究非能动余热排出换热器(PRHR HX)管内饱和蒸汽冷凝传热特性,为海洋核动力平台非能动安全系统设计提供支撑。[方法]通过搭建的功率比1∶50的试验装置,使用分离热阻法处理试验结果,对PRHR HX管内饱和蒸汽冷凝换热特性进行分析。[结果]在试验参数范围内,PRHR HX管内主要以分层流或波状流-环状流-波状流流型存在,该管内凝液流动存在由层流到湍流的转捩过程;管内饱和蒸汽冷凝换热系数随压力升高而增大;在压力为0.52 MPa时,换热器内蒸汽流速最大值约为6.72 m/s,当压力大于0.52 MPa后,蒸汽流速反而逐渐减小;所提PRHR HX管内饱和蒸汽冷凝换热系数计算关系式与试验结果吻合良好,其计算值与试验值的相对误差在±8%以内。[结论]研究结果可为海洋核动力平台及类似应用对象非能动安全系统PRHR HX设计和优化提供参考。     

超临界LNG在新型船用换热器冷通道内流动换热特性研究

本文在新型换热器冷通道内,对超临界状态下LNG的对流换热过程进行数值模拟,分别研究入口温度、入口质量流量和壁面热流密度对超临界甲烷流动与换热特性的影响,提出一种在直通道中加入凹槽结构的强化换热模型。首先采用Ansys Space Claim对换热通道进行几何建模,再使用Siemens STAR-CCM+仿真软件对模型进行网格划分和求解。研究发现：局部对流换热系数随着入口温度的升高有所降低,努塞尔数变化趋势与局部对流换热系数变化趋势大致相同,在斜通道内,超临界LNG具有更好的换热性能;当通道入口质量流量和壁面热流密度增加时,局部对流换热系数也随之增大;凹槽结构对换热器换热性能有较大的提升,对综合性能的提升较小。     

压缩式制冷系统过热蒸汽饱和器的研究

介绍了新型制冷系统过热蒸汽饱和器的基本结构和工作原理,基于过热蒸汽饱和器下的系统火用分析建立了相应的数学模型,并对系统进行了实验测试,分析了饱和过热蒸汽对于制冷系统性能的影响.研究表明针对冷凝换热时过热蒸汽换热系数较低的问题而设计的饱和器,可以有效地提高空调机组的制冷量和冷凝器的换热效率,以及降低冷凝压力和冷凝温度等,改善了整个系统运行性能,提高效能和减少能耗.     

摇摆周期对板式换热通道内汽-液两相流阻力影响研究

板式换热设备越来越广泛应用于船舶换热系统,其内部结构为窄矩形通道,高功率换热条件下,可能形成汽-液两相流,汽-液两相流的阻力特性影响着换热性能。因此,在海洋摇摆条件下,竖直窄矩形通道内汽-液两相流阻力特性研究成为船舶换热方面一个研究热点。实验结果表明,摇摆角度等其他因素不变,阶段性增加摇摆周期,试验段总压力减小,压差变化频率减小,周期性明显增加。通过理论分析,摇摆周期增加,摩擦压降频率和幅值不变;重位压降变化频率减小,幅值不变;附加压降变化频率减小,幅值减小。造成总压降幅值逐渐减小,变化频率逐渐较小,周期性越来越明显。     

船用带经济器的离心式空调系统的理论分析与试验研究

为实现船舶空调系统的节能降耗,将带有经济器的离心式空调系统引入到船舶空调系统中。在定蒸发温度/变冷凝温度工况下,通过理论分析和试验研究,在验证带有经济器的离心式空调系统适用于船舶的同时,探究系统性能参数随冷凝温度的变化规律。结果表明:将带有经济器的离心式空调系统应用于船舶空调系统中是可行的;系统性能参数的理论模拟值和试验测得值随冷凝温度的变化趋势一致,理论值优于试验值,压缩机的排气温度和功率随冷凝温度的升高而增高,系统制冷量和制冷能效比(EER)随冷凝温度的升高而下降,EER介于6.87～10.14之间。     

船用带经济器的离心式空调系统的理论分析与试验研究

为实现船舶空调系统的节能降耗,将带有经济器的离心式空调系统引入到船舶空调系统中。在定蒸发温度/变冷凝温度工况下,通过理论分析和试验研究,在验证带有经济器的离心式空调系统适用于船舶的同时,探究系统性能参数随冷凝温度的变化规律。结果表明:将带有经济器的离心式空调系统应用于船舶空调系统中是可行的;系统性能参数的理论模拟值和试验测得值随冷凝温度的变化趋势一致,理论值优于试验值,压缩机的排气温度和功率随冷凝温度的升高而增高,系统制冷量和制冷能效比(EER)随冷凝温度的升高而下降,EER介于6.87～10.14之间。     

海洋条件对矩形换热器温度波动特性的影响

为了研究海洋工况下矩形换热器窄矩形通道壁面温度的波动特性及非稳态工况下壁面温度的计算方法,进行了一系列的实验研究和理论分析。结果表明在海洋条件下矩形换热器窄矩形通道壁面温度会随着通道质量流量的周期性变化而产生周期性的波动,且内、外壁面温度波动的振幅及相位都不同,同时窄矩形通道壁面温度的波动特性是摇摆周期、摇摆振幅、傅里叶数和内壁面温度波动特性的函数。随着傅里叶数的增加通道内、外壁面温度波动相对振幅逐渐增加,相位差逐渐减小,且内、外壁面温度的相位差只与摇摆周期有关。     

汽轮机鼓形齿联轴器润滑油流动特性研究

鼓形齿联轴器是船舶汽轮机组轴系连接中的重要部套件,鼓形齿啮合时产生较大热量,实际运行时需通入润滑油对齿间区域进行冷却以保障鼓形齿不被烧至胶合。本文针对某汽轮机鼓形齿联轴器,对机组联轴器喷油管出口至联轴器油冷通道出口区域的流动特性进行了详细分析,研究了其润滑油冷却齿面的物理原理;并对两种不同油冷流道结构在不同喷油管进口流量下的齿面对流传热特性进行了研究,发现提高联轴器喷油管的进口流量对联轴器齿间冷却效果提升均较为显著,且改进设计的油冷流道中鼓形齿面平均对流传热系数高于原始流道约25%,冷却效果提升显著。     

矩形槽道采用不同冷却介质的传热与阻力特性分析(英文)

Several industrial applications such as electronic devices,heat exchangers,gas turbine blades,etc.need cooling processes.The internal cooling technique is proper for some applications.In the present work,computational simulations were made using ANSYS CFX to predict the improvements of internal heat transfer in the rectangular ribbed channel using different coolants.Several coolants such as air,steam,air/mist and steam/mist were investigated.The shear stress transport model(SST)is selected by comparing the standard k-ωand Omega Reynolds Stress(ωRS)turbulence models with experimental results.The results indicate that the heat transfer coefficients are enhanced in the ribbed channel while injecting small amounts of mist.The heat transfer coefficients of air/mist,steam and steam/mist increase by 12.5%,49.5%and 107%over that of air,respectively.Furthermore,in comparison to air,the air/mist heat transfer coefficient enhances by about 1.05 to 1.14 times when the mist mass fraction increases from 2%to 8%,respectively.The steam/mist heat transfer coefficient increases by about 1.12 to 1.27 times higher than that of steam over the considered range of mist mass fraction.     

板翅式换热器的热工性能和压阻特性实验研究

以某型号的板翅式换热器进行热工性能和压阻特性的实验研究，根据实验数据利用MATALB中的polyfit函数拟合出换热量、空气流量、空气进口温度、空气侧压降以及传热系数随变频器的频率变化关系。可为板翅式换热器的结构设计和性能改进提供依据。     

船用滑油冷却器运行性能分析及流致振动研究

为研究船用滑油冷却器流致振动和微振磨损问题,清晰滑油冷却器易发生振动破损的薄弱部位。建立滑油冷却器壳侧及管侧的三维计算模型,采用流固耦合计算方法计算滑油冷却器壳侧滑油和管侧冷却水的耦合压力场、耦合流速场及耦合温度场,获得压力、流速、温度等关键运行参数的分布规律,基于管壳式换热器流致振动的诱发机理,揭示与流致振动密切相关的壳侧流体流动能量分布规律。由于滑油横向冲刷换热管束,促使壳侧流体掺混剧烈,导致壳侧流体压力场和速度场剧烈脉动,温度场不均匀分布,壳侧对流传热系数呈先降低再快速升高变化规律。根据滑油流动能量分布图谱,判定滑油冷却器进、出口区域的换热管束承受流致振动破损较为严重,其中进口区域换热管承受流致振动破损最严重。     

汽轮机电气控制试验平台方案

低温余热发电机是钢厂、水泥厂、石油化工厂提高生产效益、节约能源、实现可持续发展的重要途径。低温余热发电系统是一个相互关联的复杂控制系统,由于其热源的品种(烟气,粉尘)以及其成分不同,热源的熵值存在很大区别,所以其具体的热源控制部分也存在很大的差别,根据热源的不同以及同种热源的随机变化需要多次的调整热源进入换热器的流量以达到控制汽轮机的进汽流量,从而实验的模拟显得尤为重要。本试验平台模拟汽轮机的进汽流量的PID调节,汽轮机的起停控制,汽轮机的转速调节以及故障报警保护控制。     

双螺旋折流板换热器最佳螺旋角的研究

为了研究换热器的传热性能与双螺旋折流板换热器的螺旋角的关系，通过建立多个不同螺旋角的管壳式换热器模型，运用数值计算的技术手段对其进行模拟，并对其数值模拟结果进行对比分析。结果表明：双螺旋折流板换热器存在最佳螺旋角使得换热器的换热性能最优。相同换热器结构的条件下，壳程进口流量对双螺旋折流板换热器的最佳螺旋角没有影响。随着壳径的增大，双螺旋折流板式换热器的最佳螺旋角有下降趋势。     

一体化反应堆直流蒸汽发生器流动不稳定性研究

一体化反应堆结构紧凑、安全性高,在中小型反应堆的发展中具有很大优势。一体化反应堆中通常采用套管式直流蒸汽发生器(OTSG),传热管是套管结构,采用双面传热,换热能力强,但套管内存在单相区,汽水两相区和过热区,传热情况复杂,在反应堆启动、停止或低功率运行时容易产生两相流动不稳定现象。文章采用RELAP5程序,针对某陆用反应堆套管式直流蒸汽发生器建立了集总参数分析的模型,研究了系统压力、入口过冷度、入口节流等参数对流动不稳定性的影响。计算结果表明:增大系统压力,提高入口过冷度,在一定条件下增加入口节流均有利于系统的稳定。文章是对一体化反应堆直流蒸汽发生器流动性研究,对船用反应堆的直流蒸汽发生器流动性研究同样具有参考意义。     

燃料电池系统膜增湿器传热传质性能研究

对大功率常压燃料电池系统膜增湿器的传热传质性能进行实验研究,确定了影响膜增湿器性能的主要因素,建立膜增湿器传热传质数学模型,仿真研究了这些因素对膜增湿器性能的影响机制.研究表明,降低增湿器操作压力,增大空气流量,提高进气温度有利于提高扩散系数;减小空气流量和降低干空气进口温度有利于降低膜内水含量梯度.     

海水-冰晶两相流非等温流动及传热研究

船舶在冰区航行时,存在冰晶颗粒混合海水流入船舶冷却系统现象。基于颗粒动力学理论,建立适用于海水-冰晶两相流的欧拉-欧拉双流体模型,耦合相间传热传质模型对海水-冰晶两相流在水平直管内流动及传热特性数值模拟。研究表明,冰晶颗粒流动过程中,在管道上部位置R=8~10mm处冰晶体积分数达到最大值,且随着速度增加而增大；当入口含冰率(IPF)为4%时,冰晶速度的最大值出现在管道中心轴线上方。当入口速度为1.0~3.0 m·s-1，含冰率4%~30%时，局部传热系数随入口速度及含冰率增大而增加。