现代潜艇空调冷水机组冷凝器性能研究与分析

根据潜用空调冷水机组用强化冷凝管的特殊要求,对强化冷凝传热管进行了讨论选择,并对其传热性能进行了实验研究,最后对潜用空调冷水机组冷凝器的传热性能进行了实验研究与分析。     

滑油散热器的动态特性分析

建立了由燃油滑油散热器和空气滑油散热器组成的散热器网络,并建立了板翅式换热器动态数学模型。通过燃油流量与滑油温度的阶跃变化,模拟了过渡过程中温度场的动态响应,揭示了滑油温度在过渡过程中的变化特征。设计了三股流换热器,将燃油、滑油、空气置于同一个换热器中进行热量交换,对三股流换热器的动态响应进行了分析。同时分析了流体组织与通道排列对多股流换热器效能的影响。结果表明:三股流换热器具有较高的换热效率和较短的过渡时间;采用冷热流体逆流布置和通道对称排列能降低滑油出口温度。     

流体薄膜强化传热技术的发展

本文介绍了流体薄膜强化传热－液膜蒸发－冷凝传热的优点和当今世界的最新水平、主要研究成果，及其在海水脱盐装置中的应用。列举了各种型式高性能液膜蒸发－冷凝传热管及其特性数据。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明：随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

船用换热器三维流场数值模拟

采用Pro/E软件对闭式机舱淡水海水换热器的三维建模,利用FLUENT软件对该换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,分别以壳程总压降、总传热率、速度这三个方面作为综合衡量标准,分析具有不同折流板弦高、折流板数目的几种淡水海水换热器模型的速度场、温度场和压力场。结果表明:随着折流板数目的增加,壳程流体的压降逐渐升高,出口温度逐渐减小;随着缺口高度的增加,壳程流体的压降明显下降,出口温度也明显增加。     

舰用ICR燃气轮机PSR瞬态响应特性的数值分析

基于能量守恒原理和PSR（一次表面回热器）的结构特点，导出回热器冷热流体和固体问壁非稳态温度变化的微分方程式；利用直观的流动扰动因子M修正传热系数k，研究热流体进口温度和流量发生阶跃变化时PSR的响应时间；还分析了PSR传热波纹板片的数目，1、几何尺寸及通道波纹形状对温度响应时间的影响。研究结果表明，由于PSR的固体壁面时间常数远小于板翅式和管壳式换热器，因此这种轻重结构的先进换热器响应特性明显优于常规热交换器，特别适用于那些要求机动多变、反应灵敏的舰船和车用燃气轮机动力装置。     

多荷载对舰船水下管系位移影响分析

舰船管系承担各种流体介质的输送任务,特别是水下舰船管系,空间布置复杂,在工作过程中受到多荷载作用,导致管系位移变化较大。本文选取典型的舰船水下疏水空间管系,对管系在重力荷载、内压力荷载和流体瞬变动荷载作用下的位移变化进行仿真分析,结果表明流体瞬变所产生的动荷载是引起管路位移变化的最主要因素,当管系介质温度变化较大或流体瞬变产生的压力增量较大时,温度载荷和增量载荷也不可忽视。     

多荷载对舰船水下管系位移影响分析

舰船管系承担各种流体介质的输送任务,特别是水下舰船管系,空间布置复杂,在工作过程中受到多荷载作用,导致管系位移变化较大。本文选取典型的舰船水下疏水空间管系,对管系在重力荷载、内压力荷载和流体瞬变动荷载作用下的位移变化进行仿真分析,结果表明流体瞬变所产生的动荷载是引起管路位移变化的最主要因素,当管系介质温度变化较大或流体瞬变产生的压力增量较大时,温度载荷和增量载荷也不可忽视。     

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。     

适用船舶自流冷却系统中冷却器的工程设计研究

针对船舶自流冷却系统对冷却器要求的特点,对各种间壁式换热器的优缺点进行了分析,并结合热工理论计算,确定了冷却器宜采用小管径换热管的钛合金管壳式换热器,获得了小管径换热管数量与不同航速、冷却流体流动状态的设计关系,且基于热工计算结果表明了结构优化方向。采用 CFD技术对两管程流体流场进行了数值模拟优化分析,获得了后端管箱封头a/b的最佳值。实船工程试验结果验证了本文分析设计和优化方法的可靠性。     

带蓄冷装置的热回收船舶空调系统的设计研究

文章从节能的角度着手，进行了带蓄冷装置的热回收船舶空调系统的设计研究，并从理论上对其性能进行了分析讨论，为船上同类空调机组和热回收系统的开发研究和更合理利用能源提供有益的参考。     

船用螺旋管换热器热工及水动力特性数值研究

为明晰船用螺旋管换热器内流体流动传热规律及其流致振动特性,提高运行效率及安全性能。本文建立船用螺旋管换热器三维模型,采用流固耦合方法进行换热器热工及水动力特性数值模拟,借助流致振动预测方法计算得到与流致振动密切相关的流体冲击能量变化特性。计算结果表明,螺旋管上、下游管间出现回流现象,极易导致杂质沉积;螺旋管上、下管壁对流传热系数小,管壁温度高,易诱发爆管现象;基于流体冲击能量变化特性,流体能量在螺旋管区域呈波峰值,且螺旋管侧管壁冲击能量高于上、下管壁,可以预测螺旋管侧管壁承受流致振动破坏较严重,实际试验数据验证了本文数值结果。     

污垢对地表水换热系统的性能影响

污垢是热的不良导体,污垢热阻的存在,不仅使得换热器传热效率大大降低,还会增加流体的传输能耗,有时甚至会带来生产隐患。运用传热学基本理论,分析了地表水换热系统中污垢对管壳式换热器(水—水,无相变)传热性能的影响变化,并针对一次冷却水系统提出了阻垢对策。     

斜管簇中蒸汽冷凝研究

使管簇对水平方向倾斜,是消除卧式表面换热器中下降汽流凝结时浸渍管子的方法之一。根据综合条件(管子的倾角、冷凝面的水力负荷、管子和管簇的几何特性尺寸),可使凝结膜沿倾斜方向的流动不脱离管子表面。由于过程中物理特征变化的复杂性,不允许用解析方法来研究倾斜对放热的强烈影响。因此,为获得蒸汽在斜管簇中冷凝时某些数量关系式而进行了一些专门试验。这些试验的目的是研究从斜管簇各排管子上导出凝水的机     

船用蒸汽蓄热器充汽过程的热工水力特性数值研究

采用考虑汽液两相蒸发与冷凝的两流体模型和热相变模型,基于CFX进行船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力特性数值研究。计算结果表明:充汽过程中,船用蒸汽蓄热器压力、温度均呈快速上升的变化规律;蓄热器汽水空间产生蒸汽射流及涡流效应;两流体模型和热相变模型能够准确描述船用蒸汽蓄热器充汽过程热工水力参数,为船舶蒸汽蓄热器的设计提供技术支撑。     

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。     

管道内波速变化对水锤现象的影响分析

管道内水锤波速受管道自身以及管内流体等多种因素的影响,在实际工程中,管内流体性质变化以及管道的结构材质的不同都会引起对应水锤波速的变化。选取了两种典型的波速变化情况——整管波速变化与管路中不同位置局部波速变化,利用一维流体软件FLOWMASTER对其进行仿真分析,着重研究这两种情况下波速变化对管内水锤压力波幅值与周期的影响。在整管波速变化情况中,考虑当阀门关闭时间与关阀水锤周期之间的大小关系不同时波速变化对水锤现象的影响,以使结论更为合理全面。在局部波速变化情况中,改进了用平均波速变化来分析局部波速变化的方法,引入了波的散射理论对位置变化带来的影响,并进行了分析,比较了管路中各个典型位置上波速变化所对应的水锤现象,突出了波速变化位置的影响,可为管路设计与水锤防护提供参考。     

水下热滑翔机的温差能热机性能分析与相变材料选择

相变材料作为温差能热机的工作流体,其热力学状态对周围海水温度非常敏感,且其融点对水下热滑翔机的运行范围影响很大.基于焓法模型,在不同大洋温度剖面下,对以3种相变材料为工作流体的温差能热机进行性能分析;并考虑到不同大洋温度剖面的特点,为温差能热机选择合适的相变材料,以拓宽水下热滑翔机的应用范围.结果表明：在给定的大洋温度剖面下,3种工作流体的相变过程时间不同;以正十五烷为温差能热机工作流体的水下热滑翔机具有更广的运行范围.     

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。