大型分离式热管换热器的模型实验研究

本文对用于工业余热回收的大型分离式热管换热器进行了模型实验研究，以工程应用为背景探讨了大型分离式热管的合理充液率，启动升温性能、传热特性以及管排间不均匀加热方式对启过过程和传热特性的影响，最后根据实验数据整理提出了蒸发段沸腾换热综合实验关联式。     

水平深置高效热管的传热特性试验研究

为了解决除铁器的散热问题,本文根据其具体结构,在原有的紫铜管基础上设计并制作了新型的水平深置高效热管。通过搭建实验台,进行热管的传热特性实验研究,并以热阻为基础,分析了不同充液率和功率下热管的传热性能,确定了热管的最佳充液率为蒸发段容积的25%~30%,在实际应用中可进一步降低除铁器的温升。     

纳米铝粉粒径对丁醇柴油基纳米流体燃料液滴蒸发特性的影响

通过丁醇柴油添加纳米铝颗粒,利用挂滴式实验装置研究纳米流体单液滴的蒸发特性.在蒸发炉内,比较含不同粒径为50、80、150 nm的纳米流体,环境温度分别为623、923 K.单液滴在923 K下的蒸发阶段可分为瞬态加热阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段.而在623 K仅有瞬态加热阶段和平衡蒸发阶段;当环境温度为623 K时,液滴蒸发寿命随着纳米粒子的粒径增大而增大,且纳米粒子的加入抑制液滴的蒸发;环境温度为923 K下,粒子粒径为50 nm的纳米流体蒸发寿命最短.可见在高温下纳米粒子将促进液滴的蒸发,并且相对较小粒径的纳米粒子的促进作用更明显.     

以泡沫金属为吸液芯的纳米流体热管传热性能试验研究

从热管的吸液芯对传热性能的影响出发,分别对以铜材泡沫金属和丝网为吸液芯的热管进行了传热性能试验研究,两种热管的工质都为质量浓度为1％的Al2 O3纳米流体。试验结果显示泡沫金属吸液芯热管在等温性、换热系数和传热极限等方面都要比丝网吸液芯热管更好,泡沫金属吸液芯热管的传热性能要优于丝网吸液芯热管。     

舰船纳米流体冷却液在间冷器中的应用

为探究舰船纳米流体冷却液在燃气轮机间冷器中的流动换热情况,制备SiO2-乙二醇/水(50/50)船用间冷系统纳米流体冷却液,研究纳米流体中颗粒的粒径分布、温度和颗粒质量分数对导热系数的影响.在此基础上,以WR-21船用燃气轮机的间冷器系统为例,建立流动传热耦合计算模型,采用Fluent软件对流道内部的流场进行数值模拟.分析不同工况下纳米流体对间冷器平均对流换热系数、温度分布和沿程阻力的影响.结果 表明,温度升高,纳米流体的导热系数增大,当质量分数为15％、温度为80℃时,纳米流体的导热系数相对基液提高15.5％;提高纳米流体的质量分数,液侧平均对流换热系数随之增大,气侧温度分布更加均匀;在全工况下,液侧平均对流换热系数最大提高57.9％.纳米流体冷却液对改善高压压气机进口气流温度分布的均匀性具有重要意义.同时,需综合考虑纳米流体沿程阻力增加对间冷器性能的影响.     

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。     

不同运行条件下船用蒸汽蓄热器充汽过程动态特性数值模拟

船用蒸汽蓄热器的充汽过程是复杂剧烈的汽液两相热质交换过程,具有瞬时充汽量极大、热负荷波动剧烈的特点,其充汽特性直接关系到舰船蒸汽动力系统的运行稳定性。根据船用蒸汽蓄热器的运行条件,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,进行不同初始水位和压力下船用蒸汽蓄热器充汽过程动态特性的数值研究。计算结果表明：在充汽流量一定的条件下,蒸汽蓄热器初始水位越高,导致蓄热器压力越小、蒸汽温度越低;蒸汽蓄热器初始压力越大,造成蓄热器压力越大、蒸汽温度越高;在充汽起始阶段,蒸汽蓄热器初始压力越大,蓄热器水位和压力波动越剧烈。     

纳米流体水平管内沸腾流型的模拟研究

利用UDF编程定义纳米流体相变源项,对Al2O3-H2O纳米流体在水平管内的沸腾过程进行了数值模拟,分析研究了纳米流体在水平管内沸腾的流型特点,结果表明水平管内沸腾蒸发产生的相变含气率沿着管长方向不断增加,但相同截面位置纳米流体的含气量高于纯水的含气量,有助于强化流体的扰动与混合。对于不同浓度的Al2O3-H2O纳米流体的流型研究表明：颗粒浓度对于纳米流体管内沸腾过程的影响不大。随后将纳米流体与纯水的流型进行比较,结果表明Al2O3-H2O纳米流体使得管内沸腾更剧烈,也更容易沸腾,这将改善水平圆管的流动特性。     

泡沫铜式和微槽式均温板散热性能的对比研究

建立了较为完善的均温板性能测试实验台和可视化试验系统,研究发现:泡沫铜均温板的传热性能优于微槽式均温板,不同热流密度下的轴向热阻与市售均温板相当;在未失效前,均温板热阻达到0.2 K/W;影响均温板性能的主要参数是毛细压差力、渗透率和充注率,毛细压差力的提高对均温板的性能提升有着显著的效果.在可视化试验中,对于泡沫铜均温板,当充液率和热流密度较低时,蒸发面的传热主要是薄液膜蒸发机制;而当充液率和热流密度较高时,均温板内蒸发面的传热为池沸腾机制.对于微槽式均温板,当热流密度较高时,能明显观察到微槽内产生的气泡,即均温板蒸发面的传热属池沸腾机制.     

LNG运输船独立C型货舱蒸发率实测验证计算方法

对实际运行中货物系统温度、压力、充分等参数进行监控,利用称重法,选取单个货舱,按照IGC规则计算蒸发率,考虑到蒸发率通常会受到液罐隔热的导热系数、LNG组分、环境温度、液罐压力、充灌率、船舶状态等因素的影响,对计算蒸发率进行修正,得到货舱的实际蒸发率。     

过热水喷流发动机喷管中的流动数值模拟与基本特性分析

文章基于蒸发冷凝模型建立了闪蒸相变模型,对过热水喷流发动机喷管中的两相流动过程进行了数值模拟,发现高温高压流体在流动的过程中伴随着相变和膨胀的发生,两相流体在喷管收缩段、喉部和扩张段中流动特性各不相同,与实验数据进行对比验证了模型的准确性。研究了喷管形状对流动基本特性的影响,发现扩张比和扩张角对两相流在喷管中的相变和膨胀过程影响不同。该文所做研究对揭示两相流闪蒸相变机理、寻求各参数之间的匹配关系有着重要意义,可以为设计过热水喷流发动机提供理论基础。     

FEM-based evaluation of friction and initial imperfections effects on sandwich pipes local buckling

Sandwich pipes have been studied as one option to overcome the high pressure problems in deep and ultra-deep waters. They have become a possible alternative solution for submarine infrastructure due to its thermal insulation capacity. This contribute to preventing the pipeline from clogging due to the difference in temperature between reservoir fluids and water at the bottom of the sea. The pipelines in ultra-deepwater are continually exposed to severe operating conditions, such as the effect of high levels of external pressure that can cause local deformation or even collapse of the pipe. Thus, a greater understanding of the mechanical behavior of sandwich pipes is required. This paper presents a FEM-based evaluation of friction and initial imperfection effects on sandwich pipes local buckling. The non-linear evaluation was carried out in FEM of local buckling of two sandwich pipes, with polypropylene and cement as filled annular material. The influence of initial imperfections and the degree of friction, between the annular material and the steel pipes, as well as geometric variations of the pipe were considered. The numerical simulations results indicate a capacity to withstand ultra-deep waters collapsing pressures, around 3000 m, either for polypropylene or cement filled annular material model. In addition, the results indicate that the collapse pressure is inversely proportional to the increase in annular thickness and directly proportional to the decrease in friction which have an impact and contribution on the carrying capacity of the sandwich pipe. Further research will consider a design of experiments analysis of reported effects for different diameter-to-thickness ratios.     

浅析振冲碎石桩的施工质量控制

振冲碎石桩的成桩原理是先通过高压水和振冲器在软弱地基中形成桩孔,并向桩孔内逐段填入碎石,再利用振冲器的水平振动使填料和周围土体密实,在地基中逐段形成密实的桩柱体,与原地基土一起成为复合地基。振冲碎石桩施工简便,具有速度快、工期短、成本低等优点。通过对振冲碎石桩主要施工流程的介绍,从进场石料质量、桩位与孔深偏差、密实电流、留振时间、高压冲水量和填料量控制等方面,简要说明振冲碎石桩的施工质量控制措施。     

金属冷却水管对船闸闸首底板冷却效果分析

将混凝土坝中广泛应用的冷却水管技术引入到船闸结构的温控中。通过在边底板中埋设金属冷却水管与未采用相应措施的边底板及中底板进行对比,分析冷却水管对闸首底板的温控效果。结果表明,冷却水管可显著改善底板混凝土内部的温度分布,对降低内外温差和温度应力起到较为明显的效果。     

基于Midas/Civil的大体积混凝土温度应力计算及其防裂技术措施

广东南澳大桥工程(三标段)东引桥浅水区E34～E39承台为大体积混凝土结构(7.1 m×6.4 m×2.5 m)。基于Midas/Civil2010有限元分析软件对该承台建立大体积混凝土水化热数字分析模型。对无冷却水管和有冷却水管的混凝土内部分别进行温度应力计算,并将计算结果指导于现场施工。应用实例证明,这些技术措施可有效避免混凝土贯穿裂缝的产生,保证大体积混凝土的施工质量。     

低温容器稳压供气研究

本文研究了低温容器稳压供气原理,建立了挤压式稳定供气系统设计计算步骤并编制了计算机程序,可以很方便地计算所需水浴式盘管汽化器及增压器的传热面积,供气温度及初始自增压规律,计算结果与试验结果相符合,具有较好的工程计算应用价值。     

掺烧乙醇/水对柴油机燃烧与排放性能的影响

针对TBD234V6型柴油机,采用AVL-fire软件对额定工况下,不同乙醇/水掺混比进行三维数值模拟研究,对比分析缸内压力、缸内温度、缸内温度场、燃烧放热率、NOx浓度、NOx浓度场、Soot浓度、Soot浓度场,并通过赋权法确定最优乙醇/水掺混比。结果表明：随着乙醇/水掺混比的增加,缸内压力逐渐升高,燃烧放热率滞后,燃油消耗率呈上升趋势,但在0E10W时,最高燃烧压力下降率约为3.7%;燃油消耗率下降0.38%;缸内高温分布区域缩小,NOx和Soot浓度下降。通过计算确定最优掺混比为20E10W,此时,最高燃烧压力提升5.6%,燃油消耗率上升2.41%,NOx排放下降率约为18.8%,Soot排放下降率约为29.6%。研究结果可为船用柴油机采用柴油/乙醇/水三燃料燃烧提供一定的指导依据。     

不同含水量液舱在弹体撞击下的动态响应特性

为了明确液舱在平头弹体侵彻下的变形毁伤特点,利用100%含水量液舱的高速侵彻实验,结合数值仿真方法,分析了平头弹作用下液舱含水量对舱壁动态响应的影响规律。结果表明：在相同含水量条件下,弹体初速度越高,弹体在水中的速度衰减越快,耗散的动能越多;同时弹体速度的衰减也随液舱含水量的增加而增大。弹体动能的耗散使得舱内形成空泡,且空泡尺寸随弹体速度的增加而增大。液舱壁由于空泡的作用产生了外凸变形,且其变形量随弹体速度及含水量的增加而增大;当液舱部分含水时,舱壁出现非对称变形,液面下的舱壁的最大变形量与满舱时近似相等。     

船用复合材料管路振动特性试验研究

为研究船舶中复合材料充液管路的减振特性,首先采用几何尺寸相同的复合材料直管和钢直管进行振动响应对比分析。通过直管的四端阻抗测试,获得2种材料直管的传递矩阵,对比分析复合材料管路与钢管的振动传递损失。然后对2种材料直管进行自由边界下的模态测试,获取管路的阻尼系数。试验结果表明:在满足输水性能和结构强度的前提下,复合材料管路只是同几何尺寸钢管质量的一半,复合材料管的固有模态频率要低于钢管,模态阻尼系数却远大于钢管。在2500 Hz内复合材料管的横向振动传递损失优于钢管;而轴向传递损失在低频段要劣于钢管,高频段又优于钢管。因此在减振性能上,复合材料管更利于振动能量在传播过程中的衰减。研究成果可为复合材料在船舶充液管路减振降噪中的应用提供参考。