低频脉动强化换热实验研究

鉴于脉动强化换热技术在提高船舶设备换热性能及除垢等方面具有广泛的应用前景,本文针对低频脉动流进行强化换热研究。实验在板式换热器冷却水端上游加入以电磁阀为脉动源的脉动流,以强化换热比表征换热效果,并改变脉动流的雷诺数、脉动频率、脉动振幅,探究各脉动参数与强化换热效果之间的关系。实验结果表明,脉动流具有强化换热效果,其强化换热能力与流体流动状态、脉动频率等因素有关;在某些工况下,脉动流会导致弱化换热。     

脉动强化换热的研究与进展

强化脉动使管内流体湍流度增加,产生强制对流,并将对流引入边界层,同时产生空化效应,因而不仅能提高设备的换热率,还可抑菌、除垢。各脉动参数对强化换热效果均有不同的影响。文中总结了脉动强化换热的研究现状与研究方法,讨论了脉动在强化换热及抑垢、除垢方面的应用情况,并对脉动研究提出了展望。     

船用板式换热器的脉动流强化换热研究

针对板式换热器效率低和易结垢等问题，采用脉动流强化板式换热器。利用数值模拟的方法对脉动流场下板式换热器通道内流体的流动和换热特性进行分析研究，并采用相关试验数据对数值模拟结果进行验证。研究结果表明：船用板式换热器的总传热系数随着质量流量的增加而增加，而强化换热因子则表现为先增加后减小的状态，各脉动频率下的强化换热因子均大于1.000，其最大值为1.258，这表明脉动流的加入有利于提高板式换热器的强化换热效果。同时，利用自主设计的试验台，将试验结果与模拟的努谢尔特数和压降进行对比分析，发现其表现出一致的规律性，最大偏差分别为12%和10.6%。研究结果可为脉动流强化换热的工程应用提供重要参考。     

往复脉动流对板式换热器的性能强化实验研究

首先,搭建了脉动流强化换热实验台架,针对板式换热器,研究了脉动流和稳态流下的换热性能对比,探究了脉动振幅、脉动频率与其换热特性之间的关系。热沉室设计采用3层结构,包括加热铜块、热沉室盖板和热沉室底座,加热铜块表面分别加工为平板流道和周期性矩形凹槽流道。实验结果表明,随着雷诺数的增大,无论稳态流动或是脉动流动下板式换热器的总传热系数均呈现增大现象,换热增强因子呈现逐渐降低的态势,这与热沉室实验中得到的规律基本相同;同时,在各雷诺数条件下,随着脉动频率的增大,换热增强因子出现了先减小后增大的现象,最低值出现在脉动频率0.66 Hz附近,换热增强因子的最大值为1.598,出现在雷诺数3 774、脉动频率0.55 Hz附近。     

共轨增压式燃油喷射系统的控制研究

介绍一种共轨增压式油喷射系统方案,从输油泵出来的中等压力的燃油被泵入蓄压器中,经增压活塞增压后由喷油器喷出,以达到高的喷射压力,并提高整个喷油系统的可靠性,并在前期论证和系统仿真工作基础上,对所设计的燃油系统电控装置进行测试实验和进一步的改进,验证此装置达到柴油机电控的要求和精度。     

6200ZLC型柴油机增压系统强化研究

介绍6200ZLC型柴油机增压系统强化的途径。通过分析增压系统的强化因素,认为提高增压度并且降低进气温度,可充分利用废气能量提高进气压力,提高废气涡轮增压柴油机的通流能力以及加大进气总管的容积是影响增压效果的主要原因。结合柴油机与增压器配合特性的调整,达到了提高柴油机输出功率的目的。     

旋转式能量回收装置压力脉动特性分析

为了研究旋转式能量回收装置进出口处压力脉动的分布及频谱特性，采用非定常湍流模型对旋转式能量回收装置的不同工况进行数值模拟，分析不同工况下旋转式能量回收装置的压力脉动特性和装置内部流场分布，结果表明：旋转式能量回收装置转子与定子动静干涉是其产生压力脉动现象的重要原因，压力脉动会沿着流道传递至出口处，传递的过程中压力脉动的幅值会逐渐减小，转速和流量的提高都会增大压力脉动的幅值；压力脉动的主频与转子转频和孔道数的乘积有良好的对应关系，能量回收装置内部涡的产生频率与压力脉动的主要频率基本一致，而装置内部涡的产生是由转子与定子的动静干涉引起的。该研究有效揭示了旋转式能量回收装置压力脉动的特征和机理，对于装置压力脉动的利用和控制具有参考价值。     

电解槽隔膜电阻的测定

本文提出了测量隔膜电阻的实验方法，并进行了电解槽隔膜电阻的实际测定，为目前电解槽中使用的隔膜材料提供了性能参数，为以后寻找新的隔膜材料和改进隔膜性能提供了实验方法。     

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。     

竖直上升管内超临界CO2异常传热机理研究

[目的]小通道内的换热已被广泛应用于核反应堆与航天发动机冷却等方面.为保证该系统内热力装置安全、高效运行,需系统、深入研究超临界CO2的传热规律与异常传热机理.[方法]通过CFD数值模拟,对不同质量流速下内径为2 mm的竖直上升管中超临界CO2的换热随热流密度与压力的变化规律展开研究,并对传热强化与传热恶化工况下不同截...     

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。     

船用增压锅炉燃烧火焰图像获取方法研究

以某船蒸汽动力装置的增压锅炉为研究对象,用光学探头和CCD摄像机分别从前后墙的观火孔处摄取炉膛火焰图像,并通过图像采集卡将火焰辐射图像信号送至计算机中,为进行图像处理、分析和计算奠定基础。实验表明,对增压锅炉进行火焰检测,必须建立合适的冷却吹扫装置,才能得到理想的图像效果。     

基于HYSYS的船用双燃料发动机高压供气系统仿真

以针对某25 000 DWT LNG动力散货船设计的高压供气系统为例,采用油气系统工艺过程仿真软件Aspen HYSYS和换热器仿真单元软件Shell Tube Exchanger对系统在典型负荷下的工艺过程进行仿真,通过仿真值与设计值的对比,对高压供气系统的设计、设备选型及供气系统性能的影响因素等进行分析。分析结果表明,高压供气系统的供气能力满足系统的设计要求,LNG高压气化/加热器的选型满足换热能力的要求且具有一定冗余。此外,高压泵增压过程带来的能量输入以及减压阀节流效应产生的燃气温度降低等影响因素应在供气系统设计中进行充分考虑。     

船用舱底泵系统脉动压力抑制研究

船用舱底泵系统由于设备固有特性而存在脉动压力过大的问题,从而引起系统在输送流体过程中存在较大的振动和噪声。本文针对舱底泵压力脉动机理,提出了舱底泵系统脉动压力抑制的解决方案。系统改进前后对比试验表明,系统内部脉动压力得到了显著抑制,采用的脉动消减装置具有较好的应用前景。     

海洋核动力平台PRHR HX池沸腾换热特性研究

为了研究海洋核动力平台非能动余热排出换热器(PRHR HX)池沸腾换热特性,设计搭建功率比1∶50的实验装置,研究PRHR HX运行过程中池沸腾传热特性,评价传统经验关系式在预测PRHR HX池沸腾换热系数时的适用性。实验结果表明PRHR HX局部池沸腾换热不均匀,PRHR HX下部沸腾强度明显弱于上部;随着热负荷升高,池沸腾换热趋于均匀。实验数据拟合所得到的半经验换热关联式与实验结果符合良好,偏差在±9%以内。研究结果可为海洋核动力平台非能动安全系统设计提供参考。     

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。     

船用油水隔膜装置

目前,为了防止海洋污染,国际上对油船排出的压仓水的含油量的控制越来越严格。世界各国海运界对新型油船防污系统寄予很大的希望。对此,日本住友电气工业株式会社从68年起,花了12年的时间,终于在79年研制成功一种新型的油船防污装置——橡胶油水隔膜装置。这种油水隔膜装置主要靠橡胶隔膜起作用。橡胶隔膜是用高强度的尼龙布做衬里,两面粘贴涂有特殊合成橡胶的橡胶布。它具有挠性、耐海水性、耐油性和耐磨性,是柔软、强韧的膜体。把这种装置安装在油船需要吸入压仓水的油仓     

螺纹槽管用于强化冷凝的实验研究

设计了一套强化冷凝实验系统，并对不同节距、不同槽深的纹槽管进行了实验研究，得出了结论：合理地选择节距和槽深，可较大幅度提高换热系数。     

核动力装置中两相相间换热边界限制对于换热计算的影响分析

在开发系统程序时,经常发现相间换热系数过大导致程序计算两相流动时出现物性错误,从而导致计算失败。因此采用RELAP5使用的相间换热系数限制关系式对相间换热系数进行限制,采用水平环形雾状流、垂直环形雾状流2种工况进行计算,计算结果表明,单纯的采用RELAP5使用的相间换热系数限制关系式并不能使计算稳定,必须减小该相间换热系数限制关系式的最大值才能使得计算稳定。同时,不同空泡份额下能够稳定计算两相流动的相间换热系数最大值限制不相同,且相间换热系数值的大小对空泡份额的计算有很大影响。     

核动力装置中两相相间换热边界限制对于换热计算的影响分析

在开发系统程序时,经常发现相间换热系数过大导致程序计算两相流动时出现物性错误,从而导致计算失败。因此采用RELAP5使用的相间换热系数限制关系式对相间换热系数进行限制,采用水平环形雾状流、垂直环形雾状流2种工况进行计算,计算结果表明,单纯的采用RELAP5使用的相间换热系数限制关系式并不能使计算稳定,必须减小该相间换热系数限制关系式的最大值才能使得计算稳定。同时,不同空泡份额下能够稳定计算两相流动的相间换热系数最大值限制不相同,且相间换热系数值的大小对空泡份额的计算有很大影响。