摘要：低温球罐大流量排液过程出现自由表面漩涡等复杂物理现象,严重影响泵等装置的安全运行及低温液体的稳定输送。针对某2000 m^(3)液氧球罐720 m^(3)/h的大流量排液工况,采用计算流体力学(CFD)方法中非稳态流动及流体体积法(VOF)对排液过程进行数值模拟,通过用户自定义函数(UDF)将初始切向速度与科氏力加载到计算流场,研究了不同初始切向速度及科氏力对排液过程、漩涡夹气的影响规律,并探究了漩涡演化规律。结果表明:初始流体静止时,科氏力是大流量排液过程中形成漩涡的主要原因,但科氏力对临界液位高度影响较小;流体具有一定初始切向速度时,初始切向速度起主导作用,科氏力可忽略;初始切向速度越大,临界液位高度越高,减弱切向速度的发展是抑制漩涡的重要举措;流场初始切向速度为0.003、0.009、0.018 m/s时,其临界液位高度分别低于0.682、0.714、0.848 m,排液管口发生微量空化。该结果可预测球罐大流量排液中漩涡运动,为排液系统优化设计提供数值计算依据。

摘要：结霜会对不同类型气化器造成长效性能的衰减。为研究套管结构对强化传热与表面结霜效果的影响,本文搭建了实验台,在普通传热管内加装套管,以液氮为工质,根据不同套管内径(Φ6、Φ8、Φ10 mm)及入口流量,设计了12组实验工况进行研究,获得翅片管表面不同测点处温度、霜层厚度及翅片管出口流体温度等参数。结果表明:入口流量为2.5 g/s时,普通传热管及套管内径为Φ6、Φ8、Φ10 mm结构的管内出口温度分别为193、205、200、199 K,相比于无套管结构,套管结构有效延缓了霜层生长,在3种规格套管中,Φ6 mm套管延缓霜层生长的效果较好;入口流量为2.5、3.5、4.5 g/s时,使用内径为Φ6 mm的套管结构及较低的入口流量可延缓翅片表面结霜。

摘要：LNG汽车供液系统主要采用自增压方式输送液体。考虑到车载LNG气瓶内液位下降而引起供液动力不足,致发动机燃料无法稳定供给,提出了气瓶稳定供气的条件。并建立了稳定供气过程中,空温式气化器气化量与发动机燃料流量的关系式,为LNG汽车自增压系统设计提供了参考。

摘要：一次能源的消耗不断加大,使世界能源紧缺的现状更加严峻,而可再生能源以其清洁、再生、高效的优势逐渐成为人们研究的热点。基于多能互补、能量梯级综合利用的思想,设计了多能耦合可再生能源制沼气系统,并对该系统的主要装置进行了选型。通过实例计算,分析了该系统的能量利用率、火用效率和经济效益,表明该系统是可行的。该系统的投资回收期为2.5年,能量利用率达到60%,火用效率达到57%。

摘要：针对螺旋升降机的结构特点及低温风洞元件的工程防热要求,设计了不锈钢承压防护壳内置聚氨酯绝热层的三段式热防护结构。利用有限元软件建立了热防护结构数值模型,在低温风洞的低温与常温工况下进行了结构与传热分析,获得了热防护结构应力、变形及温度场分布情况。结果表明:热防护结构承受0.35MPa最大压差载荷时,其最大应力出现在防护壳中段与纵向加强筋连接处,经强度校核得到热防护结构在工作载荷条件下满足强度要求;热防护结构载荷系数为74.5(>3),一阶屈曲载荷为26.1MPa(>0.35MPa),热防护结构满足稳定性要求;低温与常温工况下,聚氨酯绝热层厚度为40mm,热防护结构内通入氮气流量分别为0.01kg/s和0.02kg/s时,螺旋升级机结构均处于263K-313K的安全温度范围内。

摘要：为避免电动推杆元件在低温风洞中工作时受到低温损伤而无法正常工作,设计了使其能够在低温环境下正常工作的热防护结构。基于ANSYS软件建立了热防护结构有限元模型并进行线性屈曲分析,得到了相应屈曲模态。考虑材料非线性,以线性屈曲模态作为结构初始几何缺陷形式,使用Newton-Raphson算法控制载荷加载对热防护结构进行了非线性屈曲分析。结果表明:一阶线性屈曲临界压力为1.651MPa,以其变形量的0.1倍作为初始几何缺陷得到非线性屈曲临界压力为1.544MPa,考虑安全系数(m=3)后许用外压为0.515MPa,高于低温风洞最大工作压力0.35MPa。热防护结构非线性屈曲临界压力随初始几何缺陷的增加而降低,当初始几何缺陷大于一阶线性屈曲模态变形量的约1.4倍时,许用外压低于0.35MPa,结构有可能发生失稳。不同初始几何缺陷形式对热防护结构的临界压力几乎无影响,但结构最终破坏形式不同。

摘要：针对开架式气化器(ORV)建立4组不同海水液膜厚度下的换热管模型,基于Realizable k-ε及Solidification&Melting模型进行流固耦合传热计算,分析不同海水液膜厚度以及不同海水入口流速对换热管外海水结冰的影响。海水入口流速在0.5m/s^1m/s范围内变化时,海水入口流速越小,液膜厚度越薄,换热管外海水越易结冰;当液膜厚度为1mm、海水入口流速为0.5m/s时,结冰长度达到454mm。可见,换热管外海水结冰受液膜厚度与海水入口流速影响很大。海水从上往下流动过程中,换热管外海水结冰率逐渐增大,冰层逐渐增厚,且结冰重点区域位于换热管翅片缝隙及换热管连接处。因此在ORV实际运行中,为防止换热管结冰,应合理布置海水分布装置,并对换热管外翅片夹角、形状及换热管连接结构进行优化设计,以增强ORV传热效果。

摘要：LNG蕴含丰富的冷能,在接收站这部分冷量通常经汽化器被海水或空气带走,既浪费能源,又污染周围环境。以某小型LNG接收站为例,从能量梯级利用的角度出发,设计了一种以丙烷为中间介质、体积分数57. 8%乙二醇水溶液为载冷剂的利用LNG冷能的新型冷库系统,运用Aspen Plus软件对其流程进行模拟,获得了各流股的流量、温度和等参数,并根据得到的数据对系统做了热力和经济性分析。结果表明:对于供气规模1700m^3/h、供气压力0. 4MPa的LNG供气系统,每天约回收冷量12265. 34MJ,可同时满足面积为30m^2的低温冷库(-23～-30℃)、30m^2的中温冷库(-15～-20℃)和120m2的高温冷库(0～2℃)的需求;系统COP和效率分别为1. 79和78. 04%; LNG与丙烷换热器损最大,约占系统总损的74. 5%;所设计的冷库系统年净收益约31. 02万元,经4.06年可收回成本,将LNG冷能用作冷库冷源是可行的,具有较好的经济效益。

摘要：为深入掌握低温液体在空温式翅片管汽化器内的气化情况以及其与翅片管表面霜层生长的相互影响规律,以液氮为介质进行了低温液体在空温式翅片管气化器内的气化试验。通过热电偶和刻度带分别对翅片管上不同位置的温度和霜层厚度进行了测量,并分析了翅片管表面霜层的生长规律及翅片管内低温液体的流动特性。结果表明:气化器表面结霜过程受冷表面温度影响较大,冷表面温度越低,结霜速率越大,霜层越厚。结霜工况下的气化器工作状态分预冷和稳态两种工作状态。预冷工作状态低温液体进入气化器后迅速气化,其过程包含气液两相和单气相两个换热段。稳态工作状态低温液体在气化器内气化经历单液相、气液两相、单气相三个换热段,单液相段翅片管表面结霜最为严重,单气相段翅片管表面无霜晶形成。因此认为,可通过分状态分段设计空温式翅片管气化器从而减弱结霜对翅片管传热的影响,提高气化器换热效率。

摘要：为深入掌握气化器翅片管表面结霜过程中翅片管表面气流换热特性,以液氮为介质进行了翅片管表面结霜试验,分析了翅片表面结霜特性及气流温度、相对湿度沿翅片管轴向变化规律。结果表明:翅片管表面结霜最先出现在入口处的翅尖位置,沿翅片管径向越靠近翅根结霜现象越晚出现。结霜初期,翅片管(0mm—300mm)表面换热程度由强逐渐减弱,翅片管(600mm—900mm)表面换热程度由弱变强,随后逐渐减弱;结霜后期,整个翅片管表面换热程度呈稳定状态。可见,在设计气化器第一根翅片管时,应考虑适当增加翅片高度以延缓基管表面霜层的出现,提高气化器换热效率。这为进一步探寻合理有效抑制翅片管表面结霜方法提供了一定的理论基础。