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条缝喷嘴几何结构对旋流冷却特性的影响

航空动力学报 2024年第1期39卷 40-48页

作者：马永乐成克用淮秀兰中国科学院工程热物理研究所北京100190 中科南京未来能源系统研究院南京211135 中国科学院大学南京学院南京211135 中国科学院大学工程科学学院北京100049

为了寻求更优的透平叶片前缘冷却结构,建立了条缝喷嘴旋流冷却结构,并选用标准k-ε湍流模型进行数值计算,探究了条缝喷嘴几何结构对旋流冷却流动与换热特性的影响。在所研究雷诺数范围内,条缝喷嘴旋流冷却靶面换热流向不均匀度比离散结... 详细信息

为了寻求更优的透平叶片前缘冷却结构,建立了条缝喷嘴旋流冷却结构,并选用标准k-ε湍流模型进行数值计算,探究了条缝喷嘴几何结构对旋流冷却流动与换热特性的影响。在所研究雷诺数范围内,条缝喷嘴旋流冷却靶面换热流向不均匀度比离散结构小67.8%~71.9%;条缝喷嘴旋流冷却靶面换热强度在喷嘴范围内沿流向呈上升趋势;通过改变条缝喷嘴截面斜度角可以有效影响靶面换热分布,当斜度角为0.24 rad时,换热强度沿流向基本呈均匀分布,超过此值,则呈下降趋势;条缝喷嘴高度对旋流冷却换热均匀性影响较为明显,当喷嘴高度是水力直径3.41倍时,综合性能最好;此外,还探究了条缝喷嘴宽度对旋流冷却的影响。

关键词：燃气轮机叶片前缘条缝喷嘴旋流冷却流动传热

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含化学热沉的气膜冷却流动与换热研究

工程热物理学报 2014年第5期35卷 923-926页

作者：成克用梁世强淮秀兰中国科学院工程热物理研究所北京100190

为了进一步提高涡轮入口温度,提出一种新型气膜冷却方法~含化学热沉的气膜冷却方法。对于新方法来讲,化学热沉的存在会影响气膜孔下游的流场,从而影响主流与固体壁面的换热。建立简化理想化学热沉模型,采用标准k-ε湍流模型对该方法进... 详细信息

为了进一步提高涡轮入口温度,提出一种新型气膜冷却方法~含化学热沉的气膜冷却方法。对于新方法来讲,化学热沉的存在会影响气膜孔下游的流场,从而影响主流与固体壁面的换热。建立简化理想化学热沉模型,采用标准k-ε湍流模型对该方法进行数值模拟,结果表明,化学热沉的存在降低了气膜孔出口下游不远处壁面附近的温度,同时增大了壁面处混合气膜与壁面之间的对流换热系数.

关键词：气膜冷却化学热沉流动换热数值模拟

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舰用燃气轮机间冷器优化设计

工程热物理学报 2024年第12期45卷 3762-3770页

作者：杨健陈俊霖成克用淮秀兰中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学南京学院南京211135 中科南京未来能源系统研究院南京210000 中国科学院大学工程科学学院北京100049

印刷电路板式换热器具有重量轻、体积小,紧凑度高和传热性能好等优点,非常适合用作舰用燃气轮机间冷器。本文针对舰用燃气轮机用的印刷电路板式间冷器进行了优化设计与分析,建立了印刷电路板式间冷器优化问题的数学模型,通过遗传算法的... 详细信息

印刷电路板式换热器具有重量轻、体积小,紧凑度高和传热性能好等优点,非常适合用作舰用燃气轮机间冷器。本文针对舰用燃气轮机用的印刷电路板式间冷器进行了优化设计与分析,建立了印刷电路板式间冷器优化问题的数学模型,通过遗传算法的全局优化搜索能力分别以压降最小、质量最轻和紧凑度最高为目标进行间冷器结构参数优化,分析了固定热负荷条件下改变热侧工质质量流量对间冷器性能的影响。结果表明,单目标优化后的间冷器总压降减少了81.52%,总质量减轻了77.66%,紧凑度提高了69.10%。

关键词：燃气轮机印刷电路板式换热器间冷器遗传算法优化设计

[mmim]DMP/CH_3OH吸收式制冷热力性能研究

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工程热物理学报 2013年第4期34卷 689-693页

作者：陈伟李兰兰梁世强郭永献成克用唐大伟中国科学院工程热物理研究所北京100190 西安电子科技大学机电工程学院陕西西安710071

关联了能够在整个浓度范围预测[mmim]DMP/CH3OH溶液蒸汽压参数的UNIFAC模型和预测过量焓参数的Wilson模型。基于上述模型,对[mmim]DMP/CH3OH吸收式制冷单效循环热力特性进行了仿真分析。结果表明:[mmim]DMP/CH3OH单效制冷的循环倍率高于... 详细信息

关联了能够在整个浓度范围预测[mmim]DMP/CH3OH溶液蒸汽压参数的UNIFAC模型和预测过量焓参数的Wilson模型。基于上述模型,对[mmim]DMP/CH3OH吸收式制冷单效循环热力特性进行了仿真分析。结果表明:[mmim]DMP/CH3OH单效制冷的循环倍率高于LiBr/H2O和NH3/H2O系统;[mmim]DMP/CH3OH单效制冷循环COP略低于LiBr/H2O系统,但在整体性能上要高于NH3/H2O系统。

关键词： UNIFAC Wilson 吸收式制冷单效循环

NH3/CO2复叠式制冷系统理论及实验研究

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NH3/CO2复叠式制冷系统理论及实验研究

作者：成克用哈尔滨商业大学

学位级别：硕士

目前,为了减轻环境所面临的巨大压力,对天然制冷剂的研究一直成为人们关注的焦点。NH3及CO2都属于天然工质, NH3作为制冷剂的使用经验已经积累了100多年,CO2则因为氟利昂的出现而受冷落多年。而在当今情况下,重新审视CO2作为制冷剂的用... 详细信息

目前,为了减轻环境所面临的巨大压力,对天然制冷剂的研究一直成为人们关注的焦点。NH3及CO2都属于天然工质, NH3作为制冷剂的使用经验已经积累了100多年,CO2则因为氟利昂的出现而受冷落多年。而在当今情况下,重新审视CO2作为制冷剂的用途,已成为业内人士研究的热点。采用NH3/CO2复叠式制冷系统,可以缓解环境的压力,且能满足食品冷冻冷藏业对安全性和对温度要求较高的需求。建立了NH3/CO2复叠式制冷系统稳态集中参数模型,进行了热力学计算分析,得出了相关的研究结果：即系统存在最优的低温级冷凝温度,可使制冷循环的COP值增大;蒸发温度越低,最优的低温级冷凝温度越低;同一蒸发温度下,随着冷凝温度的降低,COP值和最佳质量流量比增大;同一高温级冷凝温度下,随着蒸发温度的降低,COP值和最佳质量流量比减少;减少冷凝蒸发器传热温差,能提高循环的COP值和循环的最佳质量流量比。对重力供液和泵供液两种工况进行了理论与实验对比研究,得出当采用重力供液系统,制冷量在160kW～284.6kW之间时,系统的COP值在1.09～1.49之间,此时热交换器气侧阻力为46kPa～79kPa;当采用泵供液系统,制冷量在165kW～299.8kW之间时,系统的COP值在1.1～1.57之间;对泵供液系统,在不同循环倍率下,热交换器气侧阻力不同,循环倍率在2～6之间时,热交换器气侧阻力在75kPa～110kPa之间;经过对若干工况实验对比,得出了在相应各工况下所对应的最佳循环倍率;对泵的能力进行了测试,得出最大循环倍率下的流量。以CO2冷凝温度、CO2蒸发温度、冷凝蒸发器换热温差、CO2过热度、NH3冷凝温度为依据用回归分析法拟合、Matlab软件求解系统COP公式,F检验的值是147.2828,回归方程回归效果显著,有实用价值。重新对冷凝蒸发器进行设计,使CO2在管外冷凝,传热系数为1133.7W/(m2·k)～1733.9W/(m2·k),比CO2在管内冷凝时的传热系数提高一倍左右,系统COP提高15%～34%。对系统的各个主要部件进行了火用分析,得出系统做功能力最大损失为NH3压缩机,其能量损失占总能量损失的38.06%～38.81%,其次是CO2压缩机和冷凝器,分别占总能量损失的24.38%～26.33%和23.74%～27.22%,蒸发器、节流装置的火用损则较小。

关键词： NH3 CO2 复叠式制冷热力学分析实验

超临界CO_(2)印刷电路板式换热器实验研究及费用评估

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中国电机工程学报 2021年第19期41卷 6529-6536页

作者：史阳周敬之淮秀兰郭江峰成克用中国城市建设研究院有限公司北京市西城区100190 中国科学院工程热物理研究所北京市海淀区100120

目前,超临界CO_(2)印刷电路板换热器研究主要以数值模拟为主。实验研究较少,部分实验运行温度和压力远低于超临界CO_(2)布雷顿循环发电系统实际工况。此外,基于实验结果的超临界CO_(2)换热器费用评估未见报道。为此,采用印刷电路板式换... 详细信息

目前,超临界CO_(2)印刷电路板换热器研究主要以数值模拟为主。实验研究较少,部分实验运行温度和压力远低于超临界CO_(2)布雷顿循环发电系统实际工况。此外,基于实验结果的超临界CO_(2)换热器费用评估未见报道。为此,采用印刷电路板式换热器作为超临界CO_(2)布雷顿循环发电系统回热器和冷却器,在全温全压实验条件下测试质量流量对换热器缩比样机的热导、效能、换热量和摩擦因子的影响规律,并依据实验数据对1MW超临界CO_(2)发电系统用回热器和冷却器费用进行分析。结果表明,不同质量流量条件下回热器和冷却器的热导、效能、换热量和摩擦因子变化幅度较大,从而对换热器的费用产生影响。研究结果为MW级超临界CO_(2)布雷顿循环发电系统回热器和冷却器的研发提供技术支撑。

关键词：超临界CO_(2) 实验测试印刷电路板式换热器费用评估回热器冷却器

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基于电加热融雪系统的道岔结构传热特性

中国科学院大学学报（中英文） 2013年第6期30卷 744-750,756页

作者：李兰兰梁世强唐大伟陈伟成克用中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

通过对配以电加热道岔融雪系统的道岔结构进行传热分析,针对不同融雪位置和不同环境条件建立满足融雪要求的最小加热功率计算模型.计算结果揭示了尖轨处不同加热方式的优劣,以及环境因素对最小加热功率的影响.该计算模型为电加热道岔融... 详细信息

通过对配以电加热道岔融雪系统的道岔结构进行传热分析,针对不同融雪位置和不同环境条件建立满足融雪要求的最小加热功率计算模型.计算结果揭示了尖轨处不同加热方式的优劣,以及环境因素对最小加热功率的影响.该计算模型为电加热道岔融雪系统的工程实施提供了可靠的理论依据.

关键词：道岔融雪系统电加热最小加热功率

超临界压力CO_2水平管内冷却换热机理研究

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工程热物理学报 2017年第9期38卷 1929-1934页

作者：相梦如郭江峰淮秀兰成克用崔欣莹张泽张健中国科学院工程热物理研究所北京100190 中国科学院大学工程科学学院北京100049 北方工业大学北京100144

采用SSTk-ω模型对冷却条件下超临界压力CO_2在水平管内的对流换热进行了数值研究,分析了流体物性、热流密度、直径以及浮升力等对其在拟临界点附近的流动换热特性的影响,并从场协同的角度分析了超临界压力CO_2的传热机理。结果表明:浮... 详细信息

采用SSTk-ω模型对冷却条件下超临界压力CO_2在水平管内的对流换热进行了数值研究,分析了流体物性、热流密度、直径以及浮升力等对其在拟临界点附近的流动换热特性的影响,并从场协同的角度分析了超临界压力CO_2的传热机理。结果表明:浮力效应使流体在流动截面上出现温度场不对称和二次流现象;下壁面的对流换热系数比上壁面先达到峰值,但换热系数小于上壁面;增大热流密度对换热系数的影响较小但能够使换热系数的峰值向入口段移动;增大热流密度和增大直径能够增强浮力效应对流体换热特性的影响;场协同原理可以解释同一截面处的换热不均匀现象。

关键词：超临界压力CO2 对流换热场协同原理浮力效应数值模拟

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二氧化碳制冷循环研究综述

二氧化碳制冷循环研究综述