肖娟
- 作品数：17 被引量：59H指数：5
- 供职机构：西安交通大学化学工程与技术学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金中央高校基本科研业务费专项资金国家教育部博士点基金更多>>
- 相关领域：动力工程及工程热物理化学工程更多>>
- 基于流固耦合理论的螺旋折流板换热器结构优化研究被引量：7
- 2017年
- 针对螺旋折流板换热器热-结构综合性能,以螺旋角和搭接度为优化变量,基于流固耦合理论,采用二阶多项式响应面模型和遗传算法对螺旋折流板换热器进行了结构优化研究。结果表明:当壳侧入口流量为1.5 m×s^(-1)时,对于流动传热性能,单位压降传热系数随螺旋角的增大呈现先增大后减小的趋势,随搭接度的增大而减小,且受螺旋角的影响更大;对于折流板机械强度性能,最大剪应力的最大值随着螺旋角的增大而增大,而基本不受搭接度的影响。多目标优化以单位压降传热系数最大化,最大剪应力的最大值在许用应力范围内且最小化为目标函数,得到了三种优化结构。对比优化前后,单位压降传热系数平均提升了14.1%,最大剪应力的最大值平均降低了4.1%。研究结果为螺旋折流板换热器的工业化设计提供了理论指导。
- 王斯民肖娟王家瑞简冠平顾昕文键
- 关键词：螺旋折流板换热器流固耦合遗传算法结构优化
- 自转式内置转子颗粒污垢抑制特性研究被引量：2
- 2022年
- 传热管表面的污垢不仅阻碍热量传递,还会增加流体流动阻力,导致传热管使用寿命缩短和经济损失。通过在传热管内插入转子可有效实现传热强化和在线除垢抑垢,研究了不同流速下自转式内置转子圆管内的流场和颗粒污垢特性,采用多重参考系模型(MRF)模拟转子在不同流速下的转动,基于欧拉-欧拉液固两相流模型加载UDF得到管内的颗粒污垢特性。结果表明,内置转子传热管内呈螺旋流动,周向速度和径向速度提高,从而增强管壁的换热性能。随着流速从0.15 m/s增加到0.35 m/s,自转式内置转子圆管内颗粒稳定沉积率增加了136.5%,且增加的幅度逐渐变大;但污垢热阻渐近值减少了48.3%,且达到污垢渐近值所需的时间缩短。在此基础上对比固定转子发现,当流速为0.15~0.25 m/s,转子固定时的污垢热阻更小,而当流速为0.30~0.35 m/s,转子转动时的污垢热阻更小。研究可为内置转子的选型和设计提供参考。
- 谢广烁张斯亮王家瑞肖娟王斯民
- 关键词：传热管转子两相流结垢
- 城镇终端天然气掺氢燃烧技术现状及展望
- 2024年
- 天然气掺氢是降低城镇终端燃具碳排放的有效途径之一,对于实现“双碳”目标具有重要意义。掺氢天然气在民用燃具领域具有巨大应用潜力,为加快城镇终端掺氢天然气利用的进程,分别从燃气互换性理论、应用实验及数值模拟等方面开展研究,阐述了天然气掺氢燃烧的可行性,探讨了掺氢对燃气灶及热水器燃烧性能、热效率以及污染物排放的影响,对比了天然气燃烧反应机理的特点和适用范围。最后结合我国城镇天然气的相关标准、掺氢安全性及经济性等方面,指出了限制城镇终端天然气掺氢燃烧技术应用的主要因素以及未来发展趋势。研究结果表明:①天然气与氢气互换性主要受燃气组分和互换性指标的影响,天然气适宜的掺氢范围为0~20%;②掺氢能够显著降低天然气的碳排放,但燃具的热效率、氮氧化物排放以及适应性仍需进一步深入研究;③需要进一步采用量子化学、机器学习等先进手段探究天然气掺氢数值模拟的燃烧反应机理。结论认为,随着天然气掺氢管道的建设和发展,掺氢天然气在终端利用领域将展现出巨大潜力,与此同时掺氢天然气在终端实际应用中仍面临着诸多限制和技术挑战,天然气掺氢燃烧技术研究现状的系统梳理对推动氢能的安全高效应用具有重要现实意义,同时也为天然气掺氢燃烧技术的发展提供了研究思路和攻关方向。
- 胡国华陈石义何松肖娟王斯民李天雷
- 关键词：天然气掺氢燃气具燃气互换性燃烧特性污染物排放
- 水煤浆预热技术的煤气化系统热经济性敏感性分析与优化被引量：4
- 2021年
- 针对水煤浆中水分在气化炉内蒸发吸热导致效率低的问题,本研究采用旋梯式螺旋折流板换热器预热水煤浆技术以提升气化炉进料温度,该技术可充分利用系统低品位热实现煤气化精细化发展。通过耦合预热单元设备设计和气化过程系统优化,分析了旋梯式螺旋折流板结构参数对预热器总费用和煤气化冷煤气效率的影响,开展了热经济性的敏感性分析和优化研究。结果表明:总费用随着折弯角的增加而减小,但随着折弯率和相对高度的增加呈现先增加后减小的趋势;冷煤气效率随着折弯角和折弯率的增加而减小,但随着相对高度的增加先增加然后逐渐趋于稳定。局部敏感性分析显示,总费用和冷煤气效率与折弯角和折弯率呈负相关,与相对高度呈正相关。以总费用最小化、冷煤气效率最大化为目标函数,优化得到一组Pareto解集,为水煤浆预热器的设计选型提供了参考。
- 李国智王松江肖娟
- 关键词：煤气化换热器
- 旋梯式螺旋折流板换热器预热水煤浆的流动与换热性能?被引量：3
- 2019年
- 对进入气化炉前的水煤浆预热可以提高气化效率和降低氧耗。提出采用旋梯式螺旋折流板换热器预热水煤浆,水煤浆在换热器壳侧流动,导热油作为热流体在管侧流动。基于实验,研究了在换热器壳侧预热水煤浆的可行性、导热油定性温度和水煤浆流量对流动换热性能的影响,得到了壳侧传热和阻力系数关联式。实验结果表明,水煤浆在换热器壳侧流动换热是完全可行的;提高导热油定性温度可以提高水煤浆温升和总传热系数,同时降低壳侧压降;提高水煤浆流量可以提高总传热系数,但是壳侧压降增大。研究结果为开展水煤浆预热设备的研究提供了基础,对水煤浆预热的工况选择具有重要意义。
- 王斯民叶树沛肖娟宋晨张早校文键
- 关键词：管壳式换热器
- 非牛顿流体在螺旋折流板换热器内的数值模拟研究
- 针对目前国内关于介质为非牛顿流体的换热器研究相对较少的现状.本文利用数值模拟方法,采用非牛顿流体Binghan模型,研究了螺旋折流板换热器壳侧介质为质量分数62％的水煤浆时,螺旋角和搭接度对流动换热性能的影响.计算结果表...
- 叶树沛肖娟王家瑞王斯民
- 关键词：螺旋折流板换热器非牛顿流体
- 水煤浆螺旋折流板预热器的流体力学和传热性能的数值模拟
- 2019年
- 有研究表明对入炉前的水煤浆进行预热可以提高其气化效率,今利用数值模拟方法,采用非牛顿流体Bingham模型,计算并比较螺旋折流板换热器和弓形折流板换热器预热水煤浆时的流动换热性能。研究螺旋折流板换热器用于水煤浆预热的可行性以及螺旋角、搭接度对其流动换热性能的影响。结果表明:以单位压降的温升作为流动换热综合性能评价指标,螺旋折流板换热器更适于预热水煤浆。对螺旋折流板换热器,螺旋角和搭接度的变化对壳侧温升影响不大,而螺旋角的增大或搭接度减小能使壳侧压降明显降低。大螺旋角和小搭接度的换热器用于水煤浆预热时的流动换热性能更好。在螺旋角18°～40°、搭接度0%～50%,40°螺旋角,0%搭接度的螺旋折流板换热器的流动换热性能最好。研究结果可为选择水煤浆预热器的型式和结构参数提供参考。
- 王斯民叶树沛肖娟王家瑞文键
- 关键词：管壳式换热器螺旋折流板弓形折流板数值模拟非牛顿流体
- 基于最佳预后元模型的颗粒污垢特性全局敏感性分析
- 2024年
- 通过敏感性分析可识别出重要变量和无关变量,有效筛选数据降低模型复杂程度,并辅助优化设计。以内置转子传热管内的颗粒污垢为研究对象,采用欧拉-欧拉模型和颗粒污垢模型进行数值实验获取训练数据空间,基于最佳预后元模型开展全局敏感性分析,定量比较了颗粒直径、颗粒浓度、入口流速和入口温度的影响程度。对颗粒污垢四种沉积速率分析表明,入口温度对扩散沉积和热泳沉积的影响最显著,总影响分别为65.4%、58.6%;颗粒直径对湍流泳沉积和重力沉积的影响最明显,总影响分别为53.9%、75.0%。在此基础上,进一步分析了沉积率和污垢热阻的总影响、主影响及交互影响。结果表明:颗粒直径对沉积率和污垢热阻的影响均最大,总影响分别为52.7%、60.2%,各输入变量对沉积率和污垢热阻的交互影响的和分别为59.7%、42.5%,且随着四个输入变量的增加,沉积率和污垢热阻均增大。颗粒直径是影响内置转子传热管颗粒污垢问题的首要因素,在换热器设计中应予以重点考虑,其次是流体温度与流速。
- 谢广烁张斯亮何松肖娟王斯民
- 关键词：结垢两相流数值模拟元模型
- 甲烷掺氢扩散火焰形态及污染物排放特性模拟
- 2024年
- 氢气作为绿色、高效的清洁能源,富氢燃料燃烧对降低碳排放具有重要意义,但掺氢影响火焰稳定性、形态及污染物排放。以天然气掺氢燃烧技术为背景,设计非预混钝体同轴燃烧器产生回流区以稳定火焰,基于GRI-Mech 3.0燃烧反应机理,采用数值模拟分析贫燃料条件下掺氢比对甲烷燃烧的速度场、温度场、火焰形态、燃烧反应区及出口污染物排放的影响规律。结果表明:当量比及燃料体积流量一定时,随着掺氢比的增加,燃烧腔室平均流速降低,钝体下游的回流区涡结构缩小,燃烧反应区前置,火焰结构更为紧凑;燃烧室平均温度和温度均匀性随掺氢比增加而增加,相较纯甲烷燃烧分别提升了1.82%—16.22%和0.59%—1.73%;出口NO摩尔分数升高,但出口CO_(2)摩尔分数逐渐减小,且变化幅度均逐渐增加。掺氢比为20%时,CO_(2)减排6%,高掺氢比下降碳效果显著,但氮氧化物排放成倍增加。因此,研究不同掺氢比下富氢燃料燃烧特性,为天然气掺氢燃烧技术推荐合适掺氢比及非预混稳焰燃烧器的设计提供重要依据。
- 陈石义徐育斌刘乔迈肖娟王斯民廖勇
- 关键词：甲烷掺氢燃烧钝体污染物碳减排
- 折面螺旋折流板换热器的流动传热性能被引量：6
- 2017年
- 针对现有平面螺旋折流板换热器的相邻折流板与壳体间存在的三角漏流区,提出了一种折面螺旋折流板换热器。基于实验研究分析了折面螺旋折流板换热器的螺旋角和搭接度对流动传热性能的影响,并拟合了壳程对流传热和阻力系数的实验关联式。结果表明,当壳程体积流量相同时,随着螺旋角的减小,折面螺旋折流板换热器的壳程总压降增加,壳程管束压降增加,壳程膜传热系数提升,综合性能增强;相同壳程体积流量下,随着搭接度的增加,壳程总压降也增加,壳程膜传热系数增加,综合性能提高。实验研究表明螺旋角18°、搭接度50%的折面螺旋折流板换热器流动传热性能最佳。将折面螺旋折流板换热器的螺旋角和搭接度作为修正因子拟合到了实验关联式中,对比发现实验值与Nu实验关联式计算值的平均相对误差为1.13%,与f实验关联式的平均相对误差为6.84%,说明了拟合的正确性和可靠性。研究结果为折面螺旋折流板换热器的设计提供了理论指导。
- 王斯民肖娟王家瑞简冠平文键
- 关键词：传热实验关联式
