王家瑞
- 作品数：15 被引量：48H指数：4
- 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环境科学与工程石油与天然气工程更多>>
- 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
- 相变凝聚器内可溶颗粒生长及脱除过程被引量：1
- 2023年
- 针对湿法脱硫过程形成的大量可溶性细微颗粒,加装相变凝聚器对烟气进行降温,利用蒸汽凝结促使可溶颗粒物长大,并在惯性作用下与换热管壁面碰撞从而被捕集脱除。基于凝结生长理论构建可溶颗粒在相变凝聚器内凝结生长的数值模型,分析气固两相的相互作用和流动特性。结果表明:可溶颗粒凝结生长后,最大粒径超过40μm,平均粒径从入口处的1μm增大至出口处的9.16μm,水汽凝结释放大量热量提高了气相主体温度。在此基础上,分析进口气速、颗粒质量浓度以及水蒸气质量分数对颗粒脱除效率的影响,当速度达到5 m/s左右时,脱除效率达到最高为48.8%;颗粒质量浓度增加,脱除效率下降,但下降速度逐渐减小;随进口烟气水蒸气质量分数的增加,脱除效率呈线性增大。
- 彭小成金平王家瑞王斯民
- 关键词：数值模拟
- 浸没燃烧处理高盐高化学需氧量废水过程与能耗分析
- 2024年
- 浸没燃烧技术在处理高盐高化学需氧量(COD)废水方面具有传热效率高、不易结晶结垢、处理范围广等优势。针对此技术,首先自主设计搭建了实验平台,研究了常规浸没燃烧过程中的气液两相流动换热特性,分析了浸没燃烧关键操作参数对不同浓度高盐高COD废水的处理能力。在此基础上,为了进一步提高能效,对比了不同浸没管结构下的蒸发性能。实验结果表明:增大燃气流量与浸没深度有利于提高温升速率,缩短蒸发时间;随着有机溶液流量和有机溶液初始COD值的增大,COD去除率有所降低,其中有机溶液流量对COD的去除效率作用更加明显;采用平板多孔板与锥形多孔板浸没管结构能改善高温烟气分布情况,提高蒸发效率与热效率,但不利于浸没管背压稳定,导致液面波动程度增大;与传统单效蒸发结晶能耗对比,浸没燃烧装置运行能耗下降,总运行费用降低28.3%,经济性能得到提升。
- 邓志诚许世峰王淇冬王家瑞王斯民
- 关键词：废水两相流
- 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
- 微混燃烧器中微管结构对氢燃料掺混效果与燃烧性能影响
- 2025年
- 氢燃料由于密度小、绝热燃烧温度高,造成了燃烧室内燃空掺混困难和局部热力型NO_(x)过高等问题。基于GRI-Mech 3.0机理,结合FGM燃烧模型对纯氢燃烧开展了数值模拟,考虑了当量比、微管空气管径、燃料管径、扰流结构对燃空混合特性和燃烧性能的影响。研究结果表明,空气管径的增大不利于燃空的充分混合,当量比为0.4的贫燃状态下,空气管径扩大三倍后NO排放量提高了13倍;燃料管径从0.20 mm增大至0.65 mm后,导致各当量比下氢气射流深度均降低30%以上,燃空混合效果变差,锚定火焰转变为抬升火焰;当量比的增大会使火焰温度升高,削弱了小空气管径或小燃料管径下NO_(x)排放的控制效果;扰流结构强化了燃料与空气的预混过程,提高了燃烧室温度均匀度,降低了NO_(x)的生成,且采用结构B时混合优化效果与基础燃烧特征更佳。
- 邓志诚杨欢王斯民王家瑞
- 关键词：氢
- 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
- 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
- 冷却孔结构对燃烧室性能和壁面冷却效果影响的数值模拟研究
- 2024年
- 为提高燃烧室出口温度分布均匀性并解决火焰筒前端壁面烧蚀问题,建立了带有多斜孔发散冷却结构的贫燃预混燃烧室三维模型,基于k-ωSST湍流模型、FGM燃烧模型、离散相模型及DO辐射模型等,模拟研究了冷却孔直径和角度对燃烧室性能及壁面冷却效果的影响规律。结果表明:当冷却孔直径从0.5 mm增大至1.0 mm时,出口温度分布系数从0.068增至0.438,径向温度分布系数从0.060增至0.419,燃烧效率从99.94%降低至99.25%;随着冷却孔直径的增大,燃烧室出口平均温度和燃烧效率不断降低,出口温度场分布逐渐恶化;当冷却孔角度为20°、40°和60°时,火焰筒前端受到高温旋流燃气直接冲击,冷却效果较差,而冷却空气在火焰筒中后段形成了发展光顺、厚度均匀的温度层,冷却效果较好;当冷却孔角度为90°时,垂直布置的冷却孔能够改善火焰筒前端高温旋流燃气冲刷壁面的问题,但火焰筒中后段的壁面冷却效果大幅恶化。该研究结果能够为贫燃预混燃烧室发散冷却结构的设计提供一定的参考。
- 杨欢郭舒詹政德文键王家瑞
- 关键词：燃烧性能壁面冷却数值模拟
- 电磁感应加热装置中磁-热-流耦合特性分析
- 2024年
- 采用磁热流多元物理场耦合仿真的方法,研究感应加热系统中的不同线圈结构、激励条件下壁面欧姆损失、温度特征值、磁场强度等多物理场相关的特征值,由结果可知:线圈结构以及激励条件会对磁场及温度场产生不同程度的影响,壁面的欧姆损失与电流幅值、电流频率、线圈匝数呈正相关,与线圈与管道中心的距离呈负相关;随着电流幅值从100 A升高至180 A,壁面加热功率从167 W提升至3223 W,出口平均温度从20.5℃提升至28.6℃;管壁内的电流密度以及磁通密度会随着线圈内电流频率的增加而更加集中于管壁薄层内;随着线圈频率从0.05 kHz提升至20 kHz,不锈钢表层内的最大电流密度将从1.29×10^(6)A/m^(2)升高至1.25×10^(8)A/m^(2);当电流频率为0.05 kHz时,最大磁通密度为0.5 T;当电流频率为20 kHz时,最大磁通密度为4.8 T。
- 巫颖龙王继强王家瑞翟德伟王斯民
- 关键词：电磁线圈
