王家瑞
- 作品数：12 被引量：44H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。
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- 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
- 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。
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- 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。
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- 关键词：螺旋折流板换热器流固耦合遗传算法结构优化
- 玛湖致密油藏压裂驱油剂性能评价与应用
- 2023年
- 为进一步动用玛湖致密油藏原油,提高采出效率,根据毛细管渗吸理论,研制出适用于玛湖凹陷百口泉组渗吸用压裂驱油剂SL-5,并开展了界面张力、乳化性能、润湿性、渗吸效率等性能的室内评价实验。实验研究表明:在储层条件下,质量分数为0.2%的SL-5与玛湖原油的油水界面张力能够达到10^(-1)mN/m的数量级水平,该体系与原油乳化程度较轻,静态渗效率可达到42.59%;同时该体系能够将石英片的润湿性由油湿改善为水湿状态;核磁共振表明,SL-5可以进入弛豫时间小于1 ms的小孔隙,大幅度提高渗吸波及体积。在玛18井区选取14口停产/低产直井开展SL-5的现场实验,日均产油5.05 t,相较于压裂驱油剂注入前日均产油增加4.21 t,为玛湖油田效益开发提供了重要技术支撑。
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- 关键词：致密油藏润湿性
- 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。
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- 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...
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- 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。
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- 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
- FCC三旋细颗粒凝结长大特性实验研究
- 2020年
- 为进一步提高FCC三旋细颗粒脱除效率,基于蒸汽相变原理,在低过饱和度下进行了FCC三旋细颗粒相变长大特性的实验,并采用静电低压冲击器(EIPI+)测量相变长大前后颗粒粒径分布,研究了热水温度、颗粒初始浓度及烟气流量对颗粒相变长大的影响。结果表明:提高热水温度可显著促进颗粒长大;颗粒的初始浓度对其长大效果的影响因热水温度而异,具有一定不确定性;烟气流量增大会抑制颗粒长大。在最优的实验条件下,细颗粒的算术平均粒径由初始的1.35增大到6.76μm,已达FCC大三旋装置除尘的临界粒径,可进行工业分离。
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- 关键词：蒸汽相变细颗粒除尘效率
- 缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟研究被引量：15
- 2017年
- 为分析缠绕管式换热器关键几何结构对其流动和传热性能的影响,采用多目标遗传优化算法对壳侧的流动和传热特性进行了数值模拟研究,并对通过中心复合设计得出的实验点进行了计算。研究结果表明:缠绕管式换热器的壳侧压降随着层间距、缠绕角、同层管间距的增大而减小;壳侧换热系数随着层间距的增大而减小,随着管外径的增大而增大,随着螺旋角的增大先增大后减小。通过敏感度分析可知:螺旋角和层间距对缠绕管式换热器的流动和传热性能影响最大,在计算工况下,层间距对压降和换热系数都呈负相关;螺旋角与压降呈负相关,与换热系数呈正相关。同时,应用多目标遗传算法在连续响应面的基础上对原结构进行优化,得到3组优化结果,换热系数平均增加了2.93%,压降平均降低了40.27%,综合传热性能均好于原结构。该研究成果可为缠绕管式换热器的优化设计提供理论基础。
- 王斯民简冠平肖娟王家瑞文键
- 关键词：缠绕管式换热器结构参数多目标优化数值模拟
