HAT循環(huán)空氣濕化過程研究.pdf

1、未來的先進動力循環(huán)中，濕空氣透平(HAT)循環(huán)頗具發(fā)展前景。該循環(huán)優(yōu)良的熱力學(xué)性能得益于通過壓縮空氣濕化過程對系統(tǒng)低品位廢熱的回收利用。在過去的二十年里，人們主要研究了各種循環(huán)系統(tǒng)集成的可行性，并對相關(guān)關(guān)鍵技術(shù)，如加壓空氣濕化、濕空氣燃燒和煙氣水回收技術(shù)進行了有益探索。濕化器是HAT循環(huán)的關(guān)鍵部件，其性能優(yōu)劣對系統(tǒng)總體性能至關(guān)重要，但是迄今為止，加壓條件下濕化過程的實驗數(shù)據(jù)和設(shè)計理論仍十分缺乏。針對這一現(xiàn)狀，本文的主要目的是借助實驗和數(shù)

2、值分析方法，深化對HAT循環(huán)加壓濕化過程傳熱傳質(zhì)和內(nèi)部流動機理的認識，并探索將CFD技術(shù)與一維模型設(shè)計方法和系統(tǒng)綜合優(yōu)化相結(jié)合進行濕化器綜合優(yōu)化設(shè)計的可能性。 為實現(xiàn)上述研究目的，本文工作從以下幾個方面展開：第一，作為加壓濕化過程熱力學(xué)分析的基礎(chǔ)，建立了濕化器節(jié)點和最小焓差推動力的解析分析方法，提出了濕化器性能評價指標，為HAT循環(huán)系統(tǒng)優(yōu)化提供支持。 第二，利用建造的加壓濕化器實驗臺，研究了濕化器內(nèi)部傳熱、傳質(zhì)機理，進行

3、了濕化器總體性能和內(nèi)部流動實驗研究，分析了噴嘴霧化特性對濕化過程加熱、加濕性能的影響，得出了濕化器壓力損失隨空氣速度和水氣比的變化規(guī)律，并研究了操作壓力對濕化器內(nèi)部流動的影響。 第三，利用改進的一維模型和三維理論模型研究了濕化器內(nèi)復(fù)雜的空氣—水滴兩相流動及傳熱傳質(zhì)過程，并將數(shù)值模型預(yù)報結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了比較、分析。在一維模型基礎(chǔ)上，分析了霧化水滴直徑對濕化器穩(wěn)態(tài)傳熱、傳質(zhì)性能的影響，并研究了濕化器各出口參數(shù)對進口水溫和水流量擾