管式吸附床的三维传热数值分析及结构改进

为考察吸附床内不同管数和管径对传热的影响,分别设定吸附床的换热面积或填充量为定值,改变传热管的直径及管数,建立了吸附床三维几何模型,利用FLUENT软件进行数值模拟计算,得到吸附床温度场变化规律.结果表明:当吸附床换热面积或填充量一定时,随着换热管数目增多,直径减小,同一时刻吸附床轴向和径向各点温度上升更快,分布更均匀,强化了传热;质量流量对床层温度没有大的影响;并对原吸附床结构进行改进,由原来的5根Ф32×3 mm的传热管和12根Ф10×1mm传质管改为Ф10×1 mm的50根传热管和23根传质管,其填充量变化不大,但换热面积却由0.58 m2增加为1.11 m2,床层温度分布更均匀,强化了传热,缩短了循环周期.     

吸附床内部特性对固体吸附式转轮太阳能制冷系统的影响

采用均匀压力场模型对太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷系统中吸附床的传热传质过程建立了数学模型,并通过数值模拟的方法,分析了吸附床的内部特性参数的改变对系统性能系数(COP)及吸附床平均脱附率等参数的影响。结果表明,固体吸附式转轮制冷系统的COP值随着转轮吸附床的导热系数及吸附剂的堆积密度的增加而显著的增加,而随着吸附床的转速及吸附剂厚度的增加先增加后减小。     

天然气吸附床脱附过程的传热实验研究

对天然气吸附床在绝热条件下进行了脱附过程的传热实验,实验测量了吸附床在脱附过程中温度分布与变化,实验结果表明吸附床的温度随放气量的增加不断降低,数值达-35℃左右,而且温度分布极不均匀,相差达到40℃.实验发现吸附床中气体渗透对温度分布与变化有较大影响,较低的温度也严重降低了天然气的释放,从而降低了有效天然气吸附量.本文实验数据为采取强化吸附床的传热与传质技术和控制吸附床的温度提供参考.     

天然气吸附床脱附过程的传热实验研究

对天然气吸附床在绝热条件下进行了脱附过程的传热实验,实验测量了吸附床在脱附过程中温度分布与变化,实验结果表明吸附床的温度随放气量的增加不断降低,数值达-35℃左右,而且温度分布极不均匀,相差达到40℃。实验发现吸附床中气体渗透对温度分布与变化有较大影响,较低的温度也严重降低了天然气的释放,从而降低了有效天然气吸附量。本文实验数据为采取强化吸附床的传热与传质技术和控制吸附床的温度提供参考。     

环形换热翅片的理论研究及设计

换热器传热效率的大小与翅片管的排列方式和翅片的结构参数有关。运用电脑软件对换热器中环形翅片管束的实物模型进行了仿真模拟,研究了顺排管束和错排管束的换热效果,并通过固定参数法对加热器模型进行理论计算。研究结果表明,错排管束的换热效果优于顺排管束,加热器翅片的最优间距为5.5 mm,与无翅片的换热器管道相比,有翅片的换热器管道的传热效率提高了387.35%。     

太阳能固体吸附式制冷系统吸附床内单元管传热传质分析

为缩短太阳能固体吸附式制冷系统的制冷周期,提出一种太阳能固体吸附式连续制冷系统.针对具体的吸附床,建立了吸附床内单元管传热传质的数学模型,并运用多孔介质传热传质的理论分析了吸附床内单元管的传热传质的计算方法,列出了控制方程组和初始、边界条件.给出控制方程组的有限差分解法,为吸附床的优化设计奠定了理论基础.     

吸附式制冷吸附床内传热传质数学模型的数值求解

吸附床是吸附式制冷系统的核心部件,其传热传质性能的好坏直接影响到系统的制冷量.为了研究吸附床的传热传质特性,笔者建立了吸附式制冷系统中吸附床在非第一类边界条件时的一维传热传质的数学模型,并运用有限差分法对该数学模型进行了数值分析.该数学模型和计算结果有助于深入认识吸附床的传热传质特性,以期能为吸附床的具体设计提供理论依据     

烷烃中少量芳烃的模拟移动床吸附及模拟

在实验研究烃中少量芳烃的模拟移动床吸附动态过程及其条件的基础上,用模拟移动床吸附模型进行了模型化拟合计算,传质采用线性推动力模型,得出轴向扩张散系数和总传质系数。结果表明,模拟移动床吸附动态模型的计算值与实验值相符;用吸附动态模型计算得出的轴向扩散系数与由关联式计算出的值相一致,且与流速成正比;总传质系数随着进料流量的增加而增大,区域Ⅰ和区域Ⅱ中,总传质系数随着温度和质量分数的升高而逐渐增大。区域     

活性炭捕集燃煤烟气中二氧化碳的模拟分析

为探究适合描述活性炭吸附CO₂的数学模型和蒸汽吹扫再生CO₂的固体吸附工艺,使用Aspen Adsorption模拟固定床动态吸附烟气中CO₂的过程.模拟与实验的穿透曲线的对比表明,与采用纯组分吸附、Particle MB传质模型得到的模拟结果相比,采用理想吸附-线性阻力模型（IAS-LDF组合模型）得到的模拟结果与实验数据的一致性更高.建立完整变温吸附模型,使用高温蒸汽和吸附后烟气分别加热和冷却再生床,分析吹扫温度、吸附/脱附时间对CO₂捕集率、产品纯度和分离能耗的影响.结果表明,提高吹扫温度能够较大地提升捕集率,并且需要增加的能耗较少,但是对产品纯度的提升较小.当吸附/脱附时间为2~4 min时,吹扫温度从100℃升到200℃,捕集率平均提高了11.1%,能耗提升了13.9%,产品纯度仅平均提高了1.7%.提高吸附/脱附时间能够显著提升产品纯度,但是会降低捕集率和增加较多的能耗.在100~200℃吹扫温度下,吸附/脱附时间从2 min增加到4 min,产品纯度平均提升了13.6%,CO₂捕集率平均下降了4.8%,能耗提升了43.1%.     

星型内插件高温换热管强化传热研究

采用实验的方法对星型内插件高温换热管强化传热进行了探讨和研究。对不同翅片内插件高温换热管辐射传热对整体换热系数的影响进行了讨论。结果表明：随着管壁平均温度的啬或翅片数的增多，内插件强化管总体对流换热系数增大，幅射热影响程度增加。若允许摩擦阻力系数增加一倍强，就可使总的对流换热系数较光管提高５０％。     

冷凝器开缝肋片换热特性场协同原理分析

针对冷凝器强化传热,采用开缝肋片提高换热效率是一种有效的手段.通过对平直肋片和2种开缝肋片空气侧传热与压降的数值模拟得出,开缝肋片的传热性能远高于平直肋片,与均匀开缝肋片相比,后部区域局部开缝肋片的性能更好.应用场协同原理,对数值模拟得到两肋片之间流体的温度场、速度场和压降沿程变化进行了分析.结果表明,开缝肋片有效强化传热的根本原因是肋片开缝改善了速度与温度梯度的协同性,在场协同性较差的位置开缝会得到更好的换热效率.     

散料层的空隙率检测方法

烧结料层的分布不仅是典型的固定床,实际上也是非均匀颗粒的散料床式分布,但它类似于填充床反应器,所以对填充床的空隙率研究对烧结料层空隙率的分布有重要意义.填充床中料层空隙率分布关系到整个料层气体流动规律和气固传热传质特性.近年来,随着核磁共振成像技术、高速摄像技术、电容层析成像技术、计算算法的更新及计算机运算和图像处理技术的发展,空隙率的检测手段越来越多样化,并且相对以往的检测方法更加可靠、准确.本文通过对填充床空隙率的分析研究,提出了一种适合检测烧结料层空隙率的方法.     

模拟连续式振动流化床内传热传质的研究

在理论分析的基础上,将间歇模拟连续干燥的热质传递模型应用于振动流化床。测定了低气速(u＜u_(mf))下氧化铝大粒子在振动流化床干燥过程中的传质、传热系数,得出相应的关联式。为研究连续式振动流化床内传热提供了一种简便易行的方法。     

反应堆矩形强化流道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,为优化其传热特性,针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋和等距短肋布置的三种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;三种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

反应堆堆芯强化通道内超临界水流动传热特性数值研究

反应堆堆芯超临界水流动传热特性复杂,对堆芯强化通道的研究较少.针对反应堆堆芯矩形强化通道的超临界水传热特性进行数值研究,采用雷诺应力湍流模型,研究了25 MPa超临界压力下,单根燃料棒在无肋、带长条肋布置和等距短肋布置的3种矩形流道内的流动传热特征.研究结果表明:堆芯矩形通道内设置肋片可强化传热,不同肋片布置方式的传热强化效果显著不同;强化通道内角部超临界水温度比无肋流道内角部温度高,强化流道径向截面内不同位置温差小;无肋流道最窄处超临界水存在流动死区,且死区随轴向高度变化较小,带长条肋布置流道最窄处超临界水流动死区范围减小,在近肋片区域出现流动死区,等距短肋流道内无明显流动死区;3种流道中,带等距短肋布置的流道相对合理.     

印染废水吸附平衡关系研究及吸附反应柱设计

各种吸附剂对溶液中(废水)染料成份的吸附能力各不相同，并且其吸附能力的大小关系到吸附工艺的处理成本，如何在开发具有产业价值的吸附柱反应装置过程中，应用已有的成果，文章试图利用活性炭固定床对Telon Blue吸附研究，获得了一系列非常有价值的设计运行参数关系式．     

高温热管翅强化管内换热的数值模拟

将高温热管翅作为翅片强化换热的设备,可以大大地提高换热器的传热能力。为预测高温热管翅强化传热性能,推动高温热管翅的开发与应用,将12根高温热管翅的冷凝段排成2排置于管道内组成换热设备。运用FLUENT软件,选用TGrid网格技术方法、k-ε湍流模型、SIMPLE压力-速度耦合方法对该换热设备进行数值模拟计算。数值模拟结果直观地表征了高温热管翅强化管内换热的温度场、速度场以及对流换热系数场;表明管道换热设备内因为有了高温热管翅,流动速度加大,表面换热能力加强。第1排热管翅的换热系数高于第2排热管翅的换热系数。随流量的增加,对流换热系数增大。数值计算结果与实验结果进行比较,表明理论值与实验值的基本趋势相吻合。     

变加热功率下不同形状微肋阵热沉内的对流换热

为探索变加热功率下微肋阵热沉内的对流换热规律,采用精密机械加工获得圆形、菱形和三角形微肋阵热沉,建立一体式加热试验系统,测试了微肋阵热沉的压力降、流动阻力系数、热阻等对流换热参数,研究Re为0~1 000时微肋阵内阻力及对流换热受加热功率的影响规律。研究结果表明,微肋阵内阻力系数先随加热功率增加而增大,圆形和菱形截面微肋阵中该现象在Re>400时消失,而三角形微肋阵在Re>250时消失。加热功率的增加强化了圆形和菱形截面微肋阵内的对流换热,三角形微肋阵的Nu在Re<250时随加热功率的增加而增大,当Re>250后则有所降低;加热功率对于圆形和菱形微肋阵热沉热阻的影响在Re<600时较为明显,而对于三角形微肋阵当Re>250后加热功率对于热阻的影响基本可以忽略。     

二维吸附床双组分气体传质过程数值分析

为了深入研究吸附式空分制氧的传质过程,利用Fluent数值模拟软件对二维吸附床进行了模拟研究.模型综合考虑了气体的可压缩性、吸附床的死空间以及吸附床径向空隙率的分布,模拟结果与实验值和文献值作了对比分析,结果吻合良好.分析表明,在壁面附近存在边流效应,使得吸附剂的使用率不均,通过改变颗粒直径的大小,可以有效减小边流效应的影响;吸附过程温度变化显著,对吸附过程的传质影响较大,在数值模拟中不能忽略吸附热的影响.该数值模拟方法能够比较准确地预测吸附床内的传质过程,并为吸附系统的设计和优化提供必要的支持.