水平管内凝结液液位角

建立了长水平管真空条件下蒸汽凝结实验台,观测了蒸汽在水平管内凝结过程的入口质量流率、凝结液含量和饱和温度对凝结液液位角变化的影响,归纳了液位角计算关系式。研究发现,较低蒸汽流量下,液位角随凝结液含量的增加呈波动增加;较高蒸汽流量下,受气流影响,液位角减小,液位角边缘模糊;在同样蒸汽流率条件下,饱和温度升高即压力升高,液位角会有所增加。给出的液位角关系式可用于计算水平管内凝结液液位和液位角。     

低质量流率蒸汽真空水平管内凝结传热特性的实验研究

对换热长度为3.4 m、内径为38 mm的真空水平管内的蒸汽凝结流动换热特性进行了实验研究。分析了蒸汽质量流率小于9 kg/(m²·s),蒸汽饱和温度为50、60和70℃,换热温差为3~7℃时对凝结过程的影响。通过对分层流动冷凝换热机理分析,建立了热分区角计算模型。实验结果表明,热分区角随着质量流率的增加而增加,随着传热温差的增大而增大;饱和温度对管内凝结的局部传热系数和热分区角影响较小。通过以热分区角为分区界限,建立了局部传热系数经验关联式,在预测实验工况下,对于管顶部膜状冷凝区,预测精度在±25%以内;对于管底部冷凝液对流换热区,预测精度在+25%~-35%。     

超重力技术在合成氨脱碳吸收剂再生工艺中的应用研究

在超蕈力反应器内进行了脱碳吸收剂再生实验,吸收剂富液中的KHCO3在蒸汽作用下,分解生成K2CO3并释放出CO2.实验考察了再生温度、转子转速、吸收剂富液流量、蒸汽流量对再生效果的影响.实验结果表明:随着温度的升高、转子转速以及蒸汽流量增强,溶液中KHCO3含量先降低后变得平缓;随着吸收剂富液流量的增加,溶液中KHCO3含量随之升高.     

交界面剪切力对倾斜扁平管内蒸汽凝结影响的CFD模拟

针对倾斜扁平管内的湍流蒸汽,考虑交界面剪切力,建立蒸汽凝结的CFD模型。在一根实验样管上(长宽高尺寸:2600 mm×3 mm×50 mm,倾斜角:60°),对比管内平均凝结传热系数和蒸汽凝结率的CFD解与实验值,验证模型的有效性。计算不同蒸汽入口流速下的交界面剪切力值,发现剪切力的大小由蒸汽入口流速决定,其数值随蒸汽流动持续递减。对剪切力对蒸汽凝结影响进行CFD模拟,发现,剪切力增大管内局部凝结传热系数,减小蒸汽凝结质量;在0~0.8 m管段,剪切力明显破坏了重力对液膜的累积,削薄了液膜厚度,但从1.0 m到蒸汽出口,液膜厚度由重力控制,剪切力的影响可忽略不计;剪切力迫使液膜加速流动,其加速作用0~0.2 m管段表现突出。     

水平矩形通道内含不凝气的蒸汽凝结换热

对质量流量为38～132 kg·m^-2·s^-1的蒸汽/氮气混合气在水平矩形通道内的凝结换热过程进行了实验研究,研究了氮气含量、混合气质量流量以及冷水质量流量对蒸汽凝结换热的影响。结果表明：在蒸汽流速较高时,不凝气对蒸汽凝结换热的削弱相对较少--8%的不凝气使汽侧凝结传热系数平均下降了26.4%;蒸汽的凝结传热系数随着混合气质量流量的增加而增加、随着冷水流量的增加而下降;此外,通过研究还发现,沿着混合气流动方向,蒸汽凝结传热系数逐渐减小。     

蒸汽射流压力振荡主频研究

在稳定射流区,对饱和蒸汽在过冷水中浸没射流凝结引起的压力振荡特性进行了研究,测量得到了不同汽水参数下的压力振荡特性。通过FFT方法得到了压力振荡的主频,并分析了蒸汽质量流率和水温对压力振荡主频的影响规律,蒸汽射流凝结换热特性决定了压力振荡主频随着蒸汽质量流率和水温的增大而降低。同时,利用先前学者提出的公式并引入量纲为1的蒸汽质量流率和凝结势给出了计算主频的实验关联式,结果表明在本实验参数范围内计算值与实验值具有相同的变化趋势,且吻合的较好,误差在±8%以内。     

水平矩形通道内含不凝气的蒸汽凝结换热

对质量流量为38~132kg·m~(-2)·s~(-1)的蒸汽/氮气混合气在水平矩形通道内的凝结换热过程进行了实验研究,研究了氮气含量、混合气质量流量以及冷水质量流量对蒸汽凝结换热的影响。结果表明:在蒸汽流速较高时,不凝气对蒸汽凝结换热的削弱相对较少——8%的不凝气使汽侧凝结传热系数平均下降了26.4%;蒸汽的凝结传热系数随着混合气质量流量的增加而增加、随着冷水流量的增加而下降;此外,通过研究还发现,沿着混合气流动方向,蒸汽凝结传热系数逐渐减小。     

水平管内低压蒸汽的冷凝

对水平管内低压蒸汽冷凝现象进行了实验研究.考察了冷却水流量、温度恒定条件下热流密度、蒸汽压力、蒸汽流速对冷凝传热膜系数及总传热系数的影响关系,同时考察了总传热温差、蒸汽进出口温差及压降随热流密度变化的关系.关联出了相应的水平管内冷凝传热膜系数的计算式,计算值与实测值的偏差在±15%以内.     

水平螺旋扁管内载气汽油蒸气的凝结换热

采用实验的方法,研究了空气质量含量在2%～13%范围内,汽油蒸气在水平螺旋扁管内的凝结换热,并与同样条件下水平光管内的凝结换热进行了对比分析。实验结果表明,随着不凝气体质量含量的增加,螺旋扁管内的凝结换热减弱,在相同条件下,螺旋扁管的平均换热系数高于光管。同时,提出了水平螺旋扁管内凝结换热的实验关联式。     

水平管降膜蒸发器的传热性能

在换热面积为2.375m2的水平管降膜蒸发试验平台上,采用5052铝合金管作为换热管,以实际海水为原料,进行了低温多效海水淡化中水平管降膜蒸发器传热性能研究试验。研究了料液喷淋密度、管外蒸发温度、总传热温差、海水盐度以及管内蒸汽中不凝气含量等因素对海水淡化过程降膜蒸发器总传热系数的影响。结果表明,在试验条件范围内,总传热系数随着料液喷淋密度和管外蒸发温度的升高而增加,随着传热温差的增大而降低;冷凝侧有不凝气存在时,总传热系数下降幅度较大;海水浓度对传热系数影响较小;在控制不凝气含量的条件下,传热系数在3500W/(m2?℃)以上。试验结果为海水淡化的工程设计和生产优化提供了依据。     

管端斜度对竖直管内不互溶蒸汽冷凝液泛气速的影响

实验研究了管端斜口对竖直管内不互溶蒸汽冷凝液泛气速的影响 ,并给出了经验关系式。指出在管端加斜口是解决实际工业中竖直管内液泛问题的简便有效的方法 ,并且将实验结果与Wallis关系式计算结果进行了比较 ,为Wallis关系式在实际工业中的应用提供了实验依据     

蒸汽射流压力振荡主频分析及强度特性

对蒸汽质量流率298~865 kg·m^-2·s^-1,水温20~70℃的蒸汽射流压力振荡特性进行了实验研究。发现压力振荡特殊主频与汽羽周期性鼓胀和收缩的频率一致。随着凝结形态由在凝结振荡区向稳定凝结区的转变,振荡频率随蒸汽质量流率的增加先增大后减小,振荡主频随冷却水温的升高而下降。振荡幅值的变化与频率变化相反。基于实验结果和分析,给出计算压力振荡量纲1方均根幅值的实验关联式,并在蒸汽质量流率370~865 kg·m^-2·s^-1,水温20~60℃的参数范围内与实验值对比,预测误差在±30%以内。     

水平微细管内CO_2流动沸腾压降特性

对CO_2在内径1.5 mm水平微细管内流动沸腾换热摩擦压降特性进行了实验研究。实验工况:热通量(7.5~30 k W·m-2)、质量流率(300~600 kg·m-2·s-1)、饱和温度(-40~0℃)。实验结果表明:热通量的增加对摩擦压降影响很小,几乎为零;质量流率是影响摩擦压降的最主要因素;随着饱和温度的升高摩擦压降减小;干度对摩擦压降影响主要由管内流型变化导致。将实测摩擦压降变化趋势绘制于CO_2流态图中,比较发现理论预测摩擦压降最大值落在环状流末端区域。实验过程中对各个工况管内流态进行可视化研究,理论分析所采用的流态形式与实际CO_2在微细通道内所具有的流态类型基本一致。     

内置折边扭带管内高湿气体对流凝结换热与流动特性

对高湿气体在内置折边扭带管内对流凝结换热与流动特性进行了实验研究。分析了壁面温度、水蒸气含量、进口温度、气流速度等对高湿气体对流凝结换热的影响,降低壁面温度、提高水蒸气含量对流和凝结换热均提高,但对强化凝结换热尤其明显。引起扭带管内冷凝液膜状态变化的参数有扭曲比y和扭带与管壁间隙b。y越低气流旋转越强,导致液膜加厚而引起传热量降低和流动阻力增加;b较小时液膜积存在扭带端部,不仅降低传热面积而且无气流穿越扭带端部,b较大时旋转气流能穿越扭带端部,减薄管表面液膜厚度,强化凝结换热。     

真空膜蒸馏法再生天然气脱硫废液的研究

采用真空膜蒸馏法处理吸收了硫化氢的碳酸盐富液,考察料液温度、流量、浓度及膜两侧真空度对分离效果的影响。结果表明,在实验条件下,富液进口温度、流量和膜两侧真空度的增加导致膜总通量增大;选择性系数随温度和真空度的增加而减少,随流量增加而升高;初始浓度对脱除率影响不大。装置运行的优化条件是:料液温度为60℃,流量为250 L/h,真空度85 kPa,在此条件下,富液的脱硫率可达96%。     

水平微细管内CO2流动沸腾压降特性

对CO₂在内径1.5 mm水平微细管内流动沸腾换热摩擦压降特性进行了实验研究。实验工况：热通量（7.5～30 kW·m^-2）、质量流率（300～600 kg·m^-2·s^-1）、饱和温度（-40～0℃）。实验结果表明：热通量的增加对摩擦压降影响很小,几乎为零;质量流率是影响摩擦压降的最主要因素;随着饱和温度的升高摩擦压降减小;干度对摩擦压降影响主要由管内流型变化导致。将实测摩擦压降变化趋势绘制于CO₂流态图中,比较发现理论预测摩擦压降最大值落在环状流末端区域。实验过程中对各个工况管内流态进行可视化研究,理论分析所采用的流态形式与实际CO₂在微细通道内所具有的流态类型基本一致。     

R290在小管径水平微肋管内凝结换热实验研究

实验研究水平微肋管内R290的两相流凝结换热特性,在内径为4.3 mm,长度为900 mm的铜管内,测得R290在质流密度180—300 kg/(m~2·s)、饱和温度40—55℃、热流密度3—10 kW/m~2以及干度0.9—0.1范围内的凝结换热系数;分析了质流密度、饱和温度、热流密度以及干度对R290凝结换热性能的影响。结果发现:凝结换热系数随质流密度、热流密度的增大而增加,随饱和温度的升高而减小;随着R290的凝结液化,干度减小,其凝结换热系数也随之减小,仅在热流密度过大时出现先增后减现象。并分别采用4种经典的凝结换热关联式预测R290的凝结换热系数,对比实验结果得出Chang等和Yu等的预测精度比较高。     

VGO加氢精制前后重油馏分段烃类组成变化规律研究

在中型固定床加氢装置上,以胜利/中东混合VGO为原料,采用单段加氢精制工艺路线,对混合VGO进行加氢精制。在固定氢油比的条件下,考察了反应温度、压力、空速对加氢精制生成油性质的影响,并进一步研究了不同条件下高于350℃生成油中的烃族组成的变化规律。结果表明:温度升高,芳烃的饱和程度增加,多环烷烃含量减少,链烷烃逐渐升高;压力升高,芳烃饱和程度增加,环烷烃含量增加,链烷烃含量变化较小;空速降低,芳烃饱和程度增加,环烷烃含量逐渐增加,链烷烃含量变化较小。     

离子交换法脱除磷酸中锰离子的动态吸附研究

近年来离子交换技术在湿法磷酸净化领域得到了广泛的发展与应用。采用Sinco-430型阳离子交换树脂脱除磷酸中的锰离子,考察了流量、磷酸溶液初始锰浓度、温度对吸附效果的影响。结果表明：增大进液流量、提高溶液初始锰浓度以及升高温度均有利于缩短树脂饱和时间,但进液流量的增大会降低树脂的吸附率,而温度的升高则会降低树脂的饱和吸附量。在进液流量为4.0 mL/min、溶液初始锰质量浓度为10.22 mg/mL、体系温度为35 ℃的条件下,树脂对锰离子的饱和吸附量为64.76 mg/g、吸附效率为63.55%。采用Thomas,Yoon-Nelson和Yan 3种吸附模型对动态吸附过程数据进行拟合,发现Yan模型的拟合效果最佳,而且由其计算得出的饱和吸附量与实验测定值的相对偏差在6.93%~10.91%。     

水平微细管内CO_2流动沸腾换热特性

对CO_2在水平微细管内流动沸腾换热进行了实验研究。实验工况:饱和温度-40~0℃,热通量5~35 k W·m~(-2),质量流率200~1500 kg·m~(-2)·s~(-1),管径1.5 mm。实验结果表明:热通量增加对于强化核态沸腾换热具有显著影响,同时加快干涸发展进程,降低干涸起始干度;质量流率对于传热系数的影响较小,随着质量流率的增加干涸起始干度降低,干涸后的传热系数有所增加;饱和温度对CO_2物性的影响是造成其不同工况时换热特性差异的主要原因,饱和温度升高干涸起始干度具有降低的趋势,且干涸后传热系数下降更为剧烈。通过与理论预测模型的对比研究:Cheng模型对干涸前具有较高的预测精度,在30%误差带内预测精度达到77.1%,绝对平均偏差为20.5%,干涸后对应预测精度比与绝对平均偏差仅为22.9%与57.8%。