多段分级转化流化床提升管局部固体体积分数分布

在射流流化床与提升管耦合的多段分级转化流化床冷态实验装置上,采用PC6D型颗粒体积分数测量仪,系统研究了提升管中局部固体体积分数径向分布及其轴向发展规律。结果表明:固体体积分数的径向分布为中心区固体体积分数较稀、分布均匀,边壁区为体积分数高、分布陡峭的环核流动结构。提升管中径向颗粒体积分数的轴向发展为:提升管底部,中心区和边壁区固体体积分数随轴向高度的增加而减小,边壁区固体体积分数的减小趋势明显高于中心区;提升管的发展段,边壁区固体体积分数随高度的增加而减小,而中心区固体体积分数几乎不变。提升管所有截面上各径向位置的固体体积分数随表观气速ur,g的减小或固体循环量G S的增加而增大,边壁区固体体积分数受操作条件影响的敏感程度明显高于中心区和过渡区。拟合得到了升管不同径向区域内固体体积分数与截面平均固体体积分数的关系式,误差分析表明该表达式的计算值和实验值吻合较好。     

水质参数对交叉缩放椭圆管污垢的影响

采用对比的实验方法对交叉缩放椭圆管与光管的污垢热阻进行了分析,并重点研究了冷却水（松花江水）水质参数对污垢产生的影响。实验结果表明：在低流速时,交叉缩放椭圆管的污垢热阻渐近值比光管低,且没有明显的诱导期;实验中冷却水水质参数的变化对污垢影响明显。并深度分析了水质参数随时间的变化及水质参数变化对强化换热表面污垢特性的影响,为换热器提高换热效率提供了参考。     

烧结型多孔表面管外池沸腾传热特性

实验研究了热通量为0.1~160 kW·m^-2时,去离子水在光管及烧结型多孔表面管管外的池沸腾传热特性,分析了换热管布置方式(垂直与水平)、管径大小(20、25和32 mm)与多孔层颗粒尺寸(30~105 μm)对池沸腾传热特性的影响规律。结果表明:去离子水在多孔管表面的起始沸腾过热度小于光管,比光管低3 K左右;多孔表面管可明显强化核态沸腾传热,其沸腾传热系数可达光管的3~4.5倍;大热通量下,换热管水平布置时的传热效果较垂直布置佳,且布置方式对多孔管换热效果的影响比对光管的影响小;随管径增大,光管与多孔表面管的沸腾传热系数降低;大颗粒尺寸多孔层的强化效果优于小颗粒尺寸多孔层。     

HFC245fa水平光管与强化管管束外冷凝换热

试验研究了新型环保工质HFC245fa在光管与强化换热管管束上的冷凝换热特性。试验管束由4列排深为5排的列管构成,换热管公称外径为19.05mm、有效换热长度为1000mm。试验中,通过改进的Wilson图解法获得强化换热管水侧对流传热系数,利用2接点温差电偶测试蒸气与冷却水温差(±0.025℃),利用热电偶通过小周期标定法获取试验管进出水温差(±0.01℃);考察了冷凝温度、热通量对冷凝换热的影响。研究结果表明:HFC245fa在光管单管外冷凝传热系数与Nusselt模型预测值一致性较好;同热通量下,强化换热管单管上的冷凝传热系数为光管的13.5倍;光管管束上的试验结果比Nusselt管束模型预测值高20%～50%;强化管冷凝换热性能受作用热通量的影响较大。试验结果对工质与新管材推广、应用具有指导意义。     

垂直冷却水管内液固两相流的传热与抗垢性能

针对污垢沉积而导致高炉冷却壁传热效率降低的疑难问题,通过在冷却水管内加入固相颗粒以形成液固两相流.从而改变两相流体对冷却水管的传热和抗垢性能.在不同固相体积分数下进行了冷却水管内液固两相流动的传热和抗垢性能研究.研究结果表明,由于固相颗粒的扰动和剪切效应,不仅可以增大冷却水管传热系数和强化传热效果,而且增强了抗污垢能力,延长了设备的高效运行时间,实现冷却壁的长期高效运行.     

松花江水质参数与换热管内污垢热阻的关联分析

研究松花江水在换热过程中,主要水质参数对表面污垢热阻的影响程度,分别测定3种管型在换热过程中水质参数的变化情况,所选管型分别是光管、交叉缩放椭圆管和不连续双斜向内肋管,水质参数为pH、碱度、电导率、溶解氧、钙离子浓度和亚铁离子浓度.应用灰色关联方法,将水质数据和污垢热阻数据进行关联分析得出,两种强化管的水质参数关联顺序相同.其中的两种参数与污垢热阻呈现同向变化趋势,其余参数与污垢热阻呈现反向变化的趋势.强化换热管不但对水质参数的变化产生影响,而且对关联程度也有影响.     

旋向自交叉式转子自清洁性能实验研究

本文通过实验研究对比了光管、安装有同向转子的有机玻璃管和安装有旋向自交叉转子的有机玻璃管的污垢沉积程度。结果显示光管下的沉积的污垢最多;同向转子能够减少污垢在有机玻璃管内沉积,最终在有机玻璃管内沉积的污垢量基本处于稳定;旋向自交叉转子具有最好的清洁效果,能够保持有机玻璃管较为干净的水平。     

缩放管传热与污垢特性的实验研究

采用对比实验的方法,对两种缩放管及其对应光管的流动阻力、传热特性和污垢特性进行了研究。实验结果表明,缩放管的性能与其结构尺寸有关,两种缩放管的流动阻力系数明显高于光管。在加速结垢实验中,缩放管表现出良好的抗垢性能,具有结垢诱导期长、污垢热阻渐近值小的优点,而且缩放管平均传热系数都优于光管,在结垢前后都有良好的强化传热性能。     

内置螺旋弹簧换热管内流动与传热三维数值模拟

为研究内置螺旋弹簧换热管单管强化传热原理,采用Fluent软件对内置螺旋弹簧换热管内流体流动与传热特性进行数值模拟,考察了弹簧的应用对管内流场、压降和换热性能的影响,并分别取螺旋弹簧节距p分别为2 mm、4 mm、5 mm初步研究了弹簧的节距对强化传热效果的影响。模拟结果显示：弹簧管内流体呈螺旋流动状态,管壁附近流体切向速度和径向速度有一定程度的提高,从而加剧了管内流体的混合及边界层的扰动,充分换热,弹簧管进出口温度差较光管有所增加,最高增加了0.9 ℃;相同雷诺数条件下,内置螺旋弹簧换热管Nu数均高于光管,而压降和阻力系数相比光管有明显增加,随着弹簧节距减小换热增强而摩擦阻力系数增加。     

分布板气量分布对CFB上升管流动行为的影响研究

在高8.5 m大型循环流化床上升管中,使用两种类型的气体分布板,通过双探针电容探头,调查了上升管底部区域和上部稀相区域水平向颗粒浓度和颗粒速度分布.上升管底部,水平方向中心区域颗粒体积浓度较低,颗粒体积浓度在靠近床壁明显增大,最大颗粒体积浓度接近堆积状态下颗粒浓度值.表观气速相同时,高压降分布板颗粒浓度大于低压降气体分布板颗粒浓度.分布板压降对稀相区颗粒体积浓度和颗粒速度曲线没有影响.研究同时发现,分布板压降对稀相区轴向颗粒浓度和颗粒循环量无影响.     

不同外径组合转子过渡区强化传热性能实验研究

以60%甘油水溶液为管程介质,对内置螺旋开槽两叶片转子换热管过渡区内的强化传热综合性能进行了实验研究。在雷诺数范围为2800～6200之间对光管性能进行了实验验证,以保证实验结果的可靠性。同时,对比分析了转子外径对其强化传热性能的影响,研究结果表明：内置转子强化管的努塞尔数Nu较光管约提高了60%～200%,阻力系数较光管约增大了16%～32%,综合评价因子PEC值介于1.56～2.79之间。此外,内置转子强化管的努塞尔数、阻力系数以及PEC值均随着转子外径的增大而增加,这是由于较大的转子外径使得转子具有更强的扰流与减薄边界层的作用。     

螺旋叶片转子强化传热机理分析

以螺旋叶片转子为研究对象,对转子的强化换热机理进行理论分析,提出螺旋叶片转子3种强化传热机理,包括截面收缩效应强化、螺旋流动效应强化以及二次流效应强化。采用理论推导的方法,建立湍流区内Nusselt数预测关联式以及压力降预测关联式,从而预测转子几何参数等对转子强化传热特性及阻力特性的影响。同时,将关联式预测结果与对应的强化传热实验结果进行对比,对比结果表明:推导得出的Nusselt数预测关联式计算值与实验得到的Nusselt数之间的最大偏差为7.4%,阻力系数的预测关联式计算值与其实验值之间的最大偏差为10.1%。     

内置转子套管式换热器强化传热实验

概述了转子组合式强化传热装置的强化传热和自清洁原理,通过实验研究了内置螺旋叶片转子及叶片间断型转子换热管的传热和阻力特性。实验结果表明,在相同的Re条件下,内置螺旋叶片转子换热管管内的Nusselt数高于内置叶片间断型转子换热管,阻力系数低于内置叶片间断型转子换热管,同时PEC值明显高于叶片间断型转子的PEC值,说明内置螺旋叶片转子换热管的综合性能优于叶片间断型转子。     

带中心管的两股催化剂颗粒混合预提升结构中的流动特性

在一套大型冷模实验装置上,采用光纤测量系统考察了带中心管的两股催化剂颗粒混合预提升结构内固含率和颗粒速度的分布,以径向不均匀指数对固含率和颗粒速度径向分布进行定量描述,并与不同的预提升结构进行对比. 结果表明,带中心管的预提升结构沿轴向可分为底部、中心管和提升管区,各区固含率和颗粒速度径向分布均匀程度为提升管区>底部区>中心管区;提升管区内1.3~2.3 m间存在一固含率和颗粒速度分布均匀截面;与无中心管的预提升结构和传统预提升结构相比,本实验结构固含率径向分布更均匀,有利于油剂接触;确定了截面平均固含率的影响参数为终端固含率es', Froude数Fr和轴向高度/提升管直径h/Dr;由实验数据回归出预提升结构内截面平均固含率轴向分布的经验模型,计算值与实验值吻合较好.     

入口结构对18 m气固循环流化床提升管内颗粒流动特性的影响

在高18 m、内径80 mm的循环流化床提升管内分别考察了三种入口结构对颗粒流动特性的影响。实验结果表明：入口结构主要影响提升管底部区域的颗粒流动特性,不同入口结构对颗粒流动影响不同。相同操作条件下,当采用多管式入口结构时,径向上提升管底部区域的颗粒浓度分布相对均匀,轴向上颗粒能够迅速达到充分发展状态,充分发展高度在9 m左右;当采用多孔板入口结构时,径向上提升管底部颗粒浓度差别较大,轴向上颗粒发展较慢,需要更高高度才能达到充分发展,充分发展高度约为11 m;当采用单管式入口结构时,径向上颗粒浓度分布和轴向上颗粒充分发展速度均处于前两者之间,底部颗粒浓度径向分布仍为中间稀、边壁浓的不均匀分布,颗粒浓度轴向充分发展高度约为10 m。     

换热管内安装转子的PIV实验

采用粒子图像测速技术(PIV)对安装"洁能芯"转子的换热管及光管进行了实验研究,获得了换热管内速度场及湍动能的分布.实验结果表明:与光管相比,换热管内安装"洁能芯"转子后,流场发生了改变,轴向速度分布由近抛物线形变为近M形分布;径向速度在管中心轴线两侧一个相当大的区域内比光管高出一个数量级,并且出现正负交替变化,即速度方向在不断地改变;作为最能体现"洁能芯"转子强化换热效果的指标,湍动能有了显著的提高,说明了"洁能芯"转子具有很好的强化传热功能.     

多层桨搅拌槽内的液-液分散特性

在直径为0．476m的椭圆底圆柱形搅拌槽内,以水／航空煤油及水／环己烷为实验体系,研究了Rushton涡轮式搅拌桨(RT-6)、六半椭圆管涡轮式搅拌桨(HEDT)、折叶轴流式搅拌桨及翼形轴流式搅拌桨(CBY)的6种不同组合桨的液-液分散特性,用取样法测定了分散相体积分数的轴向分布及体系澄清时间。结果表明,组合桨中的底桨在液-液分散中发挥了主要作用。单位体积输入功率相同时,底桨为CBY的组合桨进行液-液分散后,液滴的平均滴径最小,体系澄清时间较长;底桨为HEDT的组合桨的分散效果次之;底桨为RT-6的组合桨因滴径分布较宽,虽然平均滴径最大,但澄清时间也较长。     

固-液导流筒搅拌槽内流体流动和颗粒悬浮特性

在直径0.8 m的导流筒搅拌槽内,对单相液体的三维速度分布、固-液两相的固体颗粒浓度分布和离底悬浮特性进行了系统的实验研究. 结果表明,导流筒内外的轴向液相速度远大于径向和切向速度,导流筒外壁附近存在一个与主体轴向流动方向相反的二次流区域;搅拌槽底部结构对固体颗粒的临界离底悬浮转速(NJS)有显著的影响,浅锥底的NJS比平底的低14%以上;NJS随固相浓度的增加而增加,但当浓度超过50%时,NJS略有降低;槽内固相浓度分布的均匀性随固相浓度的增加而得到改善. 本研究结果对导流筒搅拌槽的优化设计具有一定的指导意义.     

Experimental and numerical research for fluidization behaviors in a gas–solid acoustic fluidized bed

The effects of sound assistance on fluidization behaviors were systematically investigated in a gas–solid acoustic fluidized bed. A model modified from Syamlal–O'Brien drag model was established. The original solid momentum equation was developed and an acoustic model was also proposed. The radial particle volume fraction, axial root‐mean‐square of bed pressure drop, granular temperature, and particle velocity in gas–solid acoustic fluidized bed were simulated using computational fluid dynamics (CFD) code Fluent 6.2. The results showed that radial particle volume fraction increased using modified drag model compared with that using the original one. Radial particle volume fraction was revealed as a parabolic concentration profile. Axial particle volume fraction decreased with the increasing bed height. The granular temperature increased with increasing sound pressure level. It showed that simulation values using CFD code Fluent 6.2 were in agreement with the experimental data. © 2009 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2010     

内置组合转子换热管的综合传热性能

  对螺旋叶片和开槽螺旋叶片两种结构组合转子的综合传热性能进行了实验研究。与光管相比,两种转子都显著提高了换热管内的传热性能,装有螺旋叶片转子和开槽螺旋叶片转子换热管的努塞尔数分别比光管提高了1.06～1.26倍和1.03～1.15倍,引起的阻力系数分别比光管增加了60%～68%和36%～51%。螺旋叶片转子对管内传热性能的提升更为显著,但其引起的管内阻力系数也较大。综合考虑传热和阻力两方面因素,对两种转子结构的综合评价指标值进行比较,开槽螺旋叶片转子具有更好的综合传热性能。