气液分离强化传热多孔结构毛细上升特征

气液分离强化传热多孔结构,由于气体、液体在多孔壁面有着不同的力学行为,使得气液两相在多孔壁面发生分离,气体不能进入多孔壁面结构,液体则能自由进入,从而形成气体始终沿管壁运动,液体则在管中心流动这一高效传热流态。多孔壁面的毛细力对气液分离有着重要的影响。采用一种新颖的毛细力测试方法--红外热像测试法测试了多孔强化结构的毛细力。研究发现,多孔结构的毛细力与使用的粉末材料形状、颗粒尺寸及填充孔隙率有关。其中对毛细力影响最大的是粉末颗粒形状,颗粒尺寸次之,孔隙率最弱。     

金属丝网超亲/疏水性强化气液相界面运动

利用多孔结构进行液体的导流和气液分离是近年来强化传热的研究热点,主要原理是气液固三相界面的受力平衡,固相材料的亲疏水性则是决定微孔内气液固三相界面运动规律的关键因素。针对具有一定亲水性的金属铜网,进行超亲水和超疏水处理;考察多孔结构亲疏水性对相界面以及气液两相分离效果的影响。结果表明,金属铜网具有浸润自相容性;经过亲疏水表面改性后,超亲水性能阻挡气泡的通过;超疏水性能的多孔铜网更易与气体为伍,形成致密气封膜,阻挡液体进犯。静态实验测定多孔丝网的浸润自相容能力,接触角为151°丝网,对液相阻滞力为117.6 N·m~(-2);接触角为0°的超亲水丝网对气相阻滞力为49 N·m~(-2),并建立了多孔结构浸润自相容性与分离临界气泡尺寸的数学关联。     

金属丝网超亲/疏水性强化气液相界面运动

利用多孔结构进行液体的导流和气液分离是近年来强化传热的研究热点,主要原理是气液固三相界面的受力平衡,固相材料的亲疏水性则是决定微孔内气液固三相界面运动规律的关键因素。针对具有一定亲水性的金属铜网,进行超亲水和超疏水处理;考察多孔结构亲疏水性对相界面以及气液两相分离效果的影响。结果表明,金属铜网具有浸润自相容性;经过亲疏水表面改性后,超亲水性能阻挡气泡的通过;超疏水性能的多孔铜网更易与气体为伍,形成致密气封膜,阻挡液体进犯。静态实验测定多孔丝网的浸润自相容能力,接触角为151°丝网,对液相阻滞力为117.6N·m^-2;接触角为0°的超亲水丝网对气相阻滞力为49N·m^-2,并建立了多孔结构浸润自相容性与分离临界气泡尺寸的数学关联。     

功能性多孔介质中气泡输运调控的格子Boltzmann分析

为提高毛细蒸发海水淡化技术中的蒸发效率，多孔介质层需要维持一定的毛细压力，同时还要确保气泡能够快速通过。基于此背景，本文建立了多孔介质参数化模型，探究了气泡穿越多孔介质间隙过程的运动特征，研究在保持一定孔隙毛细压力的同时，通过调控孔道尺寸及排布从而使气泡能够更快速地通过多孔介质层。基于格子Boltzmann伪势模型分析了多孔介质孔隙率、壁面润湿特性、孔道排布及气泡水平方向初速度等对气泡形貌、上升速度、与壁面平均接触面积及孔隙毛细力的影响，获得了多孔介质的孔隙率设计范围，骨架润湿特性调控以及孔道排布方式的选择依据。同时还获得了在实际蒸发过程中，可以使气泡存在一定的水平方向初速度，从而能够更快地脱离多孔介质的策略。     

填料毛细管精馏传质效率影响因素的数值计算

毛细管精馏通过利用毛细结构内固液分子相互作用力和微孔结构界面曲率影响,改变混合液的气液平衡,实现对共沸溶液的分离.为探究毛细管精馏的操作条件对气液相间传质效率的影响,通过使用CFD数值模拟研究影响乙酸乙酯-乙醇混合溶液相间传质的因素,如气相进口速度、气相进口质量分数和孔隙率.结果表明:气相速度越大,会降低对乙酸乙酯的分...     

纳米孔链双层复合表面过冷池沸腾传热特性

微纳复合多孔结构对相变换热的强化是能源化工领域的重要主题。基于气液协同输运的概念，通过飞秒激光正交扫描加工，在硅片上生成二维嵌套的纳米孔链双层复合多孔结构，实验研究了其对HFE-7100过冷池沸腾传热特性的影响。实验结果表明，相比于光滑表面，多孔表面在35K过冷池沸腾条件下的起始过热度从16.7K下降到12.3K，降低26.3%，最大临界热通量提高128.7%。同时利用高速摄影观察气泡行为来研究强化沸腾传热机理。研究发现，双层多孔结构表面和内部形成的大量连通孔穴大幅度增加了有效成核位点，纳米孔和双层连通结构提供垂直和水平方向的液体补充通道，在高热通量下气泡尺寸更小，脱离更快。有效汽化核心密度增加以及气液自适应协同输运增强了多孔网络中的微液膜蒸发和微对流作用，从而有效提升沸腾换热能力和临界热通量。     

筛孔塔板上气相错流对液相流场影响的实验测量

利用热膜流速仪、测量了矩形塔内光板上液体单相流动以及筛孔板上气液两相流动时的液体流速分布，实验主要考察气液两相错流时，气体鼓泡作用对鼓泡区下游液体流速分布的影响，实验结果表明，单相流动时，受壁面效应的影响，靠近塔壁的液体的速度最低，气液两相错流时，受气体阻力作用的影响，靠近壁面液体的速度反而大于远离壁面处液体的速度，气相流量越大对液相流场的影响作用越强。     

毛细管内气液两相流动的CFD模拟

毛细管精馏是一种分离共沸物系的新型分离技术,它利用毛细管的固-液相互作用来改变液体混合物的汽液平衡。毛细管通道内的气液两相流型在低气速时以泰勒流为主,今使用计算流体力学方法,对毛细管内泰勒流的多种影响因素,如:壁面作用、气液速率以及流体物性等进行了研究。首先考察壁面作用的影响,发现壁面粗糙度能改变气液柱形状和流场,粗糙度增大使通道内气液两相流型由泰勒流向泡状流转变,流动状态由层流向涡流转变。模拟不同接触角下的气液流动,发现壁面吸附作用在一定程度上影响气液柱长度和气液界面间的形状。通过模拟不同气液速率下的气液流动,观察气液柱长度与气液速率之间的关系。对模拟气液柱长度进行量纲分析,得到了泰勒流的气液柱长度的关联式,将该式与文献测定值进行比较,发现在一定范围内吻合较好。     

基于Lattice-Boltzmann方法的纳米颗粒多孔介质导热特性

为研究气凝胶纳米颗粒的导热特性,提出了一种基于随机统计原理的构造气凝胶多孔介质介观尺度三维物理模型的方法。模型中颗粒空间分布、粒径分布及孔隙率可以根据实际气凝胶微尺度结构数据调整。基于所构造的物理模型,采用D3Q15LBM进行了数值模拟。分析了颗粒尺寸、孔隙率等因素对气凝胶导热性能的影响规律,即在既定孔隙率下,热导率随粒径增大而减小;既定粒径下,随孔隙率的递增热导率先下降后上升;颗粒尺寸不均匀性对热导率的影响甚大。模拟与实验结果相吻合。研究工作对优化气凝胶导热性能,提高其有效热导率的预测精度具有参考价值。     

颗粒特性对撞击分离器性能影响的实验与数值研究

颗粒-壁面撞击行为和气固相间作用对撞击分离器的性能具有重要影响。基于玻璃珠及煤粉的单颗粒撞击实验数据建立平均撞击恢复系数模型,采用非球形颗粒曳力模型对平板式撞击分离器的分离性能和气固流动开展数值研究。结果表明,采用基于实验的平均恢复系数模型以及考虑颗粒形状的曳力模型,能够准确地预测撞击式分离器的总分离效率和分级分离效率。颗粒分离过程中,Stokes数较大的颗粒对颗粒-壁面撞击模型比较敏感,Stokes数较小的颗粒对气固曳力模型比较敏感。     

颗粒特性对撞击分离器性能影响的实验与数值研究

颗粒-壁面撞击行为和气固相间作用对撞击分离器的性能具有重要影响。基于玻璃珠及煤粉的单颗粒撞击实验数据建立平均撞击恢复系数模型,采用非球形颗粒曳力模型对平板式撞击分离器的分离性能和气固流动开展数值研究。结果表明,采用基于实验的平均恢复系数模型以及考虑颗粒形状的曳力模型,能够准确地预测撞击式分离器的总分离效率和分级分离效率。颗粒分离过程中,Stokes数较大的颗粒对颗粒-壁面撞击模型比较敏感,Stokes数较小的颗粒对气固曳力模型比较敏感。     

液滴撞击丝网渗漏影响因素及临界准则

捕沫器等化工气液分离设备中,液滴撞击丝网速度超过临界值,部分液体穿透多孔丝网形成子液滴、发生渗漏,将严重影响下游生产的性能与安全。通过可视化实验测量不同丝网表面液滴临界渗漏速度,讨论倾斜角度、丝网结构参数、液滴直径及表面浸润性等因素对临界渗漏速度的影响。液滴渗漏是法向动压力联合水锤压力克服网孔毛细压力的结果。法向动压力是动压力分量,与丝网倾角相关。液滴撞击丝网极短的瞬间,液体受到压缩,产生的水锤压力与液滴投影下的网孔数存在定量关系。毛细压力与气液界面在网孔间的位置及接触角相关。水锤压力及毛细压力均受丝网结构参数影响。通过网孔间气液界面受力分析,有机地整合渗漏影响因素,得到了渗漏临界量纲1准则。该准则与实验结果高度吻合,可为气液分离器设计提供参考。     

液滴撞击丝网渗漏影响因素及临界准则

捕沫器等化工气液分离设备中,液滴撞击丝网速度超过临界值,部分液体穿透多孔丝网形成子液滴、发生渗漏,将严重影响下游生产的性能与安全。通过可视化实验测量不同丝网表面液滴临界渗漏速度,讨论倾斜角度、丝网结构参数、液滴直径及表面浸润性等因素对临界渗漏速度的影响。液滴渗漏是法向动压力联合水锤压力克服网孔毛细压力的结果。法向动压力是动压力分量,与丝网倾角相关。液滴撞击丝网极短的瞬间,液体受到压缩,产生的水锤压力与液滴投影下的网孔数存在定量关系。毛细压力与气液界面在网孔间的位置及接触角相关。水锤压力及毛细压力均受丝网结构参数影响。通过网孔间气液界面受力分析,有机地整合渗漏影响因素,得到了渗漏临界量纲1准则。该准则与实验结果高度吻合,可为气液分离器设计提供参考。     

液体与多孔固体颗粒间反应的模型研究

为探讨流休一多孔固体颗粒非催化反应模型中液固反应与气固反应的差别,本文用合成的一系列具有不同孔结构参数的多孔颗粒,考察了液固界面间的浸润现象(毛细现象)作为一种质量传递过程,对液体-多孔颗粒间的反应率～时间关系的影响,根据液体反应物在反应初始时刻进入颗粒的不同方式,定义了三类浸润条件,并对其中的两类提出了质量平衡方程和解析解.     

聚四氟乙烯膜气体吸收数学模型和孔隙率的影响

膜吸收是将膜分离与传统的吸收技术相结合的一种新型分离技术。在这些过程中经常使用多孔膜,多孔膜对过程的传质性能有一定的影响。对不同孔隙率的微孔聚四氟乙烯(PTFE)疏水性平板膜的膜气体吸收过程中液相传质性能进行了实验研究。当采用去离子水-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能没有影响;当采用NaOH水溶液-CO2吸收体系时,多孔膜的孔隙率对液相传质性能有明显的影响。在相同流速下,孔隙率大的膜液相传质系数高于孔隙率小的膜。以双膜理论为指导,建立了多孔膜气体吸收过程中液相传质模型。用该模型描述多孔膜孔隙率对液相传质系数的影响,其结果与实验数据具有良好的一致性。     

基于液体弥散理论的规整填料塔液体扩散数值模拟

规整填料塔内液体弥散规律的研究对于气液吸收塔的布液装置设计、填料高度确定以及填料类型优选具有重要理论意义,目前关于液体弥散机理的理论描述和模型建立较为有限,本文为实现填料塔内液体扩散现象的准确预测,引入液体弥散机理。规整填料采用多孔介质简化,在考虑了机械弥散力、气液拖曳力、多孔介质阻力等基础上建立了二维CFD模型,模拟结果与实验结果吻合较好。在此基础上研究了液体扩散系数S、气体入口速度和液体入口速度对液体分布的影响。通过研究得出液体弥散机理中毛细管弥散作用影响较小,主要以机械弥散作用为主;液体扩散系数和液体入口速度对液体分布的影响显著,S/Dr的最佳比例为2,气体入口速度对液体分布影响很小。研究结果对其他类型填料的模拟研究有重要借鉴作用。     

产品信息

汽液固三相循环流化床蒸发装置汽液固三相循环流化床蒸发装置是由河北工业大学设备设计研究所和石家庄工大化工设备有限公司共同研制开发的防、除垢强化传热的高效蒸发装置。该蒸发装置由加热室、汽液分离室、固体颗粒分离装置、循环泵等组成。在蒸发系统中加入一定量、一定尺寸的颗粒 ,颗粒被循环液体带入加热室 ,与被加热介质一起形成汽 -液 -固三相流 ,然后三相流进入颗粒分离装置 ,固体颗粒被分离进入下降管参与循环 ,分离出的汽液混合物进入汽液分离室 ,二次蒸汽从顶部排出 ,液体参与下一循环 ,蒸发至一定浓度从出料口排出产品。该装置…     

颗粒相壁面条件对非球形颗粒流动影响的数值模拟

采用双流体模型对设置竖直隔板的气固密相流化床中非球形颗粒的运动进行了模拟,颗粒形状的影响由相间曳力模型考虑,重点考察壁面处颗粒边界条件的影响。同时进行了实验室规模三维流化床的流化实验,以验证模型的有效性。通过压降轴向分布、颗粒浓度径向分布以及物料出口处颗粒质量流率功率谱估计等定量分析,结果表明:对不设置内构件的自由床,壁面反射系数对系统宏观流动特性影响较小,而对壁面处局部颗粒运动影响较大;对壁面面积大幅增加的内构件床,壁面反射系数可显著改变气体和颗粒的运动特征,取值需控制在适当范围内。     

颗粒相壁面条件对非球形颗粒流动影响的数值模拟

采用双流体模型对设置竖直隔板的气固密相流化床中非球形颗粒的运动进行了模拟,颗粒形状的影响由相间曳力模型考虑,重点考察壁面处颗粒边界条件的影响。同时进行了实验室规模三维流化床的流化实验,以验证模型的有效性。通过压降轴向分布、颗粒浓度径向分布以及物料出口处颗粒质量流率功率谱估计等定量分析,结果表明：对不设置内构件的自由床,壁面反射系数对系统宏观流动特性影响较小,而对壁面处局部颗粒运动影响较大;对壁面面积大幅增加的内构件床,壁面反射系数可显著改变气体和颗粒的运动特征,取值需控制在适当范围内。     

汽液固三相循环流化床蒸发装置

汽液固三相循环流化床蒸发装置是由河北工业大学设备设计研究所和石家庄工大化工设备有限公司共同研制开发的防、除垢强化传热的高效蒸发装置。该蒸发装置由加热室、汽液分离室、固体颗粒分离装置、循环泵等组成。在蒸发系统中加入一定量、一定尺寸的颗粒 ,颗粒被循环液体带入加热室 ,与被加热介质一起形成汽 -液 -固三相流 ,然后三相流进入颗粒分离装置 ,固体颗粒被分离进入下降管参与循环 ,分离出的汽液混合物进入汽液分离室 ,二次蒸汽从顶部排出 ,液体参与下一循环 ,蒸发至一定浓度从出料口排出产品。该装置的突出特点是 :(1)汽液固三相…