稀硫酸浓缩新工艺的实验研究

探索了运用撞击流技术浓缩稀硫酸的工艺,该工艺主要由硫酸雾化装置、撞击流浓缩器、硫酸回收装置等几部分构成.实验以20%的稀硫酸作为待浓缩液,研究改变空气进口流量(35.1～49.1kg/h)、空气进口温度(300～360℃)、稀硫酸进口流量(5.59～9.79kg/h)等因素对稀硫酸浓缩效果的影响,结果表明:该工艺具有较好的浓缩效果(最大浓度达70%以上),浓缩后硫酸的浓度随空气进口流量的增大、空气进口温度的升高、稀硫酸进口流量的减小而增大.     

同轴相向撞击流混合器的动态特性分析

根据同轴相向撞击流混合器的混合特点，建立了冷、热水在该混合器对撞混合过程中混合器出口温度的计算模型，计算了出口温度随冷、热水入口温度的阶跃而变化的动态过程，并考察了冷、热水进口流量和混合器容积对这一动态过程的影响。结果表明，混合器出口温度的动态过程是无振荡的渐趋过程，其调整时间随着进口流量和混合器体积的增加而显著增加。     

预冷式蒸发空冷器管外传热模型的研究

预冷式蒸发空冷器的换热管是蒸发空冷光管与干式空冷翅片管的耦合,若翅片管管外传热膜系数采用传统的干式空冷器传热模型计算,将带来较大的误差。用SPSS软件对预冷式蒸发空冷器传热实验数据进行了线性回归分析,得到了翅片管管外给热膜系数的最佳数学模型,对回归模型进行了综合评价和检验,模型的拟合优度为0.88;对比考察了实验系统干运行和湿运行时的传热性能,当只考虑迎风速度对翅片管管外给热系数的影响时,对应模型的拟合优度由干运行时的0.804下降到湿运行时的0.639。研究结果表明:湿式部分对干式部分的传热性能有较大的影响;空气迎风速度对翅片管管外给热膜系数的影响最显著,其次为介质进口温度和空气出口温度;建立的传热模型与实验数据具有较好的相关性,为预冷式蒸发空冷器的优化设计和操作提供了依据。     

载气增湿蒸发技术处理切削废液的研究

利用空气作为载气,采用蒸发塔进行了载气增湿蒸发浓缩切削废液的实验,探究了操作条件对蒸发过程的影响。随着载气流量的增加,容积传质系数、蒸发量和整塔压降均增大,出口载气VOC浓度减小;随着载气温度、循环流量的增加,容积传质系数、蒸发量、整塔压降和出口载气VOC浓度均增大。实验条件下容积传质系数及蒸发量最大达到了13.95 g·（m³·s）^-1和3.39 kg·h^-1;出口载气VOC浓度最大为6.2 mg·L^-1,小于《大气污染物综合排放标准》中规定值。研究结果表明载气增湿蒸发工艺能有效浓缩切削废液,为工业化应用奠定了基础。     

乙醇溶液液滴降压蒸发过程传热传质特性

针对单个乙醇溶液液滴在降压环境下蒸发的传热传质过程建立了数学模型。模型基于液相的能量守恒和 传质扩散理论,利用经典拓展模型计算液滴的质量蒸发率,并引入活度系数考虑液滴表面的蒸气分压。采用液 滴悬挂法进行实验,分别记录了乙醇溶液液滴和乙酸溶液液滴在降压蒸发过程中的液滴内温度变化。将实验数 据与计算结果对比,验证了模型的有效性。通过模型计算获得了液滴内部温度分布以及浓度分布随时间的变化。 结果表明:快速降压阶段空气流动较快,加之乙醇工质易挥发,液滴表面温度下降迅速,液滴内部温差和乙醇 浓度梯度较大;压力稳定后,空气流速为零,液滴内部温差和乙醇浓度梯度逐渐减小。由于液滴内部的热扩散 速率大于传质扩散系数,内部温度随时间的变化比浓度随时间的变化更快。     

撞击流内液滴碰撞后续发展行为

为了探索撞击流内液滴碰撞后续发展行为,设计搭建了由激光点光源和高速数码摄像机构成的高速数码摄像系统及气液两相撞击流实验平台。利用高速数码摄像系统记录下同轴对置气液两相撞击流中液滴碰撞导致的融合聚结或二次雾化过程,通过处理记录下的液滴运动过程图像,分析了进口液滴粒径、速度、黏度以及液滴碰撞角度等对撞击流中液滴碰撞结果的影响规律。结果表明：随着进口液滴粒径和速度的无限增大,液滴碰撞后最终发生炸裂;进口液滴黏度越小、表面张力越大、Ohnesorge数越小,液滴碰撞后越容易破碎;在本实验条件下,液滴同轴同向运动发生碰撞时,液滴碰撞后全部聚结,当液滴以一定角度发生斜碰时,碰撞后发生拉伸断裂,而当液滴同轴相向运动发生碰撞时,液滴碰撞后可能发生反射分离也可能炸裂。     

新型闭式冷却塔传热传质的实验研究

建立了椭圆管式闭式冷却塔的实验测试平台,通过改变管内水进口温度和流量、空气质量流量、空气干湿球温度、喷淋水流量等以测试其传热性能,采用Poppe和Dreybal的假设处理数据,得到了管外水膜对流传热系数和水膜与空气传质系数,实验结果表明:水膜传热系数是空气质量流量和喷淋水温度的函数,与已知文献中Mizushina,Ni...     

油水两相分散流液滴粒径预测模型

油水两相分散流的液滴粒径及其分布在很大程度上影响管路压降等流动参数,研究液滴粒径预测模型对揭示油水两相流的流动特性具有重要意义。通过研究湍流脉动动能与乳状液的界面能之间的平衡、管流径向速度脉动与摩擦速度之间的关系以及泵的剪切作用,建立了油水两相管流中分散相液滴粒径预测模型;在水平管道上对油水两相分散流的液滴特性进行了实验研究,采用高速摄像和显微镜拍摄获得液滴数据,探索含油率、流量和温度等因素对粒径的影响。预测模型计算结果与不同流量、温度和含油率条件下的实验数据吻合较好。根据预测模型计算了有泵和无泵情况下分散流液滴粒径,发现泵的剪切和扰动作用使得分散液滴具有更小的粒径,泵对液滴粒径及其分布起到了显著作用。     

超疏水表面液滴蒸发内部流体流动与传热分析

基于椭球模型,模拟了超疏水表面上固着纯水液滴的蒸发过程,探究了蒸发过程中液滴外形、体积、接触角、表面温度和蒸发速率的变化,以及液滴内部温度和流线的分布情况。结果表明:液滴蒸发过程中,液滴顶部局部表面温度最大,接触线处最小,且随蒸发的进行表面温度逐渐减小。液滴体积演变行为区别于亲水表面,这表明基板特性影响了液滴蒸发机理。液滴蒸发初始时刻,全局蒸发速率最大,随蒸发的进行,全局蒸发速率逐渐减小。液滴表面温度分布不均匀使得液滴表面产生了张力梯度,张力梯度引起了液滴内部流体流动;近气液界面处流体由液滴顶部向下流动,液滴内部流体由下向上流动,形成了Marangoni流。流体流动伴随着热量的传递,导致接触线附近温度较低,液滴内部中心处温度较高。     

循环撞击流干燥设备和过程研究

叙述了新开发的连续操作循环撞击流干燥机基本结构、工作原理和设计参数，以悬浮法ＰＶＣ为对象，热态实验研究了干燥机的基本性能，结果表明，该干燥机用于单机脱除游离水和孔隙水是可行的；物料循环具有延长停留时间和有利于水分颗粒内部向表面迁移的双重作用。实验和理论研究了干物料出口的安排，表明溢流方式不可行。以容积蒸发系数为主要判据，实验研究了某些重要结构和操作参数对悬浮法ＰＶＣ循环撞击流干燥过程的影响，确定了最优撞击距离和下部间距，并为操作条件和选择指明了方向。     

Study on Evaporating Characteristics of a Coaxial Two Impinging‐Stream Concentrator

Based on the coaxial two impinging‐streams principle, a new device for solution concentration was built and studied theoretically and experimentally. The experimental study focused on the effects of inlet air temperature, inlet air flow rate, and accelerating pipe length on the volumetric evaporative coefficient of the impinging‐stream concentrator (ISC). The results show that the ISC has a relatively high volumetric evaporative coefficient, which increases with higher inlet air flow rates and higher inlet air temperature, and the ISC with a shorter accelerating pipe is more efficient. A theoretical model was suggested based on the consideration of mass, heat, and momentum transfers between liquid droplets and hot air. The concentration process of a sucrose solution in the ISC was simulated using the model and the results were compared with the experimental results, which indicated that the suggested model is reliable with a maximum relative error of less than 6.6 %.     

直接接触式冰浆生成器的单气泡传热特性

冰浆生成器是直接接触法冰浆制取系统的关键设备之一,而体积传热系数作为衡量冰浆生成器性能的重要参数受诸多因素影响。基于单个气泡在连续相中的上升特性,定性分析了各种因素对体积传热系数的影响。实验结果表明:进气温度下降、进气质量流量增加、水柱高度下降、喷嘴直径减小均导致体积传热系数增加。     

同轴撞击流浓缩器浓缩溶液的理论研究

根据撞击流原理设计开发了一种新型溶液浓缩设备——撞击流浓缩器,在理论分析的基础上推导出撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型,运用实验结果验证了模型的正确性;基于该模型的数值计算结果,得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量等沿轴向位移的变化。     

溴化锂溶液除湿器性能的实验研究

对逆流、散装填料、LiBr溶液的除湿器进行实验研究,实验过程中溶液流量为800～1600 L.h-1,入口溶液浓度为49%～54%,温度为28～41℃,空塔气速为0.39～0.96 m.s-1,入口空气湿度为10～21 g.kg-1。采用除湿量和体积传质系数来描述除湿性能,分析了溶液和空气入口参数对除湿性能的影响,得出平均体积传质系数为1.0 kg.m-3.s-1,液气比为2.5～3时可获到较好的除湿效果。比较了不同填料的除湿性能,鲍尔环填料除湿效果较好。同时对除湿过程进行了能量守恒分析,表明实验测量数据的准确性。实验结果为溶液除湿系统的性能分析及设计提供了依据。     

两种常用液体吸湿剂传质性能的比较

分析比较了溴化锂溶液（LiBr）、氯化锂溶液（LiCl）这两种常用的吸湿盐溶液与湿空气之间的传质性能,二者比较的基准是：溶液温度与表面蒸气压分别对应相等。相同状态时,LiBr溶液的密度约是LiCl溶液的1.2倍,比热容约是LiCl溶液的0.8倍,即当LiBr和LiCl溶液的体积流量相同时,二者的热容量大致相等。通过对热质交换过程解析解的分析,得到影响溶液与空气传质效果的核心参数为：空气与溶液的热容量比和传质单元数。在实验测试分别采用LiBr和LiCl溶液的除湿、再生工况性能的基础上,拟合出了传质系数随着空气与溶液进口参数的变化规律。在实验工况范围内,当LiBr与LiCl溶液的体积流量相同时,采用LiBr溶液的传质性能稍优于LiCl溶液,但二者差异不大。     

G-LISR不同气相入口流速对流场特性的影响

为了提高气液撞击流反应器(G-LISR)的混合性能,找到合适气相入口速度的操作参数,采用ANSYS Workbench中的Geometry模块,基于欧拉·拉格朗日法建立G-LISR气液两相流动数学模型。在加速管对置距离为400mm,液相入口速度为5m/s,三种不同的气相入口速度(10,15,20m/s)条件下,用数值模拟软件Fluent分析模拟出了不同气相入口流速下反应器内流场的分布特征。模拟结果表明:随着气相入口初始流速的增大,反应器内湍流强度有所增加,在压力波动最为剧烈的撞击面中心点处,压力急剧增大。增大气相初始流速,将降低反应器中的液滴的浓度分布,减少了液相在反应器中的停留时间。从能量损耗和气液两相在反应器中的混合效果来看,气相初始流速不宜过大,10m/s为较佳。     

DIRECT CONTACT HEAT TRANSFER BETWEEN TWO IMMISCIBLE LIQUIDS

Direct-contact heat transfer between two immiscible liquids in turbulent pipe flow is studied under non-boiling conditions. The salt water and BP-Transcal 65 heat transfer oil are used as immiscible liquids. The diameter and the length of the pipe are 1.33 cm. and 304 cm., respectively. The effects of oil volume fraction, inlet salt water concentration, average liquid velocity, inlet oil temperature and pipe length on the over-all volumetric heat transfer coefficient are investigated.     

DIRECT CONTACT HEAT TRANSFER BETWEEN TWO IMMISCIBLE LIQUIDS

Direct-contact heat transfer between two immiscible liquids in turbulent pipe flow is studied under non-boiling conditions. The salt water and BP-Transcal 65 heat transfer oil are used as immiscible liquids. The diameter and the length of the pipe are 1.33 cm. and 304 cm., respectively. The effects of oil volume fraction, inlet salt water concentration, average liquid velocity, inlet oil temperature and pipe length on the over-all volumetric heat transfer coefficient are investigated.     

回路热管微通道换热器蒸发冷却实验

采用微通道换热器作为数据中心回路热管冷却换热器,在微通道冷凝器侧进行了蒸发冷却实验。实验利用焓差平台测量了不同因素对采用蒸发冷却技术的微通道冷凝器换热影响,并分析了室内外不同温差、室外不同湿度条件下采用蒸发冷却的微通道冷凝器及蒸发器的进出口空气温差。实验结果表明：采用蒸发冷却可使冷凝器入口空气温度实现大幅温降,并增加冷凝器及蒸发器的进出口空气温度差值,喷淋后可使流经热管空气降温0.3～1.9℃,增大2%～20%的系统换热量,冷凝器换热效率得以提升,并可扩大回路热管换热器使用地区,延长回路热管年利用时间。     

对撞流干燥的实验与理论研究

The experiments of one-stage semi-circular and two-stage semi-circular impinging stream drying as well as the vertical and semi-cricular combined impinging stream drying were carried out.The velocity distribution and the mean residence time of particles,and the influence of various factors on drying characteristics were studied.A mathematical model of granular material drying in a semi-circular impinging stream dryer was proposed,in which the flow characteristics as well as the heat and mass transfer mechanisms were considered.Reasonable numerical methods were used to solve the equations.Under various conditons,the calculated results of drying rate and moisture content versus time were obtained.The results indicate that constant drying rate period does not exist in a semi-circular impinging stream dryer.Appropriate semi-cricular stage number and curvature radius,flow-rate ratio,air velocity,and higher inlet air temperature should be used for enhancing the drying process.