贴附射流蒸发传质法确定多孔介质热质扩散系数测定方法的研究

提出一种确定热质扩散系数ａｔ的测定方法。根据反问题原理，在假定前扩散系数ａｍ为含湿量的线性函数、热梯度系数为常数的条件下，利用自行研制的贴附射流式对流蒸发实验装置，对胶凝材料石膏板、加气混凝上砌块等含混多孔材料的热质扩散系数ａｔ的确定进行了测量研究和优化处理；并对多变量寻化时存在多个极值点的情况下，如何获得最优解进行了探讨，最终得到两种适于测试情况的有效方法：（ｌ）合理选初值；（２）利用修改的变量轮换法进行全局优化①。     

蓄热器放热规律的实验研究

本文对蓄热器的放热规律进行了实验研究,提出了蓄热器放热特性的数值计算方法 建议工程上用较可靠的实验数据来计算不易测准的特性。根据此方法,分析了蒸发速率等特性的变化规律,发现蒸发速率不一定是随压力的降低而单调下降,显示出与前人不同的规律。 本文对此现象进行了分析,讨论了放热特性的多种可能情况,指出当蓄热器结构特性一定时,蒸发速率取决于放热时压降速度和当时的热力状态。实验所得出的规律与数值解规律相吻合。最后还进行了数学论证.     

煤屑瓦斯扩散系数时间响应规律研究

为探讨煤屑瓦斯扩散系数随时间变化的响应规律,选取典型煤样进行煤屑瓦斯解吸扩散实验,建立了扩散系数随时间变化的球形煤屑瓦斯扩散微分方程,通过变量代换方法将得到的微分方程转化为经典的扩散方程,并运用分离变量法得到了煤屑时变扩散系数的理论解;基于扩散规律理论解对煤屑瓦斯解吸实验实测解吸数据进行分析,利用Matlab软件编制程序进行解算,得出瓦斯扩散系数的时间响应规律。研究结果表明:煤屑瓦斯等效扩散系数随时间响应规律符合幂函数关系,采用瓦斯扩散系数时间响应模型比经典瓦斯扩散模型和煤屑瓦斯扩散实验吻合度更高;煤屑瓦斯扩散系数时间响应模型描述煤层的瓦斯运移过程更合理、更准确。     

网格尺寸对液滴蒸发的影响

为了有效地模拟实际工业应用中的液雾蒸发和燃烧,采用有限差分方法对无限热传导液滴蒸发模型进行了研究,并与相关的实验数据进行了对比和验证,发现采用定常的背景热质条件对网格的大小不敏感,但在实际计算过程中采用的当地瞬时热质条件所依赖的网格大小,对液滴蒸发具有重要影响.研究表明只有当网格的尺寸达到液滴直径的10倍左右时,采用当地瞬时的热质条件才可以得到满意的结果.此外,还发现关联数的校正格式及液滴在网格内的初始位置对液滴蒸发的影响不大.     

建筑屋面利用含湿多孔材料被动蒸发降温技术研究

研究了利用含湿多孔材料被动蒸发冷却外表面的方法。建立了含湿多孔材料利用太阳能被动蒸发的热质传递过程数学模型。通过理论分析，数值模拟和实验测试，完整地提示了热过程规律，结果表明，利用太阳能被动蒸发多也材料所含水分降低建筑发面温度的方法是可行性。     

PDMS复合膜薄层流动膜组件中的渗透蒸发传质动力学

用自制的高性能矩形平板PDMS复合膜构造了薄层流动水力学结构的渗透蒸发膜组件,并进行了乙醇溶液的渗透蒸发传质动力学研究.实验得到了很好的渗透通量与浓度推动力之间的动力学关系.根据膜渗透蒸发的串联阻力概念,把液相边界层传质的Sherwood模型计算值与实验测量的总传质系数相结合,得出了渗透蒸发的膜内传质系数.分析表明,在料液温度25℃时,膜内传质阻力对渗透蒸发传质总阻力的贡献超过70%,说明膜内传质阻力是整个渗透蒸发过程的控制因素.对不同流动状态和不同温度下的传质动力学行为进行了实验测量和分析,结果显示,矩形平板PDMS复合膜与薄层流动膜组件的结合优于我们原来研究过的圆形膜及膜器,可以充分发挥膜的高性能.这一结果对PDMS复合膜和膜组件构形及其渗透蒸发过程的设计和运行具有重要意义.     

CO2在多孔介质中扩散系数的测定

为了研究注CO2开采原油时CO2在地层中的扩散系数,采用一维扩散的数学模型,利用一维菲克第二定律和连续性方程推导出了CO2扩散系数的计算公式,设计了多孔介质采用露头砂填充,实验模型装置水平放置而消除了＂对流扩散＂的影响,室内测定CO2扩散系数的双测压点的1 m长的物理模拟装置,得出了在60℃时不同压力下的扩散系数,实验条件更符合矿场实际,研究规律可用于矿场CO2驱过程中的参数优选。     

固态物料升华干燥过程传输特性的测定

本文建立固态物料升华干燥过程中干燥层传输特性的数学模型，利用由实验测得的牛肉干燥速率，计算出牛肉干燥层的有效导热系数和有效质扩散系数．把两个传输特性参数与文献值进行比较，证明传输特性模型合理，所得传输特性数据基本可靠．分析发现有效导热系数主要受真空空压力的影响；有效质扩散系数不仅受真空室压力的影响，也受物料表面温度的影响．     

单颗煤泥在沸腾炉内燃烧机理及简化模型

本文提出了单颗煤泥团在沸腾炉内燃烧机理试验结果及简化模型。在实验的基础上,在模型中提出了关于水分蒸发,焦碳燃烧等过程的一些新见解,并将理论计算结果与实验进行对比,二者吻合较好。说明模型与实际情况较为符合,只要将模型中许多由实验确定的参数如焦碳燃烧活化能,灰层扩散系数中的常数等改为其他煤种的参数本模型可以推广到煤粒及水煤浆流化床燃烧计算用。     

固态物料升华干燥过程传输特性的测定

本文建立固态物料升华干燥过程中干燥层传输特性的数学模型,利用由实验测得的牛肉干燥速率。计算出牛肉干燥层的有效导热系数有效质扩散系数。把两个传输特性参数与文献值进行比较。证明传输特性模型合理,所得传输特性数据基本可靠。分析发现有效导热系数主要受真空室压力的影响;有效质扩散系数不仅受真空室压力的影响,也受物料表面温度的影响。     

煤粒瓦斯扩散及扩散系数测定方法的研究

基于理论分析建立了第三类边界条件下的煤粒瓦斯扩散方程，并给出了解析解。对解析解的分析表明，第一类边界条件下及煤粒内部浓度均匀一致条件下的扩散是第三类边界条件下的特例或近似过程。煤粒瓦斯扩散过程能否近似简化成第一类边界条件下和内部浓度均匀一致条件下的扩散过程，取决于煤粒内部扩散系数和表面扩散传质采数的相对大小，文中介绍了这两个系数的测试方法，并给出了测试实例。     

潜水稳定蒸发条件下土体响应模拟

基于Gardner提出的模型,对潜水稳定蒸发条件下,欧洲地区5种土体响应进行了模拟研究。数值实验结果表明：土壤含水率和对数坐标系下的土壤水吸力分布曲线分别呈现单拐点和双拐点的特点;相同地下水埋深条件下,土体的最大蒸发强度与黏粒含量呈负相关关系,二阶多项式可以很好的拟合地下水埋深与最大蒸发强度之间的关系;蒸发强度介于0.01cm/d～0.1cm/d,潜水稳定蒸发时,土体对应的最大地下水埋深值可以作为临界水深的参考范围;相对蒸发系数的模拟结果与相关文献记录的实验规律相似。使用Gardner模型可以对土体潜水稳定蒸发响应进行很好的模拟,模型求解方法相对简单,模拟结果可靠性高。     

基于质量扩散理论再生骨料混凝土水分迁移有限元分析

采用ABAQUS有限元软件质量扩散模块,对再生骨料混凝土材料在标准干燥条件(环境湿度H=60%下,温度T=20℃)内部水分迁移进行了试验研究和有限元分析.研究表明:计算值和试验结果吻合得较好,为后续的再生骨料混凝土干缩应力的分析打下了初步基础;随着干燥龄期的发展,水分的蒸发首先从再生骨料混凝土表面开始,并迅速达到平衡值,然后逐渐扩展到再生骨料混凝土的内部,扩展的速度极其缓慢,最终达到与环境湿度平衡,而且在扩散过程中,水分浓度呈梯度分布;粉煤灰和膨胀剂的添加均减小了再生骨料混凝土水分扩散的速率.     

重塑非饱和黄土渗透系数分段测量与验证

非饱和土的渗透性随着含水率的变化而变化,但是它与含水率之间的关系却很难确定。在前人研究的基础上,采用直接法和间接法研究了非饱和黄土在大中孔隙排水段和微孔隙排水段的渗透系数。结果表明,在此两段区域内,非饱和土的渗透系数可以通过间接法推导和直接法测量加以确定。     

How moisture loss affects coal porosity and permeability during gas recovery in wet reservoirs?

Moisture in coal seams changes gas adsorption capacity, induces coal deformation, and affects coal porosity. However, fewer studies have investigated the dynamic process of moisture loss. In this study, a fully coupled multi-physical model for coal deformation, gas flow and moisture loss was implemented. It validated the coal-gas-moisture interactions of the decay of gas adsorption capacity and the coal shrinkage.Subsequently, the proposed model was applied to a simulation of coal seam gas recovery from wet reservoir and solved using the finite method in COMSOL Multiphysics 3.5. Analyses of the component factors and the sensitive parameters of moisture loss on coal porosity and permeability were comprehensively studied at last. The results reveal that moisture loss enhances coal porosity and permeability. The decay of gas adsorption capacity decreases coal permeability while the coal shrinkage promotes it. The decrease of the adsorption decay coefficient and the increase of the initial density of saturated water vapor and water evaporation constant can enhance the permeability of wet coal seams.     

复合相变调湿材料的制备与热湿性能

制备一种兼具调热调湿功能的新型复合相变调湿材料（CMPCM）,该材料由相变微胶囊（MPCM）与多孔调湿材料合成。作为被动式节能材料,能够有效平抑室内温湿度波动和降低建筑能耗。其中,相变微胶囊由癸酸和十八烷酸的混合物为芯材、二氧化硅为壁材通过溶胶凝胶法合成,多孔调湿材料为硅藻土。通过扫描电子显微镜（SEM）、差示扫描量热法（DSC）、热重分析法（TGA）,正杯蒸发法和等温吸放湿法分析表征了复合相变调湿材料的组成结构、热性能、热稳定性以及传湿系数和湿缓冲值。DSC和TGA结果显示,复合相变调湿材料比普通相变材料有更小的过冷度和更好的热稳定性。传湿特性实验显示,该新材料比单纯的多孔调湿材料有更大的传湿系数和湿缓冲值。     

非饱和粘土路基平衡湿度空间分布特征及预估

通过室内外试验探讨了非饱和粘土路基平衡湿度沿道路横断面的空间分布特征,并基于非饱和土力学基本理论,采用滤纸法测定了不同含水量土样的基质吸力,标定了反映含水量与基质吸力单值函数关系的土水特征曲线模型,建立了大气降水/蒸发影响区以外非饱和粘土路基平衡湿度的预估方法.研究结果表明,近中央分隔带和路肩处的上部路基土的平衡湿度受大气降水/蒸发的影响显著;大气降水/蒸发影响区以外的路基土平衡湿度主要受控于地下水位的影响;Fredlund＆Xing模型可较好地表征非饱和粘性路基土湿度和基质吸力的相关关系,模型参数拟合结果具有较高的可靠性;地下水位控制区粘土路基平衡湿度预估结果与试验测试值之间具有较高的一致性,预估方法合理可靠.     

混凝土水分扩散表面因子理论模型与验证

针对混凝土湿度场对混凝土结构耐久性、混凝土表面干缩应力以及干缩裂缝等的影响,研究混凝土湿度场中水分扩散表面因子这一关键因素.引入混凝土表面孔隙面积和孔隙中的水分扩散系数2个参数,推导混凝土湿度场的第3类边界条件.将混凝土表面水分对流扩散简化为不可压缩流体一维平板壁面对流传质问题,根据质量守恒和平板壁面对流传质理论,建立混凝土干燥过程水分扩散表面因子的理论模型以及模型的近似解.结果表明,理论模型和试验检测结果之间具有良好的相关性.     

Coolplus/竹纤维吸湿快干针织面料性能研究

采用Coolplus纤维和竹纤维纱交织的方法开发出5种双面针织面料,通过对5种试样进行吸水率、滴水扩散时间、芯吸高度、透湿量、蒸发时间的测试分析得出,织物厚度、密度以及织物中Coolplus与竹纤维的含量比会影响织物的吸湿快干性能.综合分析测试结果得出,针织面料罗纹织物、罗纹空气层织物、涤盖棉织物和双面集圈织物都属于吸湿快干织物,凡罗纹空气层织物的吸湿快干性能最好.