竖管降膜结构变量对液膜流动特性的影响

液膜蒸发冷却过程是一个传热、传质相互耦合的复杂过程,为研究竖管降膜蒸发冷却器中竖管结构对降膜分布的影响,采用流体模拟软件对影响竖直管内气液两相逆流的环缝隙宽度、空气进口宽度和管长进行数值模拟,分析了液膜厚度、x方向分速度和努塞尔数的变化规律。研究结果表明,液膜的波峰与波谷分别对应着x方向分速度的波谷与波峰。在一定的喷淋量下,环缝隙宽度增大时,液膜分布先稳定后趋于波动;空气进口增大时,液膜的波动程度是增大的;就管长而言,液膜的波动程度是逐渐增大的,在管长大于等于0.7 m后,液膜无法完整润湿壁面,管壁出现干斑。这3个结构因素中,管长对液膜的传热性能和分布性影响最大。     

考虑湿润比和横向对流的降膜吸收过程的数值模拟及分析

针对以溴化锂水溶液为工质的水平管吸收器，考虑湿润比和横向对流作用，建立了描述水平管外表面的降膜流动吸收传热传质耦合过程的数学模型。采用涡量流函数法求解，得到了考虑横向对流和湿润比时的液膜内部参数分布。模拟计算及分析的结果表明，横向对流可以强化传热传质效果；湿润比降低则吸收性能变差；吸收器传热系数和换热量随溶液喷淋密度增大而增大，而传质系数和吸收速率则先增大后减小，存在最佳喷淋密度。     

液体分布器的制造工艺

液体分布器是二氧化碳汽提塔中的一个重要部件。由尿素合成塔出来的甲铵溶液进入二氧化碳汽提塔上部高压管箱后,经液体分布器上的三个φ2.3的小孔,沿汽提管管壁呈液膜状下流。与此同时,由二氧化碳压缩机来的二氧化碳气体(加4％(容积)空气)从塔底部引入,分配至每根汽提管中与向下流动的液膜逆向接触。汽液就在液膜表面进行传质和反应。若经液体分布器分布后的液膜不均匀,就会影响汽提效率,并造成汽提管缺氧而被腐蚀。故液体分布器的结     

水平管外降膜流动和膜厚分布三维数值分析

运用Fluent软件对水平管蒸发器管外降膜流动进行三维数值模拟,分析了换热管间为柱状流时水在管外流动过程及液膜分布,研究了喷淋密度和管间距对管外液膜厚度的影响。模拟结果表明,管间为柱状流时,液膜沿管外壁面分布不均匀,管外壁面局部液膜厚度与其所处轴向位置和周向角度有关。在波峰截面,增加喷淋密度或管间距,液膜厚度均明显增加;在液柱截面,改变喷淋密度或管间距仅对上半管周的液膜厚度有影响,且液膜厚度随着喷淋密度的增加而增大,随着管间距的增大而减小。     

不同参数对含盐污水在蒸发管中流动特性影响的数值模拟分析

蒸发处理是炼化企业产生的含盐污水处理的方法之一,但是蒸发过程存在着因流动条件差异而导致传热效果不佳的问题。以降膜蒸发含盐污水为研究对象,通过数值模拟的方法分析不同参数对蒸发管传热传质效果的影响。结果表明,液体入口速度不同对蒸发管加热效果的影响是复杂的,入口速度适当增大导致轴向速度增大,虽然液体加热时间会变短,但加热效果更好;增大布膜间隙对近壁面处温度分布有积极作用,但在距管中心13.5～18.0mm范围内气相湍流强度略低,布膜间隙为1.25 mm时的温降相较于1.0 mm和1.5 mm间隙时的温降大;含盐污水盐度增大对蒸发管传热传质效果不利,特别是在近壁面处温降增大,内部湍流强度在沿径向方向距管中心0～19 mm范围内增大,近壁面处距管壁4 mm范围内速度增大。     

降液管对塔板性能的影响

关于降液管对塔板性能影响的研究不多,本文在总结有关文献的基础上,对降液管在流体力学,传质和生产能力三方面的作用进行了讨论,并提出看法。     

基于图像处理技术的油水管流液膜厚度测量

对于输送高压和强腐蚀性介质的油水两相流管道,测量液膜厚度的方法是传感器测量技术,需假定介电常数与液膜厚度的线性关系,但经常会导致测量偏差,为了克服传感器测量技术方法的不足,采用图像处理技术。该技术是将采集的流动图像进行预处理,然后对预处理过的图像进行分割,量化管壁附近液膜厚度,在管的顶部和底部的高度紊流区检测水膜。实验采用高速摄影机,为了获得油水分散流在管壁附近流动的图像,设计和安装了管道的可视化部分,在管径D=26 mm,长度L=12 mm的丙烯酸透明水平管中使用矿物油(密度为828 kg/m~3,黏度为220 mPa·s)和自来水研究油水分散流动。利用预处理增强算法和综合分割算法,测量液膜厚度,将实验结果与模拟结果进行对比,从而获得正确的结论。     

气液两相环状流中夹带液滴特性研究

气液两相环状流中液体薄膜沿着管壁流动而速度较大的气核在管中心流动,通常速度较大的气核会夹带部分液滴。液滴夹带来源于沿着管壁流动的液体层的雾化速率和液滴沉积速率之间的平衡过程。目前大多数环状两相流的研究主要集中在对主要夹带现象的分析上。文中主要从夹带液滴直径、液滴速度分布和夹带分数3个方面进行夹带液滴特性研究。     

专利降液管结构及分析

对近10年来在中国申报的分馏塔降液管专利结构进行了分析,其中国外公司的专利包括Sulzer公司的圆形降液管、UOP公司的能使各层塔板上液体流动方向相同（即并流）的带挡板降液管、壳牌公司带导向板的降液管、Glitsch公司在Nye Tray基础上改进的降液管;国内专利包括浙江工业大学在MD塔板上改进的DJ降液管、防冲击漏液降液管和可机械消泡降液管、中国石油化工集团公司类似于填料塔槽式液体分布器的降液管、西安石油大学的带消能器降液管等。阐述了结构变化对降液管性能进而对塔板性能产生的影响,对降液管的开发提出了建议。     

考虑降液管影响的多元精馏塔动态机理建模Ⅰ.动态机理模型的建立

板式精馏塔的塔板可以分为有降液管和无降液管2种类型,有降液管板式塔中降液管是一个重要的塔内件,合理的降液管既可使液体顺利通过,又可使夹带的气体分离出去,同时防止发生液泛。而目前的精馏塔动态模拟中,其机理模型大都没有考虑降液管的影响,不利于分析蒸馏塔的液相滞留量及故障诊断。在考虑降液管影响的基础上,基于严格理论推导对多元精馏塔进行了动态机理建模,建立了降液管结构和水力学模型,并且考虑降液管部分液相混合的影响,建立了其关联板效率及传质扩散的数学模型。通过理论分析发现,降液管对塔板效率、相平衡常数、蓄液量以及塔板压降等有一定程度的影响,将其影响纳入到多元精馏塔的完整动态机理模型中,通过修正相关模型,更充分地反映了精馏塔的内在机理及其动态特性。     

扫描电镜测铝多孔表面管的结构

用扫描电镜研究了铝多孔表面管的结构。结果表明,铝多孔表面管比光滑碳钢管、光滑紫铜管的沸腾放热系数提高4—5倍。证实了根据传热试验数据研究的多孔表面厚度对沸腾放热系数的影响。为开发高效强化沸腾传热提供了依据。     

套管对空温式气化器传热的影响

在空温式气化器翅片管内加装套管,将翅片管与套管作为整体建立传热计算模型,采用计算流体力学(CFD)数值模拟空温式气化器的传热过程,获得不同内径( φ6、φ8、φ10 mm)套管气化器流速、温度、气含率、传热系数的分布规律。搭建套管结构空温式气化器实验平台,通过实验验证数值模拟结果的可靠性。结果表明：模拟的气化器出口温度和实验结果误差为4.75%~6.46%,翅片表面的温度误差在7%以内,验证了数值模拟所采用假设的准确性;套管对传热管内流体的流动特性具有扰动作用,并提高了其换热能力;3种规格套管中  φ6 mm套管翅片表面温度最高,其气含率比无套管结构提高4%,强化传热效果最优。     

勺形凹槽螺旋槽管强化传热研究

对5根不同结构参数的铜制勺形螺旋槽管进行了实验研究,结果表明,勺形螺旋槽管用于管内无相变传热时,在紊流状态下,管内传热系数是光滑管的1.4～3.5倍,管内流阻是光滑管的2.1～5.0倍。提出了具有较高精度用于勺形螺旋槽管的传热系数及摩擦因数的实验关联式,为换热器的设计及改造提供了科学依据。     

T型翅片管重沸器传热性能研究与工业应用

介绍了T型翅片管重沸器的传热性能试验结果及其工业应用情况。T型翅片管重沸器与普通光管重沸器相比 ,其传热系数可提高 3 0 %～ 5 0 % ,而且还具有占地面积小、投资省、操作平稳等优点。T型翅片管代替光管用于蒸汽发生器 ,也取得了较好的效果。     

表面强化传热对固定床费-托合成的影响

采用小型池沸腾实验装置研究普通光滑管、表面多孔管和T型槽管的沸腾特性,考察反应管的结构参数对沸腾传热的影响规律,并在中型装置上分别采用普通光滑管、多孔表面管和T型槽管3种形式的反应器,研究了强化传热对固定床费-托合成性能的影响。结果表明:在小型池沸腾实验装置上,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能明显优于普通光滑管,能降低起始沸腾过热度,使得沸腾现象较普通光滑管提早发生,但在不同的热流密度范围,表面多孔管和T型槽管的强化传热性能不同;表面多孔管和T型槽管反应器均可以改善费-托合成性能,表面多孔管在低转化率时强化传热效果不明显,但随热流密度增加,传热性能得到改善,催化剂床层温度分布趋于均匀,T型槽管对反应的促进效果更明显,在相同反应条件下,CO转化率增加,C_5~+选择性提高;与多孔表面管相比,T型槽管可以显著提高管外介质对管壁的给热系数,使反应管的传热得到强化。     

冷板式换热反应器结构设计

针对传统管壳式换热反应器热阻大、传热系数小的缺点,采用独特设计的新型冷板作为换热元件,开发一种传热系数高、结构紧凑的冷板式换热反应器。通过数值模拟分析催化剂床层及冷板内部流体的速度场及温度分布情况,验证新型冷板式换热反应器的传热系数及传热性能,分析结果显示新型冷板的内部网状通道使流体流动方向和速度不断改变,加剧了流体的湍流效应,打破滞留边界层,降低了热阻。计算得出,新型冷板式换热反应器与传统管壳式换热反应器相比,传热系数明显提高。     

波纹管管内降膜流动与传热特性的研究

应用CFD软件模拟分析流体在竖波纹管和竖直圆管内的降膜流动情况,采用立式蒸发式冷凝器试验平台,在不同喷淋密度下,测量温度和流量等参数,计算波纹管管内各相间传热传质系数,并与相同参数(流速、温度)条件下圆管管内传热传质系数进行比较。模拟结果表明,在相同的喷淋密度下,波纹管竖管内水膜分布较圆管均匀;试验结果表明,随着喷淋密度在一定范围内增加,水膜传热系数、空气-水当量传热系数、总传热传质系数均增大,且波纹管的传热性能明显优于圆管。     

内插旋流片的缩放管内糖液自然对流的传热研究

The natural convection heat transfer of a 60% sucrose solution in a vertical converging-diverging tube （CD） withregularly-spaced twisted tapes （RSTT） has been investigated numerically and experimentally. The effects of wall temperatureand number of RSTT on the Nusselt number were studied in detail. The distributions of velocity and temperature inthe 60% sucrose solution were studied and the simulated results of CD with RSTT were compared with those of the smoothtube. The influence of Rayleigh number and RSTT on the Nusselt number was conducted experimentally. The results indicatethat the Nusselt number of the 60% sucrose solution obviously increased with the number of RSTT but increased inconspicuouslywith 2 and more twisted tapes. The simulation shows that the distance for achieving an optimal heat transferperformance is 46 times the diameter of the tube. The mechanism of the natural convection heat transfer enhancement of the60% sucrose solution in relationship with the CD and the RSTT was analyzed, and the change of average tangential velocitywith the axial distance was presented to demonstrate that the enhancement of heat transfer was realized mainly because of the increase in tangential velocity.     

斜针翅管强化传热管的数值模拟

采用Fluent软件,以水和柴油为换热对象,利用三维模型对柴油在3种不同规格的直针翅管、30°和45°的斜针翅管套管换热器壳程层流流动时的温度场、压降及传热性能进行了模拟;并将斜针翅管与光滑管和直针翅管的结果进行比较。模拟结果表明,壳程为柴油时,针翅管的压降为光滑管的1～3倍,总传热系数约是光滑管的1.7～2.7倍;与直针翅管相比,斜针翅管的总传热系数提高约20%;斜针翅能使传热膜的系数增大,压降降低。