水平管束低压降膜蒸发换热特性研究

本文主要对水平管在较低压力的降膜蒸发进行研究,设计了滴淋降膜蒸发试验台,以去离子水为工质,在不同的喷淋流量、温度和压力下,对水平管束进行降膜蒸发传热实验。试验结果表明,在较低过冷度下,管外换热系数和总传热系数随着喷淋流量的增大变化不明显。当过冷度增加时,管外换热系数和总传热系数变小,但随着喷淋流量的增大而明显增大。换热系数随过冷度下降而增加,过冷度为零时,换热系数最大。此外,蒸发器水流量对换热几乎没有影响。     

降膜蒸发器液膜流动对传热性能的影响

本实验系统是基于工业设备降膜蒸发器运行装置的一个多管束降膜实验模型。该实验系统的建立可分析计算不同液膜流动状态下换热管的流量与液膜雷诺数、液膜厚度、布液盘小孔流速、导流管窗口流速、布液盘计算液位高度、导流管计算液位高度之间的关系曲线等,通过实验得到的最佳参数可用来改善降膜蒸发器装置中的液膜分布和传热性能,以防止换热管结焦现象。因此该实验系统的设计,对深入研究降膜式蒸发器具有十分重要的意义。     

影响布液装置结构与设计的物性孔流系数模型

液体在重力作用下从布液装置向换热管内壁呈膜状流动的现象即为降膜流动,其成膜效果直接影响降膜蒸发器的传热性能,合理的布液装置结构与设计是决定降膜流动成膜效果的重要因素。当液体流量一定时,影响布液装置结构与设计是不同物性孔流系数。因此,建立降膜流动实验平台对布液装置进行研究,拟合不同物性下孔流系数C及成膜效果最佳的孔流系数范围,在此范围内设计布液装置结构与尺寸。结果表明:乙二醇物料小孔孔流系数C_(01)范围是0.718~0.754,布膜器开口孔流系数C_(02)范围是0.905~0.951,通过建立孔流系数C模型及范围,为工业乙二醇装置降膜蒸发器设计提供了重要的理论依据。     

排液板对横管降膜流动和换热的影响分析

为了研究排液板对横管降膜流动和换热的影响,建立基于复合Level Set-VOF方法的横管降膜流动和换热数学模型。模拟结果与文献试验数据基本吻合。研究结果表明:在小流量薄膜流动情况下,加装排液板横管能缓解由于液滴间歇性滴落引起的"干斑"现象,稳定管外液膜;使管外液膜分布更均匀,进而影响管外液膜温度分布。加装排液板抑制底部的碰撞混合;增大流量将进一步导致液膜滞止区的形成,恶化传热。加装排液板可加快横管底部的液膜流速。     

水平管降膜流动液膜铺展的试验

为了探究水平管降膜气液两相流的液膜铺展,在常温常压下,利用激光诱导荧光方法,对布液装置为单孔和三孔下的管外降膜流动进行了局部试验研究。通过高速摄像机拍摄,得到了液膜轴向铺展分布随Re的变化,以及三孔下形成的两液柱中心距、液柱之间最厚液膜位置随时间的波动。结果表明,在一定的Re范围内,液膜轴向铺展存在极限;液柱中心距随时间呈周期性变动;最厚液膜在两液柱中心位置略微左右移动,出现在中心位置的几率为30%。     

离心萃取器混合区内气-液两相流的CFD模拟

由于离心萃取器的结构和流体流动较复杂,采用传统的实验难以准确获得其混合区内流场分布特性,为此,采用雷诺应力模型和自由表面模型开展了■70 mm离心萃取器混合区内气-液两相流的CFD模拟研究。模拟结果表明:混合区轴向截面上气-液两相分布为气体在环隙上部,而液体在环隙下部,且两相之间存在自由液面;随转速增大,环隙内自由液面高度减小,混合区中的主要漩涡变小;随入口水相流量(速)增大,环隙内自由液面高度增大,主要旋涡变大,而固定叶片区中的旋涡数量增加,旋涡变小。所有这些结果有助于准确认识离心萃取器中的流体流动特性,从而实现其科学设计和运行调控。     

深海矿石输送设备输送特性研究

为研究深海矿石输送设备输送特性,运用计算流体力学理论和Fluent软件对设备内固液两相流进行三维仿真,研究喷射速度、泵水速度、喷射高度和颗粒粒径对出料质量流量和出口处颗粒平均速度的影响规律。研究结果表明:随喷射速度的增加,出料质量流量先增大后减小,存在最佳喷射速度,出口处矿石平均速度基本呈线性增加;随泵水速度增加,出口处矿石颗粒平均速度大致呈直线上升,出料质量流量变化不大;随喷射高度增加,出料质量流量先上升后下降,在喷射高度为500 mm时最大,而出口处矿石平均速度基本不受影响;随颗粒粒径的增大,出料质量流量先急剧增大,当粒径超过15 mm时缓慢上升,最后缓慢下降,出口处颗粒平均速度基本不受粒径的影响。     

人工关节弹流润滑供液条件分析

在人工关节弹流润滑中,如果润滑剂供应不足,则会出现乏液现象.分析了球坐标系下不同的供液膜厚、载荷及径向间隙对乏液润滑行为的影响.结果表明:当供液膜厚较小时,压力区也较小,乏液现象较严重,但润滑液利用率较高.当载荷逐渐增大时,压力区增大,润滑液膜产生的压力变大,液膜起始处膜厚值也较大.径向间隙越大,压力区越小,润滑液膜产生的压力越高,液膜起始处的膜厚值也越大,但起始位置更接近于接触区中心.     

垂直管内R113降膜蒸发传热试验研究

为研究降膜蒸发换热特性,在进口质量流量为0.0121~0.0225 kg/s,热通量为1.02~3.35k W/m2的试验参数范围,对R113在垂直管内的降膜流动蒸发传热特性进行了试验研究。结果表明:出口蒸汽质量流量与热通量密切相关,随着热通量的增加,出口蒸汽质量流量逐渐增加;换热系数随着进口质量流量的增加呈现先增加而后减小的变化规律,增加进口质量流量在一定范围内能增强换热;在较小进口质量流量下,增大热通量不利于换热,在较大进口质量流量下,传热系数随着热通量增加先增后减,存在某个临界值使得降膜蒸发换热效果最好。     

水膜式蒸发冷凝器管外液膜分布的三维数值模拟

利用Fluent软件对水膜式蒸发冷凝器管外成膜情况进行了三维数值模拟,将模拟结果与文献中的试验值进行了比较,变化趋势总体吻合较好,计算并分析了椭圆管在不同迎面风速和倾斜角度下的管外水膜厚度及分布情况。结果表明:液膜厚度波动随着风速的增大而增大,且波动区主要集中在周向130°~160°附近;随着倾斜角度的增大,水膜厚度波动区向下偏移;迎面风速一定时,管外周向液膜厚度呈先减小至周向65°位置后开始增加的趋势。     

水基磁流体润滑轴承液膜承载特性分析

以磁流体轴承为研究对象,基于考虑磁场效应的数学模型,采用有限差分法离散求解二维修正的雷诺方程,并运用逐点松弛迭代法进行数值求解,得出轴承液膜厚度和压力分布,继而分析液膜承载力随着不同工作参数的变化规律。结果表明:磁流体轴承液膜压力分布呈现出对称性、非线性;随着磁彻体力系数的增大,液膜各点压力均有所增加,同时空穴区域缩小;液膜承载力随着磁彻体力系数、转速、偏心率以及宽径比的增加而增大,随着半径间隙的增大,液膜承载力减小。     

绕管式换热器壳侧液体降膜流传热特性分析北大核心CSCD

为研究绕管式换热器壳侧传热特性,建立了以丙烷为模拟工质的三维液体降膜流传热模型,进行了不同流动工况下液体降膜流的传热数值模拟,分析了雷诺数、液相入口温度、换热管壁温、壳侧工作压力对绕管式换热器传热性能的影响。结果表明,流动工况对绕管式换热器的传热性能有显著影响;对于液体降膜流,传热膜系数随着雷诺数增大而增大,同时相同雷诺数时,随着换热管管层下降传热膜系数逐减减小;当液相入口温度升高时,传热膜系数增大,液相入口温度升高0.2 K时,平均传热膜系数升高约15%;当管壁温度与饱和温度间的温差较小时,升高管壁温度传热膜系数有明显增加,当管壁温度与饱和温度温差较大时,传热膜系数变化不显著。对于丙烷,工作压力增大时,液体降膜流的传热膜系数减小,当工作压力从0.2 MPa增大到0.3 MPa时,传热膜系数降低10%~15%,当工作压力从0.3 MPa增大到0.4 MPa时,传热膜系数降低约5%。所得结果可为绕管式换热器工艺设计提供参考。     

无阀微泵动态特性的固液耦合分析

根据无阀微泵的工作原理,对泵膜－流体耦合振动过程进行理论分析,推导出此状态下的非线性耦合振动方程,并采用伽辽金加权最小余量法得出方程的近似解。在此基础上讨论阻尼系数、驱动力及薄膜固有频率与薄膜振幅、相位差及无阀泵流量的关系。理论分析表明在阻尼系数较小时,在一阶固有频率附近还存在振幅增大的现象,随着阻尼系数的增大,流体对泵膜的阻力逐渐增大,振幅随着频率的增大迅速衰减,相位差也越来越快地靠近90°;驱动力一定的情况下,薄膜的固有频率越低,薄膜在低频段振动可以达到的振幅越大;对于流量而言,在低频段,流量很快就达到极大值,而且阻尼系数越大、泵膜固有频率越低、驱动力越大,流量越快到达极大值。     

端面粗糙度对螺旋浅槽机械密封液膜空化的影响

以螺旋浅槽上游泵送机械密封为研究对象,对端面粗糙度进行近似模拟,同时建立涉及表面粗糙度和液膜空化的间隙润滑膜流动计算模型,模拟分析端面不同部位粗糙度对密封液膜压力分布和空化的影响。研究表明：密封端面粗糙度会使液膜高压区压力提升、范围扩大,且粗糙度越大越明显,其中,动环非槽区粗糙度影响最大,静环端面粗糙度影响次之,动环槽区粗糙度影响最小;低转速(如1 000 r/min)时,无论端面粗糙与否,螺旋槽和粗糙微元均未导致液膜空化;较高转速时,位于较低膜压区的粗糙微元会导致液膜微观空化,动环槽区粗糙度对液膜宏观空化有一定的抑制作用且粗糙度越大抑制作用越明显,动环非槽区粗糙度导致膜压升高、空化区域收缩,静环端面粗糙度对液膜空化的影响相对较小;动、静环全端面粗糙时对空化的抑制作用比任何局部粗糙时强,且转速越高越明显。     

低含液管线内液膜厚度分布特性的试验研究

湿气集输管线内存在低含液气液两相流动。利用相似准则建立试验管道,结合螺旋测微器设计出瞬时液膜厚度测量装置,对低含液管线内液膜厚度分布特性进行研究。结果表明:液膜具有波动性,水平管内液膜主要集中在底部,两侧存在薄液膜。同一表观气速下,随着表观液速的增加,液膜分布范围变大,最厚值先变小后增大;同一表观液速下,随着表观气速的增加,弯头下竖直管周向液膜最厚值和最薄值变小,周向等效均匀液膜厚度变小。     

液膜密封润滑状态转变及性能分析

以螺旋槽液膜密封为研究对象,求解考虑流量因子的平均雷诺方程,研究工况参数和结构参数对密封端面润滑状态转变规律的影响。结果表明:随着转速升高,液膜厚度与液膜承载系数逐渐增加,粗糙峰接触力不断减小至消失,实现摩擦副分离;低黏度介质对临界转速的影响显著;随着压差的增大,临界转速与闭合力均呈线性增大的趋势;临界转速随槽深、螺旋角增大而增大,随槽数、槽坝比增大而减小,结构参数中槽深对其影响最为显著,为提高润滑状态转变能力,建议取槽深3~7μm,螺旋角14°~18°,槽数16~24,槽坝比2/3~5/6。     

射流式采沙系统中液固两相流的数值模拟

疏浚设备泥沙吸取过程属于稠密固液,为了研究两相流动中液固两相的流动特性,对一种射流式泥沙采集器内的两相流流动进行了数值模拟。基于欧拉双流体模型,研究了不同射流速度,不同的吸引流流量对采集器出口的泥沙浓度的影响。结果表明采用欧拉双流体模型的仿真结果可以较好的吻合实验数据,当射流速度增大时,出口处的泥沙浓度也随之增大,当射流速度一定时,出口处的泥沙浓度一开始随着吸引流流量增大而增大,之后随其增大而降低。     

柔性铰链近场超声悬浮滑块动特性系数研究

应用可压缩气体动力润滑理论建立了柔性铰链超声挤压膜滑块的动、静特性系数模型,并应用数值方法对模型进行求解,获得了高频激励条件下柔性铰链气体挤压膜滑块的动、静特性系数。讨论了悬浮高度、激励振幅以及激励频率对动特性系数的影响。根据分析发现,这些参数都对挤压膜特性有着显著的影响。悬浮高度越高,挤压膜刚度和阻尼越小。激励振幅越大,挤压膜刚度和阻尼越大。而频率的影响几乎呈线性关系,频率越高,刚度和阻尼越大,挤压膜刚度和阻尼都随着频率的增加而增加,最后对这种结论进行了解释。     

剪切应力影响下近壁微液膜测量技术及波动特性研究

基于尺度分离理论,近壁微液膜波动特性对临界热负荷的产生有至关重要的影响。针对水平管内分层流动近壁微液膜在气流剪切应力作用下的波动特性进行研究,分析声学法,射线法,电学法和光学法等不同检测方法在近壁薄液膜厚度测量上的应用,并比较各种方法的优缺点。最终采用光学法,即利用光谱共焦位移传感器,对不同气、液流速条件下近壁微液膜进行测量,分析剪切夹带对液膜厚度变化的影响规律,获得液膜撕裂的临界条件。研究结果表明：微液膜平均厚度在气流剪切夹带影响下随气速的增大而减小。由于液滴夹带现象影响程度的不同,在不同气、液流速条件下,试验段出口处液膜平均厚度液膜呈现线性或非线性的变化趋势。气流剪切应力增大时,液膜厚度超过临界厚度即发生撕裂现象,液膜撕裂存在随机性,当壁面条件一定时,临界液膜厚度不随气、液流速的变化而变化,但在高气、液流速条件下液膜波动加剧。     

一种榫头榫槽啮合间隙流动特性的试验研究

对放大3倍的"S"型榫头榫槽啮合间隙的流量系数和沿程损失系数进行了试验研究,讨论了"S"型通道出口马赫数对流量系数的影响以及沿程损失特性。榫头榫槽啮合间隙是截面为"S"型的不规则通道。通过试验可得:"S"型通道的流量系数不仅跟雷诺数有关系,而且跟通道出口马赫数也有关系。在通道出口马赫数小于0.3情况下,"S"型通道的流量系数随着雷诺数的增加而增加,然后趋于稳定;在出口马赫数大于0.3情况下,"S"型通道的流量系数随着马赫数的增加而增加;"S"型通道沿程损失系数随雷诺数的变化曲线中并不存在明显的层流到湍流的转唳点而只有一个转折点。结果对榫头榫槽啮合间隙在涡轮盘的热分析中有重要意义。