气泡微细化沸腾过程中气泡冷凝破裂现象

为了研究气泡微细化沸腾(MEB)时的气泡动力学行为,利用高速摄像仪(Fastcam SA5)观察15~60 K过冷度范围内,直径10 mm加热面上的沸腾过程。通过引入等效半径,分析核态沸腾、膜态沸腾和MEB区域的气泡行为特征。结果表明:MEB发生时的气泡行为,既不同于核态沸腾,也与膜态沸腾明显不同。在MEB区域,加热面上通常会形成一个大的、不规则气泡,但并不会脱离加热面,而是迅速破碎凝结;而且气泡生命周期相对较小,体积变化速率更快。量纲1分析发现,在MEB区域,随着壁面过热度和热通量的升高,气泡凝缩破裂过程受惯性控制影响程度逐渐增加。     

负压管式蒸馏装置内水蒸气输运过程数值模拟分析

维持蒸馏空腔负压运行可显著提高海水淡化装置的产水性能。为了研究负压条件下,管式蒸馏空腔内水蒸气的输运特性,构建了CFD计算模型,并采用实验数据对CFD计算结果进行验证。此外,文章还根据CFD计算结果得到负压管式蒸馏空腔内湿空气流速、湿空气温度和水蒸气质量分数的分布情况,并对不同负压条件下,管式蒸馏装置的产水性能进行了预测。分析结果表明:管式蒸馏空腔内存在两个对称的环形流动区域,随着该空腔内水温逐渐升高以及操作压力逐渐降低,该空腔内水蒸气的质量分数逐渐增大,湿空气平均流速逐渐增大;与常压下空腔内湿空气的流速相比,当空腔内的操作压力为40 kPa时,湿空气的平均流速约增大了1.5倍;当空腔内的操作压力为40 kPa,水温为70℃时,湿空气的最大流速为0.159 m/s;与常压运行工况相比,当管式蒸馏空腔处于负压运行工况时,管式蒸馏装置的产水速率增大了1.4～6倍,管式蒸馏空腔内温度越低,负压对管式蒸馏装置的产水速率的提升效果越明显。     

气泡微细化沸腾过程中气泡冷凝破裂现象

为了研究气泡微细化沸腾（MEB）时的气泡动力学行为,利用高速摄像仪（Fastcam SA5）观察15～60 K过冷度范围内,直径10 mm加热面上的沸腾过程。通过引入等效半径,分析核态沸腾、膜态沸腾和MEB区域的气泡行为特征。结果表明：MEB发生时的气泡行为,既不同于核态沸腾,也与膜态沸腾明显不同。在MEB区域,加热面上通常会形成一个大的、不规则气泡,但并不会脱离加热面,而是迅速破碎凝结;而且气泡生命周期相对较小,体积变化速率更快。量纲1分析发现,在MEB区域,随着壁面过热度和热通量的升高,气泡凝缩破裂过程受惯性控制影响程度逐渐增加。     

自相似结构微通道传热分析及结构优化

随着大型集成芯片等电子设备的释热率不断升高,普通的微通道热沉（MHS）已经很难满足其散热需求。自相似微通道热沉（SSHS）作为一种新的换热结构设计,与一般的微通道热沉（MHS）相比,具有更好的综合性能和应用前景,但SSHS内部依然存在一定的流量分配和换热不均等缺陷。为了克服SSHS自身的缺陷,提高其工作性能,本文将原有的入口分流通道改为减缩式设计,以缓解SSHS原型设计中流量分配不均的缺陷,同时利用数值方法,在分析各结构参数影响基础上,进行了优化设计。鉴于SSHS内每个换热单元结构均相同,计算模型选择了一个完整的换热单元进行模拟分析和参数优化,计算单元包含十个溢流通道、半个入口分流通道与半个出流通道。换热工质为水,单元的流量范围为0.27kg/h~0.9kg/h。工作压力为常压,盖板热负荷为1MW/m2,计算模型为层流模型（Re范围150~500）。数值分析结果表明：对于原型设计,入口分流通道末端存在较强烈的滞止效应,直接导致各溢流通道之间流量分配不均,溢流通道间的流量分配相差9.5-12.9倍,且流量分配不均直接导致换热不均,盖板外壁面的温差达到了10.8-12.1℃。通过将分流通道改为减缩式斜坡结构,可以一定程度上消除滞止效应的影响。经过优化对比分析后发现,随着斜坡角度的增加,流量分配的均匀性和换热均匀性均得到进一步提高,但同时也导致流动阻力有一定的增加。综合考虑后,斜坡角度确定为4.3o时,可以在计算参数范围内使优化结构获得最佳的综合性能。虽然导致系统压降最大有12%左右的增加,但使流量分配从最大相差12.9倍降至最大仅相差2.7倍,平均换热均匀性提高了50%以上。改进和优化后的设计,可以为SSHS的推广应用提供参考和借鉴。     

面向热伏发电系统的紧凑式换热结构设计及性能分析

中低温地热温差材料热伏发电是世界性研究热点,其难点是如何提高热伏发电的热电转换效率。本文提出一种基于自相似结构（SSHS）的换热结构设计方案,可以大大减小一般热电转换系统换热结构的体积与重量,同时提高热电转换效率。以一个热端热沉的流动换热过程为例,利用数值计算方法对其换热和流动阻力特性进行了模拟和分析,并与两种传统换热结构进行了对比。计算结果表明：SSHS热沉具有更强的换热能力,换热均匀性更好,流量范围0.010 3～0.018 6 kg/s、热流密度2 W/cm²及进口热水温度100 ℃条件下,SSHS热沉的换热能力可达一般换热结构的2倍以上,换热面（释热面）温度高出5～10 K,温度分布均匀性提高了50%以上,进而有利于提高热电转换效率;此外,SSHS虽然相较传统结构有更大的流动阻力,但对于当前设计总流动阻力也不超过450 Pa,因此SSHS热沉非常适合用于模块化的热电直接转换系统。     

槐花蜂蜜的流变性能

采用ＮＤＪ－７９型旋转粘度计测定了不同水份含量的山东槐花蜜在３０℃～７０℃温度范围内的流变特性，并考察了水份含量和温度对其粘度的影响规律，回归出了二者对粘度影响的经验方程。结果表明在所考察的范围内，槐花蜜为假塑性流体，符合幂律方程的τ＝Ｋγｎ；温度对其表观粘度的影响符合Ａｒｒｈｅｎｉｕｓ方程；水份含量对槐花蜜的表观粘度和流体性质的影响显著，含水量越少，非牛顿性越显著；反之牛顿性越显著。表观粘度与温度和水份符合经验式ηａ，１００＝２．８４９５２×１０－１０×ｅｘｐ（４９７６．４３／Ｔ）×Ｗ－３．０２１７２。据此可在一定范围内预测蜂蜜的粘度和流变特性，为工业加工生产提供了一定的理论依据     

再沸吸收脱乙烷塔的计算机模拟与优化

应用工程化学模拟软件ＥＣＳＳ对再沸吸收脱乙烷塔进行了全面的模拟分析，在此基础上，将正交设计的方法引入到化工过程的参数优化之中。通过对几个主要影响因素进行了综合分析与优化，提出了一组最佳组合的操作参数。本研究对现有装置的改造和新装置的设计开发具有一定的指导意义。     

化工车间装置建设费的估算

本文简要介绍了装置建设费的所含内容及一些估算方法,並以年产20万吨某纯碱厂的重碱车间为例,进行了五种估算方法的比较。采用国内推荐的Hirsch-Glazier改良法估算其偏差为20.6％,完全可满足过程开发及方案设计之用。     

加热面边界条件对MEB形成过程的影响

为研究加热面周围边界条件对气泡微细化沸腾的影响,结合实验与数值模拟对加热面低于水箱底面0.5 mm以及与之齐平两种条件下加热面上气泡行为和气泡周围流场进行对比分析。实验结果表明,50 K过冷度下,加热面齐平时,会发生旺盛的MEB现象,而对于加热面下沉时,微细化沸腾现象不发生。数值分析表明,加热面下沉时,气泡周围Marangoni对流被减弱,且气泡顶部的冷凝被大幅削减。这使得气泡稳定地在加热面上形成并逐渐长大,无法形成微细化沸腾现象。因此,气膜周围的Marangoni对流和气液界面上的冷凝过程可能是导致微细化沸腾发生的主要原因。     

操作型精馏塔影响因素的分析

利用ＥＣＳＳ工程化学模拟系统，以苯－甲苯物系分离为考察对象，对回流比（Ｒ）、进料位置以及塔顶采出率Ｄ／Ｆ对精馏塔操作的影响做了一系列的定量分析，并得到了许多有实用价值的结论。