燃煤机组脱硫废水零排放物料-能-水耦合机制及优化

湿法脱硫排出的废水是燃煤机组废水中最难处理的末端废水之一。热法固化是实现脱硫废水零排放的必然途径。通过构建整个燃煤机组厂级尺度热力系统虚拟仿真模型,从能量流、物料流、水平衡及其之间的相互影响机制的角度对比分析了目前三种主流不同脱硫工艺路线的优劣。在此基础上,提出了基于吸附式热泵和多效蒸馏浓缩,废热用于干燥的新型脱硫工艺,新工艺所需的高温烟气量最小,仅为旁路直喷式的1/5,为目前主流浓缩干燥方案的1/3,在回收水分的同时,极大降低高温烟气的消耗量,降低对主机安全性的影响。相关研究可以为燃煤机组脱硫废水零排放及深度节水提供新的解决思路。     

加热板上液滴沸腾实验研究

采用高速摄像技术研究了不同加热表面上液滴蒸发和沸腾的相变特性和壁面温度变化特性,讨论了局部相变行为对壁面温度变化的影响.同时定量的研究了三种不同表面特性的加热板对沸腾和传热的影响,以及液滴初始体积对相变的影响.结果表明,表面特性和液滴尺寸对沸腾传热有较大影响.     

纳米流体动态湿润的格子-Boltzmann模拟

纳米流体动态湿润特性与纳米颗粒的微观运动密切相关。由于缺乏纳米尺度的实验观测技术及相关理论描述,纳米流体动态湿润的研究极具挑战,相关机理仍未明晰。采用格子-Boltzmann方法研究纳米颗粒在纳米尺度下(10-9 m)的微观运动及颗粒沉积所导致的基液流体表面张力、流变性改变及结构分离压力对宏观动态湿润(10-3 m)的影响机制。结果表明,纳米颗粒对基液的表面张力的改性影响纳米流体平衡湿润特性,决定纳米流体是完全浸润还是部分浸润。而纳米颗粒对基液流体流变性的改变影响纳米流体动态湿润过程的铺展指数。纳米颗粒在液滴底部的沉积对动态湿润过程影响较小,而在接触线区域的沉积显著改变纳米流体的动态湿润行为。研究尝试从跨尺度的角度阐释纳米颗粒微观运动对宏观动态湿润行为的影响,探索从微观层面调控纳米流体动态湿润的新方法。     

核化沸腾液滴的铺展实验观察

采用高速摄像技术可视化观察10μL液滴在不同固体表面上的蒸发及核化过程,壁面温度110~190℃。通过测量小液滴铺展面积、铺展速率,确认液滴在蒸发沸腾情况下受迫铺展与其内部气泡动态演化关系密切,也受加热板表面特性影响。130℃时液滴最容易铺展,铺展趋势随表面粗糙度增大而加强。160℃时液滴各板面液滴铺展的速度和面积非常相近。160℃以后液滴的铺展趋势与温度较低时相反,金属板越光滑越容易铺展。     

医用大型蒸汽灭菌器蒸汽"冷点"分布特性研究

医用大型灭菌器承担着医疗器械的消毒灭菌工作,关系到患者的生命安全.医疗器械灭菌过程内部的温度,尤其是局部的"冷点"温度的监测对灭菌质量有着决定性的影响.本文采用实验和数值模拟方法对医用大型灭菌器内内部冷点分布情况进行研究,为医用大型蒸汽灭菌器的计量校准和溯源提供技术依据.研究发现高温灭菌室内温度并非全部均匀分布,以点盖全的监测手段在医院灭菌监控中存在不足,单靠某一测点温度来维持除菌时间并不可靠.灭菌过程中蒸汽的流速对灭菌室内"冷点"分布极其重要,随着入口蒸汽速度的增加,温度的最大值与最小值之差逐渐减小,局部低温区域将逐渐消失;对于非满载工况,室内温度变化相差较大,传统冷点测试方法不适用.     

纳米流体Rayleigh-Bénard细胞流的格子-Boltzmann模拟

采用热格子-Boltzmann方法,对两平行平板间纳米流体的Rayleigh-Bénard细胞流现象及其影响因素进行数值模拟研究,模型计算结果与方腔内纳米流体的自然对流实验结果吻合较好。讨论了纳米颗粒种类(Al2O3、Cu和SiO2)、体积分数(1%～4%)等因素对细胞流流动和传热的影响。研究发现平板间纳米流体的Rayleigh-Bénard细胞流的流动和传热行为明显异于纯流体,同时发现纳米流体的热导率、黏度和颗粒的热运动共同决定细胞流的流场和温度场分布的规律:热导率越大、布朗运动的越强,会减小流体温度的非均匀性,削弱对流作用,使其细胞流对涡个数减小;黏度增大也会抑制细胞流的发展。