径向流吸附器流体流动特性及其结构参数优化

径向流吸附器通常存在流体沿轴向床层分布不均匀,从而导致吸附剂利用率下降和空分系统运行安全性问题。通过对表征Z型径向流吸附器流动特性的微分控制方程中包含的结构参数进行量纲1化,系统地研究了各结构参数对吸附器内流体分布的影响。同时针对实验室已有的一台Z型径向流吸附器,采用理论求解和实验数据对照的方法验证了模型的可靠性。结果表明,减小吸附床层轴向高度和吸附剂颗粒直径能显著提高Z型径向流吸附器内流体分布的均匀性;当空气的运动黏度和其他结构参数不变时,吸附器的空气处理量在一定范围内变化对吸附床层内流体的均匀性影响不大。     

低于液氮温度的泡沫塑料吸湿增重

为减少火箭上液氢/液氧燃料蒸发损失,要求绝热材料热导率小,附加质量轻,并有好的抗应力强度。泡沫塑料因其密度低、绝热性能及机械强度好等优点,是国内外最广泛使用的火箭上深低温系统绝热材料。但泡沫塑料长时间存在大温度梯度时,将强化吸湿增重,从而增加火箭起飞附加质量,也恶化绝热效果。因此,获得可靠的泡沫塑料吸湿增重数据对大推力火箭推力设计有重要意义。报告了用脉管制冷机冷却的泡沫塑料吸湿增值实验装置及实验结果。利用两台自行研制的GM型单级脉管制冷机提供冷量,样本一面被冷却到约45 K温度,同时另一面暴露在30℃恒温及>95%的相对湿度环境。设计了一种波纹管结构来减少环境对真空低温系统的漏热。总共测试了4组8个样本,测试时间为7 h。测试结果与液氮温度的测试结果进行对比和分析,结果发现两者吸湿增重相同,即温度梯度降低引起的低温泵增强效应在该温区可忽略不计。同时发现样本搭接结构对吸湿增重没有影响。     

液化天然气排放形成的羽流过程数值研究

大量LNG溢出蒸发后将形成低温云团,对风向下游地面人员可能造成冻伤、燃烧以及缺氧窒息等危险。基于计算流体力学方法,构建了深低温两相多组分流动的Navier-Stokes方程以及湍流封闭方程,考虑了空气中水蒸气由于温度降低到饱和温度以下而相变传质过程。由于气相中氧气等非液化气体的存在,修正了计算水蒸气相变率的Hertz-Knudsen方程。详细给出了计算过程边界条件设置,评估了地球自转引起的科里奥利力影响特性。数值模拟了美国LLNL完成的Burro系列LNG排放羽流实验,发现考虑水蒸气相变的计算结果,相比于未考虑水蒸气相变的计算,更接近实验结果。研究结果对LNG接收终端等安全环境评估及设计有指导意义。     

立式分层并联径向流吸附器流场数值模拟

为降低径向流吸附器高度对均布的影响,提出了径向流吸附器的分层并联设计方法,并建立了径向流分层并联吸附器的数值计算模型。应用计算流体力学方法对分层并联式径向流吸附器中流体在床层内的流场进行了数值模拟计算,并在相同条件下与增高改进后的径向流吸附器的流场分布进行对比。结果表明,分层并联设计方法的均匀度相比于增高方法的均匀度提高了80%,有效清除了径向流吸附器过高对床层内流体均布的负面影响,且对分层并联径向流吸附器上部单元床层厚度进一步优化,达到了上下单元同时穿透的目的。     

Three-dimensional Computational Fluid Dynamics Modeling of Two-phase Flow in a Structured Packing Column

Characterizing the complex two-phase hydrodynamics in structured packed columns requires a power-ful modeling tool. The traditional two-dimensional model exhibits limitations when one attempts to model...     

大功率斯特林型脉管制冷机的最新研究进展

介绍了国内外大功率脉管制冷机的研究现状及最新进展,探讨了大功率脉管制冷机研究面临的大尺寸回热器中温度和流动的非均匀性等困扰发展的关键科学问题,指出了大功率脉管制冷机研究的发展趋势.     

低温热机的实验研究

介绍了一种“低温热机“的运行结果，同采用低温介质作低温热源，大气作高温热源。     

10K单级脉管制冷机性能研究

20K温区大功率低温制冷机在超导体冷却、液氢无损贮存和低温泵等方面有着广阔的应用前景。为了探索单级脉管制冷机的极限制冷温度同时提高脉管制冷机在20K温区的制冷量,本文开展了计算模拟和实验研究。回热器模拟软件REGEN3.2的模拟结果显示,在不同的冷端质量流量下,单级脉管制冷机所能达到的最低制冷温度均为9.5K。在此基础上,本文设计了一台单级脉管制冷机,对回热器冷端10～80K温区的回热材料作了进一步优化。采用由不锈钢丝网、铅丸和稀土磁性蓄冷材料Er3Ni构成的复合式回热器,该单级脉管制冷机获得了10.9K的最低制冷温度,这是目前公开报道的单级脉管制冷机最低制冷温度。该制冷机在20.9K可获得20W的制冷量或在29.9K可获得40W的制冷量,输入功率为7.5kW。     

减压蜡油高压加氢处理工艺运行及优化

中国石化北京燕山分公司45万t/a减压蜡油高压加氢处理装置,以国外混合原油的减压蜡油为原料,采用炉前混氢及热高压分离流程,可生产石脑油、柴油以及用作催化裂化及乙烯裂解装置原料的加氢处理尾油。结果表明,对该工艺优化后,生产的加氢处理尾油黏度指数高于120,芳烃体积分数为0,饱和烃体积分数为100%,硫含量低于20μg/g,氮含量为1.5μg/g,达到了临氢异构脱蜡单元的进料要求,可用于生产高品质润滑油基础油。     

4.2 K温区1瓦级脉管制冷机的实验研究

小型回热式低温制冷机中的冷端换热器在制冷量高效传输过程中起着至关重要的作用,而这一作用往往被忽视.研究发现,通过脉管冷端换热器的结构改进,液氦温区脉管制冷机在4.2 K温区的制冷量可以得到显著提高.实验结果表明,在压缩机输入功率分别为4.8 kW和6.0 kW的条件下,双向进气型二级脉管制冷机在4.2 K获得了760 mW和900 mW的制冷量,相应的制冷系数(COP)为1.58×10-4和1.50×10-4.该脉管制冷机在4.2 K获得的最大制冷量达960 mW.