基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅱ)实验与Le-hD分离测量法应用

对采用规整波纹填料结构的溶液除湿器除湿过程进行了实验研究,空气与溶液流型组织形式为叉流,基于Le-hD分离测量法得到空气入口流量、温度、含湿量以及溶液入口质量分数、温度对耦合传质系数的影响,并采用数据回归的方法对传质系数与Lewis数进行拟合,得到该类结构除湿器除湿过程的传质系数与Lewis数的关联式,并进行了74组稳态实验对该关联式进行误差分析与验证,结果表明根据关联式计算得到的进出口参数变化与实验进出口参数变化之间相对误差很小,进出口空气温度变化、含湿量变化误差分别仅在6%、10%以内,进出口溶液温度变化相对误差不超过12%,表明Le-hD分离测量法的准确性和可接受性。     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅱ)实验与Le-hD分离测量法应用

对采用规整波纹填料结构的溶液除湿器除湿过程进行了实验研究,空气与溶液流型组织形式为叉流,基于Le-h_D分离测量法得到空气入口流量、温度、含湿量以及溶液入口质量分数、温度对耦合传质系数的影响,并采用数据回归的方法对传质系数与Lewis数进行拟合,得到该类结构除湿器除湿过程的传质系数与Lewis数的关联式,并进行了74组稳态实验对该关联式进行误差分析与验证,结果表明根据关联式计算得到的进出口参数变化与实验进出口参数变化之间相对误差很小,进出口空气温度变化、含湿量变化误差分别仅在6％、10％以内,进出口溶液温度变化相对误差不超过12％,表明Le-h_D分离测量法的准确性和可接受性。     

基于热不平衡考虑的溶液除湿/再生传热传质系数(Ⅰ)模型与Le-hD测量法

溶液除湿装置是溶液除湿空调系统中一个重要单元,其内部传热传质规律对系统性能起到决定性影响.在溶液绝热除湿模型基础上,提出考虑热不平衡的除湿模型用以计算溶液除湿过程的传热传质系数.模拟计算发现考虑热不平衡模型计算的溶液和空气出口参数与实验值能更好吻合,从而说明该模型能更准确计算除湿过程传热传质系数.当热容率比C*≥1.0...     

基于热不平衡考虑的溶液除湿/再生传热传质系数(Ⅱ)实验与模型计算分析

溶液除湿和再生装置是溶液除湿空调系统中的重要组成部件,常用的溶液除湿和再生装置内部空气和溶液流道一般是非常复杂,其内部传热传质规律也不易精确得到.建立一套最简单的降膜除湿/再生装置,进行逆流除湿和再生实验.采用本文(I)报中的基于热不平衡考虑的Le-hD测量法计算得到溶液平板降膜的耦合传热和传质系数随各种实验工况的变化...     

溶液除湿中基于水蒸气压差的传质系数

分析了溶液除湿系统中气液界面间传质过程的影响因素,以气液界面间传质的直接驱动力--溶液表面蒸气压与湿空气中水蒸气分压差为基础,提出了以蒸气压差为变量的传质系数关联式,采用已公开发表的实验数据(LiCl溶液,纤维规整型填料)拟合获取关联式中常数项,得到除湿过程传质系数关联式。采用不同结构填料(LiCl溶液,PVC规整型填料)已公开发表的实验数据对该关联式进行验证,实验值与计算值相对偏差为-10.48%～5.28%。为进一步验证该关联式,搭建了热泵型溶液除湿系统(LiBr溶液,翅片管式热湿交换器),用获得的实验数据对得到的关联式进行验证,相对偏差为-1.8%～12.8%。3组实验值与计算值的对比表明,以蒸气压差为主要变量的传质系数关联式对规整型填料溶液除湿器传质系数的模拟计算具有较高的计算精度。     

溶液再生器传热传质过程的数值模拟

根据湿空气和溶液热质交换的基本理论,建立了叉流溶液再生器的传热传质数学模型,并将该模型简化,得出空气和溶液的质量、能量控制方程。根据数值求解的方法,对方程进行离散简化,利用Matlab语言编程模拟计算。将模拟结果和实验结果进行了比较,结果表明本模型可靠。     

顺流型溶液与空气热质交换性能

在顺流型平板降膜热质交换测试装置上对氯化锂水溶液与湿空气除湿、再生性能进行了实验研究,结合NTU-Le模型,着眼于湿空气与溶液耦合热质交换特性,获取了顺流条件下不同空气流量、溶液流量、溶液温度工况的耦合传热传质系数随运行参数的变化情况。研究结果为相关过程模型验证提供可靠数据,同时也为相关设备性能分析与计算提供重要基础数据。     

内冷除湿器中热质交换过程的数值模拟与分析

介绍了一种板翅式内冷型除湿器,针对其运行特点建立了其除湿过程的数学模型。分析了除湿过程中除湿器内部溶液与空气的温度场分布以及空气含湿量的分布情况,对内冷除湿与绝热除湿进行了比较,分析了内冷对于溶液温度以及传质驱动势的影响。结果显示与绝热除湿相比内冷除湿可有效抑制溶液温升,但对于传质驱动势的影响并不大,在典型工况下,其溶液出口平均温度比绝热除湿的平均温度低4.83℃,而积分平均湿差仅比绝热除湿时高出0.38 g•kg^-1,约为3.2%。     

除湿转轮传热传质数值研究与性能优化

为了研究除湿转轮吸附和脱附时发生的传热传质现象以及除湿性能优化,文中提出了硅胶除湿转轮的三维数学模型。数值求解过程在Fluent软件中实现,并且相关的控制方程由用户自定义标量方程(UDS)来重构。结果显示,该数学模型的预测结果与参考文献的实验数据更为吻合。当送气/再生面积比SR从0.3到0.7变化时,除湿性能下降而送风量增大;当转轮厚度L从50到300 mm增加时,除湿性能增加而流动阻力增大。最终确定合理的参数为SR=0.5和L=200 mm,此时2 m/s风速的压力降为110 Pa。     

基于传质传热模型的废轮胎裂解塔设计优化(Ⅰ)模型建立

新型立式多层圆盘结构裂解塔是一种传导加热型单元设备,能把无钢丝废轮胎裂解为炭黑、燃料油和可燃气产品.在料环假设、松散介质假设、物性假设基础上,研究了空心加热盘上轮胎料块的传质模型,给出了料环高度、盘面积料量、停留时间、有效覆盖率以及临界处理量等参数的计算公式.应用颗粒传热扩散理论及橡胶裂解动力学方程,建立了新型裂解塔加热盘面和轮胎料块间的传热模型,得到了裂解塔内每道料环出料温度及橡胶残余率的迭代计算公式,并从理论上给出了裂解塔的最大处理量.应用该模型对3000 t•a^-1裂解塔进行了理论计算,所得结果与实验数据吻合较好.     

吸附除湿换热:弱关联热质耦合传递过程

传统上,湿空气流经除湿换热器的热质传递过程被认为是耦合过程,这使得研究该过程的热质传递规律及除湿换热器的优化设计变得十分困难。为此,在对实验结果分析的基础上,通过少量的近似处理,提出了一种的对该热质传递过程进行解耦分析的处理方法,从理论上揭示了该类型的单元式固体吸附除湿空调具备天然的温湿度独立处理能力,为后续的空调系统性能分析及除湿换热器的优化设计提供了一个简单有效的分析方法。     

生物质热解气喷雾冷凝的传热传质特性

生物质热解气的快速冷凝是影响生物油品质和出油率的关键因素之一。喷雾冷凝是实现快速冷凝的有效方法。文中以生物质热解气的关键组分所形成的多组分体系为研究对象,采用多组分体系传热传质经典的膜模型,使用Maxwell-Stefan方程描述其质量传递,结合气液相际传质的特点,进行了喷雾冷凝过程中的传热传质耦合计算。通过计算获得了液滴直径、液滴平均温度以及混合气体平均温度的变化规律,并探讨了初始流速、喷雾液滴直径和气液质量流量比对热解气冷凝过程的影响。     

基于传质传热模型的废轮胎裂解塔设计优化(Ⅱ)优化设计

以达到最大有效传热面积和传热系数为优化目标,利用已建立的多层圆盘结构废轮胎裂解塔的传质传热模型,给出了刮扫面积重叠率、主轴转速、耙杆安装系数、耙叶数目间距及安装角度等裂解塔主要参数的优化设计方法.结果表明,刮扫面积重叠率ξ在区间(0, ξ_c)为宜;主轴转速ω应在保证最终产品质量达标的前提下,选取较高值;裂解塔设计中应尽量采用多耙杆系统;耙叶间距的更优设计方案是使各料环对应临界处理量相等;耙叶安装角度一般取为45°,此时耙叶所受阻力最小,对料环搅拌效果最佳.     

析湿工况下平直开缝翅片传热传质特性的数值研究

针对现有冷凝模型计算中未考虑对流传质对传质通量的影响,利用Fluent软件中的UDF建立了新的对流冷凝传热模型和基于场协同理论的传热传质特性分析方法。使用新的冷凝模型和分析方法对除湿条件下,入口参数、翅片结构、开缝位置对平直开缝翅片换热器湿空气侧的流动、传热和传质特性的影响进行了研究。结果表明：考虑对流传质的冷凝模型准确度得到提升;传热量、冷凝量随翅片表面开缝高度的增加先减小后增加;上游开缝翅片管的传热量、冷凝量均低于下游开缝翅片管,利用建立的分析方法发现,相同边界条件下,下游开缝翅片的传热场协同角α_m、传质场协同角β_m均小于上游开缝翅片,表明下游开缝翅片的速度场、温度梯度场和浓度梯度场的协同性更优,传热传质能力更强。     

基于焓■耗散数的绝热型溶液除湿/再生器性能预测解析模型

为了探究溶液除湿/再生过程热质耦合传递的不可逆性,提出焓■ E_h概念,导出焓 耗散数 E_h^*,研究 E_h^*和等效热容比 C*、焓效率ε_h及传热单元数(NTU)的变化关系,同时建立基于 E_h^*的顺/逆流除湿/再生器性能预测解析模型,分析 E_h^*对装置性能的影响。结果表明,E_h^*与ε_h近似呈负线性关系,且随 C*减小而逐渐增大,随 NTU 变大逐渐减少趋于稳定;当 E_h^*较小时,除湿/再生程度更深,而当 E_h^*趋近于 1 时,除湿/再生的热质传递趋于停止;在相同 E_h^*下,溶液进口温度和流量比对装置性能影响更大。     

膜蓄能器放能过程的传热传质特性分析

膜构架蓄能器是以中空纤维膜为基本结构,不仅能够实现蓄能,同时能够解决溴化锂溶液浓度差蓄能器中结晶后的放能困难的问题。搭建了膜蓄能器放能过程传热传质实验测试系统,建立了应用于太阳能吸收式制冷系统中的膜架构蓄能器传热传质的三维数学模型,并利用 CFD 软件进行了求解。将计算结果与实验结果相比较,验证了该三维非稳态数学模型的可靠性。实验和仿真结果表明,质量分数为70% 的溴化锂溶液的水蒸气分子平均传质速率比质量分数为60%的溶液高44.03%;当蒸发温度从4.5℃提高到12.3℃时,水蒸气分子的平均传质速率将提高108.34%;当膜通道的有效长度从80 mm减少到30 mm时,水蒸气分子的传质速率会提高40.77%。     

中空纤维膜除湿组件的热质传递特性

中空纤维膜液体干燥剂空气除湿技术是一种结合液体除湿和膜分离技术的新型除湿技术,这种技术避免了气液直接接触,从本质上克服了传统液体除湿技术气液夹带的难题。中空纤维膜作为间接接触的介质,新风和除湿溶液通过膜进行共轭传质传热。探究南方湿热气候下该技术的可行性,根据南方气候条件下室内新风的特点设计并制造一种中空纤维膜除湿组件,建立相应的数学模型,研究不同进口新风工况和溶液工况下组件的除湿性能,分析组件内的传热传质机理,提出了组件性能的优化方向。研究结果可为中空纤维膜组件的设计提供基础理论。     

降膜结晶分离过程热、质及动量传递的数值模拟(Ⅰ)分区域统一模型

基于混合物理论和实验观察所获得的有关结晶形态及形貌特征 ,建立了描述降膜结晶过程液相区、枝晶状固液两相共存区及固相区的动量、热量和质量传递过程的分区域统一数学模型 .模型的一个重要特点是认为在降膜结晶过程中 ,于熔体液相区和固相区之间存在一薄厚不匀且不断变化的固液两相共存区 .随着结晶过程的进行 ,二相区内固相体积分数不断增加并不断向液相区推移直至完全固化 .二相区的存在为降膜结晶时含杂质低纯度液体提供了在晶层内栖身的场所 ,这可能是产生杂质包藏的实际原因。引入多孔介质传递理论并采用Brinkman扩展的非稳态Darcy方程来描述固液两相区多孔介质内的流体流动 .进一步 ,采用VanDriest修正的Prandtl混合长度模型来描述降膜结晶过程中液体区的湍流流动与传热传质     

错流旋转填料床的质、热同传性能及传热机理研究

为了研究错流旋转填料床的质、热同传性能,采用热空气-氨水体系,考察了进气温度T、超重力因子β、液体喷淋密度q和气速u对错流旋转填料床传热性能的影响,在相同实验条件下对比了丝网填料和乱堆填料的传热性能。研究结果表明：气相体积传质系数k_ya_e、体积传热系数(Ua)_s随进气温度、超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热效率ε、传热面积A随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热系数K随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大几乎不变,从而揭示了错流旋转填料床强化气液直接传热的机理是通过提高传热面积进而提高体积传热系数,而不是显著提高传热系数。在相同条件下,以丝网为填料时k_ya_e和(Ua)_s分别是乱堆填料的1.09~1.63倍和1.24~3.53倍。     

具有电介质核心多孔介质微波冷冻干燥过程的耦合传热传质的数值研究

利用变时间步长的有限体积法对具有电介质核心多孔介质微波冷冻干燥的耦合热质传递过程进行了数值模拟。计算结果表明：在有电介质核的多孔介质内部存在着两个升华界面,该双升华界面模型成功地模拟了该干燥过程：合理的选用电介质核心可以大大缩短干燥时间,对于几个大小分别为1．0,1.5,2．0和2．5mm的电介质核,其单位体积所需干燥时间同无核相比分别减少了8％,19％,33％,48％：在相同的电场强度下,电介质核的损耗系数越大,所需干燥时间越短。