微波加热干燥毛细多孔介质的传热传质机理分析

本文在实验基础上系统分析了微波加热干燥湿物料的理论机理。提出了微波加热干燥毛细多孔湿物料是由初始加热阶段,压力泵水、泵汽(包括压力产生过程,压力泵汽水混合物主过程和压力驱动较难干燥水分蒸汽过程)阶段,干燥难干水分阶段组成。并结合反映每一阶段的主要特点建立了其特征物理模型。这些研究,比较全面的、抽象概括了微波加热干燥湿毛细多孔物料整个过程的物理特征。并初步分析了微波干燥过程驱动湿分的主动力——压力在无限长圆柱体内的分布规律。进而在分析的基础上提出了采用集总湿容法建立反映干燥规律较实用的物理模型。并根据电磁能吸收的特点,将干燥过程分为两段建立模型。这组模型能够比较好地反映实验规律。     

分形多孔介质的流动与传热格子Boltzmann模拟

针对多孔介质内孔隙的尺寸、分布及连通性等结构方面的复杂性和随机性,采用分形谢尔宾斯基地毯模型来实现不同孔隙率及孔隙构造,并利用双分布热耦合格子Boltzmann模型对工质的流动与传热过程进行了数值模拟。在此基础上,研究了同一孔隙结构物理模型下孔隙率和压降对渗透率的影响,探讨了同一孔隙率下压降与不同固相基质结构入口流量之间的关系,并探究了固相基质的热导率及孔隙结构在孔隙流动与传热过程所起的作用。结果显示：建立的数值计算模型能正确地描述多孔介质内的流场及温度场;不同孔隙结构及孔隙率的流线与速度云图反映了多孔介质内流线及流速的分布特征;通过增大压降及孔隙率,能够使渗透率得到提高;不同导热比及孔隙结构类型下的温度分布特征及其随时间的变化规律,能够为强化航空航天领域中相变储能材料的导热性能分析提供理论参考。     

多孔介质中水平温度梯度和浓度梯度导致的自然对流传热传质

采用加罚函数有限元的方法,理论分析和数值模拟多孔介质中双浮升力自然对流及其相伴随的传热传质,着重分析传热传质的相互耦合。     

含盐多孔材料传热传质研究

对含盐多孔材料内部温度、质度分布作了现场测定和数值模拟。建立了含盐多孔材料在一维温度质度场的耦合方程组,获得了其温度、质度动态分布规律, 数值模拟结果与实测结果较为吻合, 验证了数值模型的正确性, 对促进含盐多孔材料热质迁移的研究,具有重要的意义     

含湿多孔介质热湿迁移特性参数研究

分析含湿多孔介质内部的传热传质过程及其热湿传递特性参数,建立一维热湿迁移过程方程组,通过特征函数法解出多孔介质内部温、湿度分布,由测试值作非线性最小二乘拟合,得到含湿多孔材料的热湿特性参数值。     

煤岩等多孔介质的分形结构

从Ｍｅｎｇｅｒ海绵模型出发，建立了多孔介质结构的分形模型，并通过压汞实验数据计算了煤体结构的分维值．研究表明，煤体等多孔介质是分形体，其结构具有分形特征．     

多孔介质对封闭腔体内对流传热传质的影响

利用两区域法,其中在多孔介质区域利用Forheimer-Brinkman-Darcy方程,纯流体区域使用Navier-Stokes方程对部分填充多孔介质的二维封闭腔体内的自然对流传热传质进行数值研究。采用有限元法辅之以流体与多孔介质交界面上的连续性弱约束条件对两区域方程进行求解,分析了多孔介质厚度、渗透率及孔隙率的变化对封闭腔体内传热传质的影响。数值结果表明:当多孔介质厚度小于0.2时,其厚度的增加可明显削弱传热传质;大于0.2时,其影响明显减弱。渗透率从10^-3降低至10^-6时,腔体中流动减弱,导致平均传热传质速率降低。随孔隙率增加平均传热传质速率近似线性增加。     

含湿多孔介质内部热质传递规律的国内外研究概况

对近几十年来含湿多孔介质内部热质传递规律和研究从理论和实验两方面做了简要的综述，特别对国内近年刚提出的描述干燥过程的部分数学模型研究作了介绍。     

双重分形多孔介质孔隙率的研究

根据双重分形多孔介质孔隙分布分形维数D与孔隙迂曲分形维数DT的定义和计算公式,推导了多孔介质孔隙率的计算公式.通过孔隙率计算公式的函数图像分析了双重分形维数D和DT的变化对孔隙率的影响,分析结果表明孔隙率随多孔介质双重分形维数D和DT的增加而增大;多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率增加的就越慢;当D＋DT〈3时,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率就越大,但当D＋DT〉3时则相反,多孔介质最大孔隙直径越大孔隙率反而越小,D＋DT=3是特殊点,令D＋DT→3时的孔隙率极限值为它的孔隙率.     

基于分形理论多孔含油介质结合面动态刚度研究

将含油结合面刚度分为固体接触刚度和液体油膜动态刚度2个部分,且2个部分为并联连接.利用接触分形理论,建立含油结合面固体法向接触刚度和结合面实际固体接触面积的关系模型;在此基础上,结合面间充满油的面积即为名义接触面积和固体实际接触面积之差,利用平均流动的广义雷诺方程,建立多孔含油材料固定结合面液体油膜法向动态刚度模型;两者并联即可获得含油结合面综合动态刚度模型.通过仿真计算和前期试验结果对比,验证该建模方法的正确性.研究表明:结合面间加入润滑油介质可以有效地提高结合面刚度;而利用多孔含油材料,即自润滑材料,是实现在结合面间加油的有效方案.     

含湿多孔介质内部热质传递规律的国内外研究概况

对近几十年来含湿多孔介质内部热质传递规律的研究从理论和实验两方面做了简要的综述，特别对国内近年刚提出的描述干燥过程的部分数学模型研究作了介绍。     

量热式生物传感器内热质传递数值分析

为了对量热式生物传感器内部结构进行简化,本文从热物理的角度,采用数值分析的方法对其内部酶促反应伴随的传热、传质现象进行研究,通过建立相应的数学物理模型,分析和求解传感器内部速度、温度、反应物生成物的浓度,得出量热式生物传感器的测温装置应安装在人口4mm以后,酶反应器的长度为10mm,通过这些规律得到量热式酶生物传感器中复杂热信号,并运用热信号变化规律和数学描述来指导完善生物传感器的测量过程,对量热式生物传感器的实验研究提供参考。     

多孔平板复合换热的理论与实验研究

在高温流动系统中,垂直放入多孔平板可增强辐射换热效应,提高能量的利用率。本文建立了这一对流辐射复合换热系统的理论模型;对不同情况进行了数值计算,并做了实验研究;分析了入口气流温度、风速、板数和板厚等因素的影响;从而确立了这一类问题的计算模型,精确地预测了实验结果。     

考虑结垢传质时管内紊流对流换热系数的确定

从热质传递的薄膜理论出发,结合Kern和Seaton提出的渐近污垢模型,研究在紊流状态下污垢形成阶段管内的对流换热特性,得到在考虑结垢传质过程条件下管内紊流对流换热系数的计算式。研究结果表明,污垢的沉积使总的对流换热系数随时间的推移逐渐下降最后趋于一定值,与没有污垢时的情况相比,在污垢形成的初始阶段出现换热增强的现象,但此效果并不明显,且污垢对管内对流换热效果受到管径、管壁温、流速及流体入口温度等因素的影响。     

多孔介质反应器内传热特性模拟

根据多孔介质流动、传热理论,采用了多孔介质内流动、能量传递的相关数学模型,并采用P1近似法处理多孔介质的辐射吸收过程,最后运用CFD软件,计算得出了孔隙率、材料材质、流速等因素对多孔介质区温度场、对流换热系数、努赛尔数的影响.     

高分子复合膜除湿器热质耦合传递分析

研究了高分子复合膜除湿器传热传质过程,建立了过程中热质耦合传递的数学模型,并以空调系统中新风通过该除湿器的处理过程为例,对其热质耦合传递行为进行了数值模拟与分析,获得了湿空气压力、温度、流速的变化对总传热传质系数的影响规律。结果发现,运行参数的变化对膜过程传质通量的影响很大,从而进一步影响这一过程的热流通量,最终使得总传热系数有较大变化;反之,热流量的变化又引起传递过程中湿阻的变化,进而影响到其传湿性能,二者有加成作用。     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

振动床中颗粒物料运动及对传热的影响

采用座标变换的方式研究分析了振动床中颗粒物料的运动情况，并进一步分析了这种运动对传动的影响。     

落叶松干燥过程热质传递特性的实验研究

采用实验的方法研究了兴安落叶松干燥过程热质传递的特性。结果表明：在干燥初始阶段，试材很快达到干球温度，表、芯层温差先是逐渐增大，而后平缓趋于一致；试材含水率下降速度较快，表、芯层含水梯度较大，在干燥中后期阶段，含水率下降速度明显减慢，表、芯层含水率梯度逐渐减小。