上喷式喷射器内气液两相流的流体力学特征

喷射器作为气液混合装置,比传统接触混合器具有更高的混合强度和传质系数.计算流体力学(computational fluid dy-namics,CFD)模拟作为研究气液混合流的方法,有助于理解喷射器的流体力学和混合特征.它能提供详细的信息来量化操作条件对喷射器性能的影响.本文利用CFD模拟了上喷式喷射器内的气液两相流的流体力学特征.结果表明在较高的混合段长径比下,混合段入口处的压力较低.但是存在一个最大的压力降,此时混合段长径比约为4.0.在相同的喷嘴速度下,混合段入口处压力降最低,气体卷吸量最大.模拟中混合管与喷嘴面积比范围为1～16.无论是保持喷嘴直径不变还是混合管直径不变,混合段入口处的压力都随着D2M/D2N的增加而增加.但是对应的最大气体卷吸率发生在面积比为4.0.当喷射器的结构参数不变,混合段入口处的压力降和气体卷吸率随着喷嘴速度的增加而增大.     

聚碳酸酯液液分离器进料构件的流体力学模拟

测定了聚碳酸酯(PC)物料电导率随水油相体积比的变化,确定生产中物料为水包油型乳液,即分散相为PC胶液,连续相为水。采用F1uent商用软件对液液分离器内部流场进行了数值模拟,通过得到的分离器内部流线分布和轴向速度标准偏差分布,考察了不同进料口位置、挡板位置以及不同整流构件尺寸对液液分离器内部流场的影响。研究发现,进料口位置为中部,挡板位置距离进料口为50mm,整流构件开孔率为40%,长度为150mm时,分离器内的流场质量最佳,为液液分离器进料构件的进一步优化研究提供了参考。     

降膜蒸发过程的数值模拟和传热传质分析

利用CFD软件对逆流降膜蒸发过程进行了实验模拟研究,研究了速度边界层、热边界层和浓度边界层的变化对降膜蒸发传热传质特性的影响规律;通过建立一维逆流降膜蒸发的数学方程编程求解出了对流传热传质的Nu数和Sh数,利用Fluent软件模拟出的实验结果采用回归分析得出了气液流量比Raw、流道的长宽比αL、空气进口无量纲温度θai以及空气进口Re数与Nu数、Sh数之间的无量纲关系式,可为降膜蒸发换热器的设计提供参考。     

降膜蒸发器设计软件的开发

目前,对于降膜蒸发器的设计尚无专用软件,依靠自行编程结合手工计算进行设计,其过程繁琐而且难以保证精确性。针对降膜蒸发器设计的特点,我们以Delphi 5.0作为开发工具,开发了一个降膜蒸发器设计软件FRCD。通过该软件能得出降膜传热系数、温度等工艺参数,以及传热面积、管型及分布等结构参数。该软件具有良好的用户界面、人机对话功能和图形功能,易学易用。同时,软件内嵌物性数据库,用户可以扩充和修正物性,以满足特定要求。     

用于薄液膜检测的同轴环盘电导传感器优化设计

液膜厚度是研究环状流液膜演化发展的重要参数,基于环状流薄液膜厚度范围,设计了基于电导法的非侵入式同轴环盘液膜测量传感器。通过有限元分析,对同轴环盘液膜测量传感器电极结构参数进行了优化设计,确定了传感器结构参数最优选择。实验表明：传感器在50μm~200μm的液膜厚度范围内具有很高的灵敏度,液膜厚度的测量误差在±3.7％以内。     

中性载体离子选择性液膜微电极的研制和应用

1.前言微电极技术在生理研究中起到重要作用,因而它得到了迅速发展。目前,在实际中使用的微电极有两大类,一类叫做伏安型微电极,它以海洛夫斯基的极谱学为基本原理;另一类叫做电位型微电极,即离子选择性微电极(ISME),它遵循电位法的基本原理。本文所讨论的是 ISME。早在1927年,Talar 和 Whitaker 就研制成功一个以铂作为基体的 pH 电极,其端径约为5μm,并用它测定了生物体内液泡的 pH 值。但是绝大多数 ISME 的研制成功及它们     

烧结烟气氨法脱硫塔气液两相流数值模拟

为研究脱硫塔内的气液分布情况对脱硫效率的影响,选用FLUENT作为计算工具,以烧结烟气氨法脱硫塔作为研究对象,对塔内气相湍流采用Euler方法描述,对喷淋液滴采用Lagrange颗粒轨道模型描述,研究烟气入口倾角和入口距离浆液池液面高度对脱硫塔内气液两相流场分布的影响,并对脱硫塔的关键参数取值给出建议.     

基于电-声联合的液膜厚度测量方法研究

为了拓宽液膜厚度的测量范围,提出了一种联合应用电阻法与超声渡越时间法的液膜厚度测量新方法。设计了新型的电-声复合传感器,建立了用于优化传感器电极结构参数的数值模型,以灵敏度和线性度为优化目标确定了最优电极参数,通过开展液膜厚度测量实验验证了联合测量方法的有效性。研究结果表明：同轴金属电极适合于测量较薄液膜,在2.4mm~4.4mm厚度范围内的相对误差为-4.93%至5.35%;超声探头更适用于测量较厚液膜,在3.4mm~10.0mm厚度范围内的相对误差为-3.68%至2.20%。通过联合应用电阻法和超声法可以拓展两种方法各自的测量范围并且提高测量结果的可靠性。所提出的电学-声学联合测量方法具有测量范围宽、非侵入、响应快、精度和灵敏度高、安全性好等优点,能够广泛适用于工业生产和实验室研究等场合。     

气液两相圆锥绕流的数值仿真

研究锥形物体在气液两相流场中动特性问题,对流场特性的影响和锥形物体自身的承载受力情况;采用CFD流体仿真软件FLUENT,用欧拉双流体模型结合Realizablek-ε湍流模型,对锥体在气液两相流场中的运动进行数值仿真.结果显示,在锥体尾部形成一组对称的回流涡,随着流体含液率的增加,主相空气相在中心轴线上的流向速度明显受到影响,尾涡变短,恢复速度变快;在绕流体的壁面上的流场的速度梯度会增大;同时绕流体周围的流场的压力梯度也会增大,湍动能和湍动能增量都会增大,与实验的结果基本吻合,验证了运用数值仿真的方法来研究气液两相锥体绕流问题是正确可行的.     

基于热容原理的小管径气液两相流传感器设计

为了识别小管径内气液含量,设计了一种参比铂电阻电极、工作铂电阻电极和加热器复合结构的传感器.基于液体与气体热容率不同,在管道进出口设计了铂电阻电极,采用温度调理电路和温度加热电路实现测量,传感器输出高低电压信号可以区别气液含量.实验结果表明,管径内气体体积小于测量管段体积的50％时,传感器输出低电压信号值0 V;管径内...     

新型气液旋流分离器的模拟研究

为了分离气液喷射反应器的产物,开发了一种新型气液旋流分离器。分别采用Muschelknautz模型、改进的Muschelknautz模型和计算流体力学(CFD)离散相模型对新型气液旋流分离器进行了模拟计算,对新型气液旋流分离器的压力场、分离效率、液滴运行轨迹进行了考察。结果表明:相对于传统Muschelknautz模型,改进的Muschelknautz模型与CFD的模拟结果更为接近,能更加准确地对旋流分离器的分离性能和压降进行预测:在设计条件下,液滴直径越小,颗粒在旋流分离器中的运动轨迹就越紊乱,>3μm的液滴颗粒的分离效率超过80%:颗粒的入口位置会影响颗粒的运动轨迹。     

基于PLIF的液膜测温系统设计

根据平面激光诱导荧光(PLIF)测温与高速摄影技术构建PLIF液膜测温系统,基于UCOS II与UCGUI框架对温控系统ARM软件程序进行设计.标定PLIF测温系统,并依据标定曲线,实现对液膜的温度场测量与测温误差分析.结果表明:PLIF液膜测温系统的测温误差小于2％,且具有非侵入、高时空分辨率等特性,适用于实际工业液膜测温过程.     

多模态动态核主成分分析的气液两相流状态监测

气液两相流流动过程作为一种非平稳过程, 其状态的变化具有时变性、非线性、随机性等复杂流动过程的特点, 其流动状态的实时监测对掌握其流动过程的产生、发展及转化, 保障实际生产的安全稳定运行具有重要意义. 特别是流动状态的过渡过程反映了流动状态的发展及演化, 其流动结构非常复杂. 针对气液两相流的3种典型流动状态及过渡转化过程, 在多传感器获取流动状态测试数据的基础上, 提出一种多模态动态核主成分分析方法. 通过采用动态自相关、互相关方法提取流动过程测试数据中的动态特性, 采用核方法提取非线性特性, 结合主成分分析建立不同典型流动状态的监测模型; 利用模型对不同典型流动状态进行判别, 并进一步实现流动过渡状态的监测. 通过对气液两相流实验装置中不同流动状态实验测试数据进行处理, 验证了所提出方法对典型流动状态判别的准确性及对过渡状态监测的有效性.     

改进的Marquardt算法研究制膜液三元相图

在制膜液三元相图的计算研究中,非线性方程组解经常出现无意义解。为了避免该问题,本工作以Flory-Huggins理论为基础,推导出浊点线(binodal)方程和旋节线(spinodal)方程,先确定富相中聚合物体积分数为独立变量,然后应用更新雅可比矩阵及其逆的技巧,并应用本工作改进了的Marquardt算法,得出非线性方程组的有意义解。本工作还推导出成膜过程连续相组成迹线(pathline)方程。通过计算绘出了浊点线、旋节线和连续相组成迹线,并用于分析聚合物膜的成膜机理。     

基于电-声复合传感器测量含水合物液膜厚度仿真研究

针对天然气输送管道内含水合物液膜的厚度测量问题,基于电-声联合探测方法原理设计了集成同轴圆盘-双环电极和超声晶片的内嵌凹面式电-声复合传感器,建立了数值仿真模型对传感器的结构和工作参数进行了优化,并分别对含有离散分布水合物颗粒和水合物沉积层液膜的厚度进行了仿真测量,讨论了电阻法和超声渡越时间法的适用性;研究结果表明:同轴圆盘-双环电极中的圆盘电极的半径、圆盘电极/内环电极的间距是影响电学测试空间灵敏度的主要结构参数,超声波频率对声学测试空间灵敏度产生显著影响,因此需要对凹面式电-声复合传感器的参数进行优化设计;电阻法和超声渡越时间法分别适用于测量水合物以离散颗粒形态分布和以沉积层形态分布的液膜,两类方法优势互补显著,拓宽了电-声复合传感器的适用范围。     

弹状流工况下的气液两相流双参数测量

由于两相流动的复杂性,利用实验测量手段实现两相流的准确测量成为目前研究的热点.在弹状流流型的工况条件下选取了30个实验点,利用新型气液两相流检测装置进行测量实验,结果表明:液相含率测量相对误差在4.3％以内,总流量测量相对误差在1.6％以内,为气液两相流双参数测量研究提供了一种新的思路.     

基于高速摄影传感器的气液两相流型分层模糊识别

气液两相流流型的客观和智能识别对两相流其它参数测量具有重要意义。用高速摄像机作为检测传感器,获取内径为50 mm 的绝热垂直管段内气液两相流流型图像,提取流型灰度图像的均值、标准差及二值图像的最大物体面积、宽度和高度五个特征向量,采用分层模糊推理方法实现泡状流、块状流、塞状流和乳沫状流的流型识别。对于131幅实验图像,该方法的识别正确率平均达到93.13%。     

一种测量气--液两相流的线列阵传感器设计

针对气—液两相流研究对含气率测量的需求,基于线列阵测量技术原理,设计了一种可移动式线列阵两相流测量传感器,该传感器具有较高的空间分辨率（3 mm）和极高的时间分辨率（2500 Hz）,设计了线列阵传感器标定和含气率算法,实现了瞬时二维局部含气率的测量。经过射流冲击试验验证表明：该线列阵传感器结构稳定,基于原始测量数据,采用标定和含气率求解算法,可计算气泡夹带现象在水平截面的平均含气率分布情况。     

非理想二组元液态混合物气-液相平衡计算及过程的计算机模拟

利用二组元液态混合物中各组分活度系数计算的Var—Larr和Margules模型,以异戊二烯一己腈和氯仿．乙醇系统为例,计算了三种不同温度和三种不同压力下二组元非理想液态混合物的气-液相平衡;同时对恒沸状态的温度、压力及组成等参数亦进行了相关计算。本文利用VC＋＋语言强大的计算能力,编写了上述相关计算程序,实现了上述系统压力-组成图和沸点．组成图的计算及相图绘制的计算机模拟。通过对非理想液态混合物气-液相图的半经验计算,为化学工程中物质的分离、提纯提供了计算相图依据,也为高校工科相关课程的教学提供了生动的图像和动画演示。     

气液两相流电导传感器测量波动信号的Wigner-Ville分析

流型是两相流中非常重要的流动参量,不同流型下的两相流流动特性及传热传质性能有很大不同。流型也严重影响着两相流参数测量的准确性。利用新近研制的两相流电导传感器,在垂直上升气液两相流管中采集了不同流型下的电导波动信号,采用W igner-V ille分布(WVD)在时频域内处理了电导波动信号,观察到了WVD特征与流型之间的关系,取得了较好的气液两相流流型辨识效果。