粒度分布与氧化铁凝聚悬浮体系的流变性

应用LVDV-Ⅲ＋型可编程流变仪测定了粒度分布与微米级氧化铁水悬浮液凝聚处理后的流变特性的关系。实验结果表明,在一定的固相体积分数下,悬浮液的表观粘度随悬浮液中颗粒中位径的增大而减小。颗粒半径越小,溶剂化导致的体积增加越多,颗粒在悬浮体系中所占的体积分数也越大,结果是运动阻力增大,悬浮液粘度增加。悬浮液固相体积分数从3...     

二氧化碳水合物浆在圆管中的流动特性

实验研究了固相分数为8.2%～23.1%的CO₂水合物浆在内径为8 mm的圆管中的流动特性。结果发现水合物浆在管内的流动压降随着流速的增加而增大。当流速低于0.60 m·s^-1时,浆体流变指数小于1,且随着固相体积分数的增大而减小,CO₂水合物浆为H-B流体,其表观黏度随着流速的增大而减小,呈剪切变稀特性。剪切速率为600 s^-1时,CO₂水合物浆的表观黏度为8.5～10.6 mPa·s。实验得到了CO₂水合物浆的流变特征参数及其流变方程,可为CO₂水合物浆的流动及其应用研究提供理论指导。     

RDX/PEG悬浮液的流变性能

为获取RDX对固体火箭推进剂药浆流变性能的影响规律,采用稳态和动态流变学方法研究了RDX在硝酸酯增塑的聚乙二醇黏合剂体系中的流变特性、黏弹性及温度对悬浮液流变性能的影响.结果表明,随RDX含量的增加,颗粒间相互作用增强,从而导致悬浮液体系假塑性程度升高和损耗模量频率谱偏离线性程度增大.在RDX(I)悬浮液中RDX存在临界体积分数,且在硝酸酯增塑的聚乙二醇黏合剂体系中的表观黏度随温度的升高呈增加趋势,这与RDX的粒度和固-液界面相关.     

浓度对超细钛白悬浮液结构及沉降性的影响

为探索浓度对超细钛白悬浮液结构及沉降性的影响,首先通过悬浮液流变实验研究固体浓度对钛白-水悬浮液流动性的影响,得到浓度与悬浮液表观粘度、剪切应力与剪切速率等的关系.然后通过悬浮液稳定性实验研究不同浓度下的悬浮液流体动力学特征.实验结果表明当浓度达到35%左右时,悬浮液开始出现网状结构,有较低的剪切屈服应力.浓度对悬浮液的结构影响很大,可分为单颗粒弥散型、单颗粒团型及网状结构等,不同结构其沉降机理也不同,分别对应的是单颗粒沉降、团聚体的干涉沉降和压缩沉降.     

纳米Fe3O4稳定的Pickering型ASA乳液

利用纳米Fe₃O₄作为稳定剂和乳化剂来制备Pickering型ASA（alkenyl succinic anhydride） 施胶乳液,并研究了固体颗粒浓度、油水比、水分散相pH对乳液类型、稳定性、形态及施胶性能的影响。结果表明,纳米Fe₃O₄能够乳化制备均一稳定的Pickering型ASA乳液。乳液在室温下静置稳定,析出油相体积分数随固体颗粒用量的增加而增大,随油水比的增大而减小。油水比为2：1,水分散相浓度为0.1%（质量分数）时制备的ASA乳液稳定性最佳。固体颗粒部分吸附在油/水界面处,部分分散在分散相中,随分散相中固体颗粒浓度的增加,乳液稳定性变差。乳液静置分层之前,ASA发生部分水解。在放置1 h后用于纸页浆内施胶,随ASA乳液用量的增加,纸页表面接触角逐渐增大,且纸页表面粗糙度下降。在ASA的添加量为1.0%（质量分数）时,纸页表面接触角达到93.5°,纸页表面粗糙度为15.924 μm。     

水平管道水合物浆液流动特性的数值模拟

基于欧拉双流体模型,结合颗粒动力学理论,研究不同水合物颗粒体积分数、不同流速下非均匀颗粒水合物浆液流动过程中水合物颗粒聚集行为、流动压降及浆液速度分布。结果表明:浆液流动压降主要受流速影响,速度越大压降越大。颗粒体积分数在20%—35%,压降变化很小,当颗粒体积分数达到55%时,压降明显变大。水合物颗粒聚集程度随流速增大而降低,低水合物颗粒体积分数下,颗粒聚集呈悬浮状。随颗粒体积分数增大,水合物颗粒呈堆积状聚集,易造成管道堵塞;水合物浆速度梯度随颗粒体积分数增大而增大。随流速增大,速度由非对称变成对称分布,出现较大的速度梯度。保障水合物浆稳定安全流动存在一个临界颗粒体积分数和经济流速。数值模拟为水合物浆液管道输送技术的研究提供理论参考。     

基于配煤和表面修饰改善褐煤成浆性的研究

为改善褐煤成浆性,使其满足水煤浆气化需求,利用石油焦配煤,煤油作为表面修饰剂,研究改性方式对褐煤成浆性的影响。结果表明：（1）石油焦具有较强的疏水性,添加石油焦配煤显著提高褐煤的成浆浓度,且成浆浓度与石油焦占干基固体颗粒质量分数α（α>10.0%）正相关;（2）添加占干基固体颗粒质量β的煤油表面修饰配煤混合颗粒可以增强颗粒疏水性,进一步提高煤焦浆浓度,黏度随β先减小后增大,β最佳值与α（α>10.0%）负相关;（3）添加微量石油焦（α<1.0%）煤油悬浮液修饰时,可以提高煤油修饰效果,降低煤焦浆黏度η,α最佳值与β正相关。     

多相流蒸发法高浓缩率海水淡化系统的热力学性能分析

建立了顺流进料的多相流蒸发法高浓缩率海水淡化系统的数学模型,考虑了热力损失、压力损失、盐水含量变化引起的温差损失;计算分析了相同淡水产量下固体颗粒体积分数、预热量、首效加热蒸汽温度对系统的影响。结果表明,固体颗粒体积分数和首效加热蒸汽温度对各效蒸发器传热面积影响较大;预热量对生蒸汽耗量影响较大;固体颗粒的加入能够强化传热,减小各效蒸发器的传热面积;在无预热情况下,固体颗粒体积分数为13%时,蒸发器总传热系数比固体颗粒体积分数为3%时可增大6.71%,各效蒸发器传热面积减少4.97%,淡水成本减少1.22%。     

四氢呋喃水合物浆流动特性

利用实验环道进行了水合物颗粒体积分数为0～65.2%的四氢呋喃(THF)水合物浆的流动实验。管道生成四氢呋喃水合物后,水合物浆的压降梯度随着流速的增加而增加;随水合物体积分数的变化存在一个临界体积分数,当管道中的水合物体积分数小于临界值时,压降随体积分数的增加而出现很小的增加,管道中水合物呈稀浆状,浆体为牛顿流体;当管道中体积分数大于临界值时,压降梯度随体积分数的增加急剧增加,管道中水合物呈泥状,浆体为Bingham流体。临界体积分数随着浆体流速的增加而增大,在0.5～3.5m/s的范围内,临界体积分数为39.4%～50.4%,文中回归了泥状水合物的屈服应力及表观黏度。并根据水合物浆的流动特性分段回归了水合物浆在管道中流动的压降计算公式,实验验证表明回归的计算公式可以比较准确地计算管道中水合物浆流动的压降,可以为THF水合物的流动及其它水合物浆的流动提供指导。     

不同气速下喷动床喷泉区颗粒特性的模拟分析

以欧拉多项流模型为基础,对底角锥度为60°、床直径为0.44 m的喷动床内气固两相流的动力学特性进行了模拟研究,并对不同气速下喷泉高度、颗粒体积分数、颗粒速率的变化进行分析,结果发现喷泉高度与进口气速在u/ums=1.2～1.8范围内具有良好的线性关系,拟合度可达到0.9997。固体颗粒体积分数在轴心区域较高,随着径向距离的增加逐渐下降,且随高度的增加呈现先减小后增大的趋势;颗粒体积分数受速率的影响较大,随着喷动速率的增大,颗粒体积分数趋于减小,但减小幅度不同。颗粒速度在喷泉核心区随床层高度增大而减小。同一床层高度上的颗粒速度随气速的增加而增大,但增大值不同。     

纳米制冷剂管内流动沸腾换热特性

研究了CuO-R113纳米制冷剂在水平直光管内的流动沸腾换热特性。实验测试段长度1.5 m、外径9.52 mm。实验工况的质量流率为100～200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1,热通量为3.08～6.16 kW&#8226;m^-2, 入口干度为0.2～0.7,纳米颗粒质量分数为0～0.5%。结果表明：CuO-R113纳米制冷剂的传热系数高于纯R113制冷剂的传热系数。纳米颗粒的加入,强化了制冷剂管内流动沸腾换热。质量流率为100、150、200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1的情况下,传热系数分别最大提高了29.7%、22.7%、25.6%。     

气固流化床中双组分混合颗粒的流态化特性

在一套φ500 mm×12500 mm大型有机玻璃冷模实验装置中,采用FXC-П/32型压力巡检仪测量了双组分混合颗粒体系沿流化床轴向的颗粒浓度分布,采用容积法测量了不同操作条件下自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量,并根据稀相空间的轴向颗粒浓度获得了双组分混合颗粒的输送分离高度(TDH)。实验结果表明：混合颗粒在密相床的平均空隙率在小颗粒质量分数为0.4时存在一最小值;双组分混合颗粒的TDH随表观气速的增加而增大,随小颗粒质量分数的增加也增大。在自由空域内双组分混合颗粒的饱和夹带量随表观气速的增加而增加,当表观气速小于0.6 m&#8226;s^-1时,随表观气速增加明显;当表观气速大于0.6 m&#8226;s^-1时,增加趋势减缓。而当表观气速小于0.5 m&#8226;s^-1时,双组分混合颗粒的饱和夹带量随小颗粒质量分数增加,变化趋势不明显;当表观气速大于0.5 m&#8226;s^-1时,则随小颗粒质量分数的增加而增大明显。通过对实验结果的分析,建立了双组分混合颗粒TDH的数学模型,模型值与实验值吻合较好。     

水平直圆管内油气两相流的压降

对水平放置的内径为40 mm的有机玻璃管内的油气两相流进行了详细的实验研究,实验工质为46^＃机械油和空气.油相和气相折算速度分别为0.051～0.612 m&#8226;s^-1和0.024～50.64 m&#8226;s^-1,实验在室温下进行.采用Lockhart-Martinelli关联方法对各典型流型下的实验数据进行了整理,结合流动的具体情况对其中的关联参数C进行了重新定义,提出了基于典型流型的压力梯度计算模型,并对水平管内油气两相流的压降变化规律进行了分析和讨论.理论计算值与实验测量值吻合良好.     

快速流化床提升管中气固流动行为的非线性分析

对φ100mm×16m、FCC固体颗粒的快速流化床提升管内环-核流动区局部颗粒含量脉动行为进行了非线性分析,用Kolmogorov熵表征了其气固流动行为.结果表明,Kolmogorov熵沿提升管环-核流动区径向有3个显著变化区域,以此为依据将提升管环-核流动区的气固流动行为沿径向分成3个流域：单颗粒随机运动控制的核心流域;单颗粒混沌控制的过渡流域;边壁控制的环形流域.同时,从颗粒对垂直气固流动系统中气固湍动程度影响的角度,解释了Kolmogorov熵的径向分布特征及其与流动结构的关系.     

R410A-油混合物在5 mm内螺纹强化管内流动冷凝的摩擦压降实验研究

实验研究了环保制冷工质R410A-润滑油混合物在5 mm内螺纹强化管内流动冷凝的摩擦压降特性,探索了平均油浓度、干度和质流密度对摩擦压降的影响。实验测试工况为：冷凝温度为40℃,质流密度为200～400 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1,热通量为4.21～8.42 kW&#8226;m^-2,测试段入口干度为0.3～0.9,油浓度为0～5%。实验结果表明,对于纯制冷剂R410A和R410A-油混合物,摩擦压降随着质流密度和干度的增大而增大;对于R410A-油混合物,油的存在对混合物的摩擦压降的影响与干度有很大关系,中低干度时会减小压降,而高干度时会增加压降。在中低干度时,R410A-油混合物的摩擦压降当平均油浓度从0增长到5%时,最大可减小29%;在高干度时,当平均油浓度从0增长到5%时,最大可增加8%。     

HC290含油混合物水平微肋管内的流动凝结压降

实验测定了HC290含油混合物水平微肋管（长2 m,最大内径11.44 mm）内流动凝结过程的压降,实验中所用润滑油是一种制冷系统中广泛应用的润滑油Suniso 3GS,润滑油浓度范围为1.95%～5.28%;所用微肋管为内表面强化管,肋数60,肋高0.25 mm,螺旋角20°,实验所取冷凝温度为40～45 ℃,质量通量范围为40～240 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1.结果显示实验段内冷凝压降(入口质量含汽率为1,出口质量含汽率为0.1～0.25)随工质质量通量的增加而迅速增大,润滑油浓度对冷凝压降几乎没有影响.同时在对Kaushik和Azer压降计算关系式修正的基础上得到了适用于本实验的相应经验关系式.     

负压差立管内的气固两相流

在φ800 mm×12000 mm流化床实验装置上对150 mm×11500 mm负压差立管内气固两相流的轴向压力、空隙率和气体流动特性进行了测量和分析.立管出口无约束淹没在密相流化床内,颗粒质量流率范围G_s<1200 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1.立管内气固两相流态有两种存在形式,当颗粒质量流率G_s<200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是稀密两相共存形式;当G_s>200～250 kg&#8226;m^-2&#8226;s^-1时,流态是浓相输送流态.两种流态之间可以相互转换,主要取决于颗粒质量流率的变化.影响立管内气固两相流的轴向压力、空隙率分布、气相的流动特性和气固流态存在形式的主要参数是颗粒质量流率G_s、旋风分离器入口速度V_i、下端流化床流化速度u_f,质量流率G_s是主要的影响因素.     

高效传热强化斜齿扭带及其低流速自动清洗技术

现有流体动力塑料光滑扭带不能用于流速低于1.0 m&#8226;s^-1的传热设备的污垢自动清洗、传热强化幅度不高.为此研制了一种高效强化传热、又能够在1.0～0.5 m&#8226;s^-1的较低流速下自动清洗污垢的斜齿扭带.其原理是在光滑扭带的两面上等距离地排列斜齿,被斜齿导向的传热流体对斜齿的反作用力形成一个新增的旋转力矩.与现有的光滑扭带相比,弧线形斜齿扭带自转清洗力矩增大了75％～101％、传热系数提高了171％.虽然斜齿扭带的阻力系数较高,但是设备的总阻力仍然在一般工程容许的范围内,具有广阔的应用前景.     

气-液-固三相循环流化床局部相含率分布

应用自行开发的微电导探针测试技术,以玻璃珠(d_p=0.48 mm, ρ_s=2460 kg&#8226;m^-3)和苯乙烯颗粒(d_p=1.45mm,ρ_s=1264 kg&#8226;m^-3)为固相,空气为气相,水及0.05%、0.20% (质量)SCMC(羧甲基纤维素钠)水溶液为液相,对三相循环流化床(TCFB)的各相局部含率进行了同时测定.考察了不同表观液体速度、辅助液体速度、液体黏度及颗粒密度对局部相含率轴径向分布的影响. 在不同操作条件下,获得了1286套局部相含率实验数据. 给出了局部固含率和局部气含率与操作条件、流体物性及床层轴径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好.     

三相机械搅拌反应器气液传质

由空气-水、液体石蜡-细颗粒黄沙、石英砂、催化剂构成三相体系,常压下在表观气速0.10×10^-2～1.5×10^-2cm&#8226;s^-1 、固体浓度为0～0.34 g&#8226;ml^-1溶剂、搅拌转速450～1500 r&#8226;min^-1的实验条件下,采用溶氧仪研究了三相机械搅拌反应器的气液传质特性,考察了操作参数和液体性质、颗粒粒径及密度等物性因素对液相容积传质系数k_La的影响,用改进的高斯-牛顿法进行参数估值,得到k_La与上述因素的量纲1关联式,统计检验表明,所得量纲1关联式与实验值拟合情况良好,可为后续搅拌反应釜中三相淤浆床甲醇合成过程分析与模拟提供传质基础数据.