载气增湿蒸发技术处理切削废液的研究

利用空气作为载气,采用蒸发塔进行了载气增湿蒸发浓缩切削废液的实验,探究了操作条件对蒸发过程的影响。随着载气流量的增加,容积传质系数、蒸发量和整塔压降均增大,出口载气VOC浓度减小;随着载气温度、循环流量的增加,容积传质系数、蒸发量、整塔压降和出口载气VOC浓度均增大。实验条件下容积传质系数及蒸发量最大达到了13.95 g·（m³·s）^-1和3.39 kg·h^-1;出口载气VOC浓度最大为6.2 mg·L^-1,小于《大气污染物综合排放标准》中规定值。研究结果表明载气增湿蒸发工艺能有效浓缩切削废液,为工业化应用奠定了基础。     

升膜蒸发管内流型可视化及传热性能

为了探究热流密度、真空度和流量对升膜蒸发器传热性能的影响,以及对升膜加热管内流体流型进行观测和分析,本文建立了升膜蒸发系统传热实验平台,对升膜蒸发器的传热特性和流体流型进行实验研究.实验所用升膜管管长2200mm,升膜管采用镀透明导电膜石英管,工作介质为水;升膜管蒸发侧采用电加热方式;研究了热流密度(6.71kW/m²≤ q≤ 26.79kW/m²)、流量(20L/h≤ M≤ 100L/h)和真空度(0≤ P≤ 15kPa)对升膜加热管流体流型和传热特性的影响.结果表明:通过电加热的方式可以实现石英管内溶液的升膜蒸发,并能观测到泡状流、块状流、弹状流、柱塞流、环状流和雾状流;热流密度低于6.71kW/m²时无法形成升膜蒸发,随着蒸发侧热流密度的增大,升膜管内环状流长度增大,管内传热系数增大;随着流量的增大,升膜管内液体湍流强度增大,管内传热系数增大;真空度对流体流型影响较大.     

强制气流作用下溶液蒸发过程的传质规律

针对强制气流作用下溶液的蒸发过程,在分析气液相间力学特性的基础上,根据Levich涡流衰减理论和边界层理论,将气流流动状态与相间传质结合,研究了湍流气流横掠液面过程中气液相间的传质变化规律,分析了雷诺数、气流流道结构及普朗特混合长度对传质的影响,得到了气液相间的湍流质扩散系数的变化规律,湍流气流横掠液面条件下的对流传质准则数Sh=0.221Sc1/3Rex1/2. 结果表明,湍流扩散系数、传质系数与气流的流动状态密切相关,气流流道结构对气液相间的传质有重要影响.     

脱硫废水低温烟气浓缩减量技术研究

利用电厂除尘器后全烟气量所携带的低温余热,实现脱硫废水的预浓缩。通过基础理论研究低温烟气余热浓缩(蒸发)能力,利用FLUENT软件模拟烟道烟气流速和蒸发效果,再通过实验验证低温烟气的蒸发能力,得出结论:不同工况下,在相同喷水量,相同烟温下,随着烟气量的增大,蒸发能力变大,蒸发能力在8.1～9mL/m~3。推算至工程实例,95℃的烟温,标况100万m~3/h,能够蒸发脱硫废水10.92t。     

质量传递过程中界面湍动现象的光学观察

采用光学纹影摄影方法观察了多组分蒸发、吸收和解吸过程中相界面处的对流现象 .自然蒸发过程所研究的物系为苯 /甲苯二元混合物和乙酸 /乙酸乙酯 /乙二醇三组分混合物 ,气液传质过程包括甲醇、异丁醇等分别吸收二氧化碳的吸收过程和二氧化碳从有机溶剂中解吸的过程 .结果发现 ,在多组分有机液体混合物蒸发和气液传质过程中存在规则有序滚桶形或多边形细胞状对流 .这说明有序对流运动的产生是相际传质过程中普遍存在的现象 ,其结构特点取决于实验条件和体系的性质     

Heat and mass transfer and stabilization of combustion in the boundary layer behind a rib and a backward-facing step

A comparison of the characteristics of the boundary layer with combustion with flame stabilization by a rib and a backward-facing step is performed. Data on the thermal boundary layer, the flame blow-off velocity, and the rate of ethanol evaporation into an air flow with a turbulence intensity of up to 26% are obtained. It is shown that the temperature of the outer region of the boundary layer and the flame blow-off velocity behind the rib are higher than those behind the backward-facing step. With both methods of flame stabilization, the intensity of evaporation corresponds to transient mass transfer.     

微通道内单柱绕流特性的Micro-PIV实验研究

采用微观粒子成像系统（Micro-PIV）实验研究了6<Re<300范围内微通道内D=0.4mm圆柱的绕流特性，获得并分析了不同Re下不同高度流层的速度场、涡量场、湍流强度场及回流区漩涡结构。研究结果表明，微圆柱绕流出现漩涡的第一临界Re在10左右，随着Re的增大，尾流区涡长度和宽度增加，尾流区域增大，漩涡中心后移；由于黏性阻滞，越靠近微通道壁面，主流速度越低且分布越均匀；不同高度下回流区长度相同，远离壁面的平面尾流区漩涡中心沿流动方向后移；高涡量区与高湍流强度区分布在微圆柱两侧，说明该位置流体混合较为剧烈，随着Re的增大，涡量增加，高涡量区变窄、变长，湍流强度及高湍流强度区域增大，当Re>200，不同高度流层的湍流强度差别较小。     

HD低温蒸发系统中填料蒸发器传质传热的分析

通过研究系统中填料蒸发器的蒸发传质传热过程以及两相流动特性，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）中离散相与连续相耦合的方法来模拟规整填料内部通道的蒸发传质传热过程，实现了填料蒸发器中两相传质传热的过程以及液滴流动的可视化，为研究气液两相在规整填料内的流动提供了一种模拟方法。通过与实验结果的比较，最终选用RNG k-ε湍流模型来分析规整填料内部气液两相传质传热以及流动情况。数值模拟研究了规整填料板间距对填料内部气液两相传质传热以及液滴运动影响，发现随着板间距的增大，填料内部压力降逐渐降低，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率降低，液滴进出口质量差减小，气相出口温度逐渐降低，蒸发传质传热效率降低。随着气速的增大，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率增加，气相出口温度降低，气液两相传质传热效率降低。     

基于湍流模型的S-CO2干气密封流场与稳态性能分析

为探究湍流效应对S-CO₂干气密封性能的影响规律,以螺旋槽干气密封为研究对象,引用考虑离心惯性力效应的湍流Reynolds方程,选择Ng-Pan湍流系数表达式,采用物性软件REFPROP对CO₂真实物性进行计算。之后,根据普适能量方程,通过引入包含湍流效应、离心惯性力效应的平均速度,建立了可压缩流体简化能量方程。通过对湍流Reynolds方程与简化能量方程进行耦合求解,分析讨论了不同工况参数与平均膜厚下湍流效应对密封性能的影响。研究表明：湍流效应使得气膜流场内压力与温度分布发生显著变化,流场计算时不可忽略;在不同进口压力、进口温度下,湍流下的开启力和泄漏率显示出与层流一致的变化趋势;在不同平均膜厚下,考虑湍流效应后的开启力呈现出与层流不同的变化规律,而泄漏率表现出与层流相同的变化趋势;在不同进口压力、进口温度、平均膜厚下,湍流下的开启力和泄漏率均比层流下的低,且在两种流态下的这种差异随着进口压力、进口温度、平均膜厚的增大而逐渐增大;在不同转速下,开启力和泄漏率在湍流下分别表现出与层流不同的变化趋势。这些结果为进一步研究湍流效应对S-CO₂干气密封的影响提供了支撑。     

The effects of gas explosions in free and partially confined fuel/air mixtures

To obtain a further insight into the complex flame acceleration process of deflagrating fuel/air mixtures experimental investigations were carried out in free and partially confined homogeneous clouds with hydrogen as a fuel. The results of the experiments in an unconfined hemispherical configuration show a distinct dependence of the flame velocity on the cloud size which does not exceed, however, an upper limiting value. The experiments under partially confined conditions without additional turbulence indicate that the flame velocity and consequently the pressure field is governed by the hemispherical flame front initially formed; i.e. the flame velocity is not affected by the partial confinement. To increase the turbulence effects further experiments were carried out with a fan and with jet ignition. In the case of fan induced turbulence the flame velocity was strongly influenced by the fan speed. At a certain fan capacity the transition of a deflagration into a detonation was observed. With jet ignition produced by venting an explosion chamber into the partially confined cloud the transition occured even with hydrogen concentrations in air as low as 22 vol%. The results which are discussed on the basis of turbulence models show that high damaging overpressures or the transition from a deflagration into a detonation are only generated by strong turbulences as a consequence of flow and/or obstacles.     

Al2O3纳米流体液滴蒸发特性的数值模拟研究

纳米流体液滴蒸发现象在电子设备冷却、喷墨打印以及医学检测等领域都有广泛应用。为了研究水基Al₂O₃纳米流体液滴的蒸发特性,建立了纳米流体液滴蒸发的二维瞬态模型,考虑了纳米颗粒输运行为以及液滴内部流动的影响,并采用任意拉格朗日-欧拉法（ALE）捕捉气液运动界面。基于所建立的模型,分析了水基Al₂O₃纳米流体液滴内部Marangoni流、纳米颗粒初始浓度以及基板温度对纳米流体液滴蒸发特性的影响规律。结果表明,液滴内部Marangoni流会影响气液界面温度分布和蒸发速率。由于液滴内部纳米颗粒浓度分布和气液界面温度发生变化,纳米流体液滴的蒸发速率随着纳米颗粒初始浓度和基板温度升高而增加。     

降低蒸发系统中结盐的措施

分析了液碱蒸发装置结盐对蒸发传热系数、生产能力和蒸汽消耗的影响。通过减少盐进入量，降低蒸发装置结盐速率和优化操作来解决蒸发系统的结盐问题，达到了降低汽耗、提高效能的目的。     

太阳能蒸汽喷射式制冷机性能

基于对太阳能蒸汽喷射式制冷体统性能的研究,实验以R134a为制冷剂,采用控制变量法,研究了蒸发温度和发生温度对制冷系统的喷射系数、制冷量和COP的影响。结果表明：当冷凝温度和发生温度不变时,喷射系数、制冷量和COP随着蒸发温度的上升而增加。当冷凝温度为35℃、蒸发温度为6℃时,发生温度低于66℃,喷射系数、制冷量和COP都为0;当发生温度大于66℃时,喷射系数、制冷量和COP随着发生温度的上升先增加后减小,当发生温度为84℃时达到最大值,分别为0.223、2.02 kW、0.204。     

Analysis of pressure fluctuations during water evaporation in spouted bed

The aim of this work was to study the behaviour of conventional spouted beds during water evaporation and to analyze the pressure fluctuations at the maximum water evaporative capacity for different bed heights and air flow rates. The results showed that spout pressure drop could not indicate the proximity of maximum evaporative capacity; however this condition is denoted by a minimum in fountain height. The standard deviation and amplitude of the pressure fluctuations also showed a minimum point at the maximum water evaporation capacity. The frequency domain analysis of pressure fluctuations revealed that the dry bed has a dominant frequency varying from 6 to 8.2 Hz and that the peak of dominant frequency tends to disappear with the increase in water feed rate.     

10万t/a烧碱三效四体蒸发装置的工艺设计

介绍了10万t/a烧碱蒸发装置工艺设计特点、工艺流程，交流了重要的工艺设计参数，论述了装置特点与生产的关系，提出工艺设计要围绕节能与提高生产强度2方面完成设计构思。     

Flow Structure and Heat and Mass Transfer in Boundary Layers with Injection of Chemically Reacting Substances (Review)

The uptodate status of experimental and theoretical studies of aerodynamics and heat and mass transfer with injection of chemically reacting substances into the boundary layer and their evaporation and combustion is reviewed. Laminar and turbulent flow regimes with subsonic flow velocities are considered. The effect of intensity of fuel injection, fuel type, streamwise pressure gradient, and external turbulence, and also the laminarizing effect of heat release in the flame front on the boundarylayer structure and heat and mass transfer are analyzed.     

Water Air Bubble Grid Turbulence

The interaction of a swarm of bubbles with the isotropic grid turbulence generated in a vertical water channel has been studied experimentally. Measurements of local void fraction, mean velocity and all three turbulence intensity components are presented at a distance from the grid where isotropic turbulence prevails in single‐phase flow. At low gas flow rate the interaction is rather mild with minor redistribution of the void but significant increase of the turbulence intensity. High gas flow rates result in significant modifications of the flow structure. Void distribution presents maxima at locations between the center of the channel and the wall reminiscing of the Segre‐Sielberberg effect. Similar maxima are observed in mean velocity measurements at values much higher than the corresponding single‐phase flow. Turbulence intensity components increase is following different trends in longitudinal and transverse direction and the isotropy of the flow is destroyed.     

流量对SK型静态混合器湍流性能影响的实验研究

以SK型静态混合器为研究对象,运用激光多普勒测速仪对管内流体的三维脉动速度进行测量并对测量数据进行分析处理. 结果表明,进口流量变化对截面上时均速度分布规律、脉动均方根分布规律及雷诺应力分布规律的影响不大;进口流量增加使径向、轴向及周向上的速度脉动均增加,对径向上的速度脉动强化作用最显著,特别当雷诺数超过6400后,径向上的速度脉动均方根及湍流强度随流量增加而增加的幅度都迅速提高,此时湍动能也迅速提高;雷诺应力随流量的增加而增加,其分量txy和txz增加的幅度高于tyz,特别当雷诺数超过6400后,txy增加的速度迅速提高.     

基于金字塔形扰动结构的双层梯形微通道热沉传热性能模拟

随着电子器件功率的不断增加,其热流密度也相应提高。良好的热管理是保证电子器件安全平稳运行的重要条件。基于Hosseinpour与Sharma等的研究结果,本文设计了一种金字塔形扰动结构的双层微通道热沉,提高了微通道热沉换热能力。选取去离子水作为换热介质,通过数值模拟的方法建立并分析了基于金字塔形扰动结构的双层梯形微通道热沉模型,得出优化结构尺寸。研究表明,当微通道热沉流体雷诺数在468附近、扰动结构间距在300μm附近、扰动结构底高比在0.6附近时,该微通道热沉具有相比其他工况较优的换热性能;在Re=800的相同条件下,本文与Sharma等的研究结果相比,微通道热沉总热阻降低了26%;与普通双层梯形微通道热沉相比,具有金字塔型扰动结构的双层梯形微通道热沉的强化传热系数PEC为1.28。     

沼气机驱动的风冷热泵系统变工况性能

为高效利用沼气资源并减轻环境污染,构建了基于沼气机驱动的风冷热泵能源综合利用实验装置,重点研究了蒸发温度、冷却水量、沼气机转速等参数对系统性能的影响。实验测试结果表明：冷凝器总负荷随蒸发温度及冷却水量的增加而增大,但增幅较小;回收的沼气机余热随蒸发温度的升高而降低,但降幅较小,通过增大冷却水量可以提高沼气机余热的回收率,同时也增大了系统总供热量;冷却水量对系统性能系数（COP）的影响不具有单调性,在同一工况下,存在一个最佳冷却水量;冷却水量对系统一次能源利用率（PER）的影响幅度不同,冷却水量大时,PER的增幅反而较小。实验工况下,系统COP最高可达5.15,PER最高可达1.68。