多管程微通道冷凝器热力性能计算方法

多管程平行流微通道冷凝器的管程设计方案对换热器管内热力性能影响较大。但目前一直尚未有对其管内换热系数和压降进行理论预测的较为简单可行方法。本文针对各管程工质流量可变,平均干度可变的多管程平行流冷凝器管内热力参数提出一种分程计算方法：在假设管壁温度不变及同管程内流量均匀分配的前提下,采用了Koyama与Wang冷凝换热模型,以及Zhang和Koyama提出的摩擦压降模型,建立了壁温与热流量之间的关系式,通过迭代求得管内平均换热系数和压降的理论值。以一个商用R134a、流程分配为12-8-8-6微通道冷凝器作为示例,用理论和实验方法分别得到了其管内冷凝平均换热系数和压降。结果表明,二者的偏差均落在30%以内。其中Koyama和Zhang 提出的模型预测偏差较小,分别为-4.96%~11.31%,0.42%~25.14%。     

基于采用分液冷凝有机闪蒸循环分液干度分析及优化

分液冷凝是一种新兴的强化传热方法,可以显著提高冷凝传热系数。将分液冷凝应用于有机闪蒸循环(OFC),采用R227ea、R236ea、R245fa、R600、R601、R600a、R601a、R1234ze和R1234yf为循环工质,分别研究了进口干度、分液干度、冷却水温升和质流密度对冷凝器换热面积的影响。研究结果表明:当进口干度较大时,换热面积会随着分液干度的增大而先减小后增大;当分液干度较小时,分液干度越接近进口干度换热面积越小。采用分液冷凝后的冷凝器换热面积相对不分液时减少13.2%~55.3%,且相对减少量随着进口干度的增大而减小。     

大管径下R152a冷凝流动与传热特性研究

工质在大管径通道内的流动与传热特性对于有机朗肯循环系统冷凝器设计至关重要。本文实验研究了内径为9 mm的水平光滑管内R152a在质量流速131～306 kg/(m²·s)、饱和温度303～323 K下的冷凝流动与传热特性,在实验数据与传统传热流动关联式对比基础上,对关联式进行了修正。结果表明：R152a冷凝传热系数和摩擦压降梯度在干度、质量流速和饱和温度的影响下呈现相同的变化趋势和变化幅度;质量流速增大对传热的强化作用在高干度区域更加明显;修正后的传热和摩擦压降梯度关联式对实验数据的平均预测偏差分别为5.3%和6.3%,预测精度显著提高。     

水平管内R1234yf流动冷凝换热和压降的实验研究

在1根光管、2根微肋管内对R1234yf两相流动冷凝换热进行实验,实验工况设定为冷凝温度(40±0.5)、(43±0.5)和(45±0.5)℃,质量流速为400～900 kg/(m~2·s),实验段进口制冷剂干度为0.80～0.85、出口制冷剂干度为0.15～0.20,进而从关联式拟合机理上分析各关联式对管内换热系数、压降的预测效果。结果表明:管内换热系数、压降均随流速的增加、冷凝温度的降低而增大,且微肋管内换热系数、压降均大于光管内换热系数及压降,其中,1号微肋管内换热系数最高,2号微肋管内压降最大;对于光管换热系数、压降,Thome关联式和Fridel关联式预测效果最佳,其预测平均误差均在3%以内,而Wang et al关联式和Chisholm et al关联式预测误差最大,其预测平均误差在25%以上;对于微肋管内换热系数、压降,Cavallini et al关联式和Haraguchi et al关联式分别表现出较好的预测效果,其平均预测误差分别-15.43%和-15.68%。     

三甘醇再生塔盘管式冷凝器换热特性的数值模拟研究

为了提高三甘醇(TEG)再生系统中再生塔冷凝器的冷凝效率,本文利用CFD软件Fluent对盘管式冷凝器内的流动、传热和相变过程进行了数值模拟,通过比较不同盘管间距、不同盘管与壳体距离时冷凝器侧面出口的三甘醇(TEG)质量分数,发现随着盘管间距增大存在出口三甘醇流量极小值,适当增大盘管间距可以提高冷凝效果。此外,随着冷凝盘管与筒内壁间距增大,冷凝器出口处的三甘醇质量流量有上升趋势,盘管外壁与筒体内壁的间距在一合理范围可以降低三甘醇的单位消耗量。分流柱虽然增加了流动压降,但是增加了气体流程,增强了换热效果,提高了冷凝器的冷凝效率。     

汽车空调性能试验台总成——主机及风洞系统的研制与试验分析

针对微通道换热器用作汽车空调冷凝器的特点,研制了一套冷凝器单体性能测试试验台,即主机及风洞试验台.该试验台主测风洞系统的换热量采用空气焓差法测试,辅测主机系统的换热量采用制冷剂流量计法测试,并选取两款微通道冷凝器对其进行冷凝换热试验,以验证该试验台的稳定性和准确性.结果表明,该试验台空气侧和制冷剂侧所测得的换热量偏差均在5%以内,满足冷凝器测控要求.根据实验数据得到了冷凝器迎面风速对换热量、空气压降和制冷剂压降的影响规律,为微通道换热器的优化设计及企业的相关研究提供参考.     

分液冷凝有机朗肯循环系统R245fa/HFOs工质选择研究

有机朗肯循环是中低品位热能高效利用的有效技术之一,分液冷凝有机朗肯循环（LSCORC）是基于分液冷凝传热强化的新型热力循环。为寻找新型环保替代工质,建立LSCORC系统的热力学模型,以最大化净输出功为目标,重点考虑了雅各布数、冷热源换热匹配对系统性能的影响,对R245fa/HFOs工质进行了对比筛选。结果表明：工质的雅各布数越大,其净输出功越小;在基础工况下,R245fa/R1336mzz(Z)的热力性能及热经济性表现最佳;当热源参数变化时,雅各布数较小工质的性能表现普遍优于雅各布数较大的工质组合;当冷源参数变化时,在分液冷凝器两个流程中温度滑移和冷源温升匹配越好的工质组合,其系统净输出功越大。     

波动加热下微通道流动沸腾的格子Boltzmann模拟

为研究通道内的流型演变,采用单组分多相格子玻尔兹曼模型模拟波动加热下二维微通道内的流动沸腾。通过速度分析解与半经验公式分别验证模型流场和温度场的准确性。探究雷诺数(4.5≤Re≤9.0)和温度分布(0.01≤A≤0.03)对传热和流型的影响,分析薄液膜和温度梯度的作用机制,揭示微通道流动沸腾的传热机理。模拟结果表明通道内流型将从泡状流、塞状流,变成拉长气泡流、环状流。雷诺数减小时,气液相变速率加快、薄液膜厚度减小,进而增强换热。随着雷诺数减小,加热壁面上热流密度的峰值点向上游转移。马兰戈尼对流(Marangoni convection)的出现导致薄液膜厚度增加,从而换热效果随着温度分布波动性的增大而受到削弱。     

平行流蒸发器内气液两相流分配均匀性实验研究

平行流蒸发器内气液两相(特别是液相)在各扁管间的分配对其传热性能影响较大,如果各扁管间的气液分配不均匀其传热性能将显著地下降.在不同气-液流量下实验研究了6种不同形式的平行流蒸发器的分支管液体流量分配情况,实验中观察到流型以环状流为主.研究发现,对于竖直向下流动和竖直向上流动,用通过增加管径的方法不能改善液体流量在各分支管的分配,而主管中气液入口的位置对于流量分配均匀性影响较大.     

水平单管内换热实验研究

利用隔膜泵作为系统动力输出源,搭建了单管内传热和流动测试实验台,对制冷剂R22在水平单管内的换热性能进行了实验研究,考察了不同蒸发温度和不同冷凝温度对总传热系数、制冷剂表面换热系数和管内压降的影响.实验结果表明:总传热系数和制冷剂表面换热系数均随着蒸发温度和冷凝温度的上升而增大;管内压降随着蒸发温度的上升而减小,随着冷凝温度的上升而增大;对于同一根实验管,在相同的冷却水流量和制冷剂质量流量下,最佳蒸发工况为10℃;冷凝实验中,总传热系数和制冷剂表面换热系数在40℃时高于其他两种冷凝温度时的值,但35℃冷凝时,管内压降高于其他两种工况.     

食品工业中固液分离技术节能问题

叙述了食品工业中有关固液分离技术的特点与能耗情况,提出了食品工业中固液分离技术的节能对策。     

折流板除雾器内液滴运动和分离特性的数值研究

采用欧拉-拉格朗日方法,建立了湿法烟气脱硫系统折流板除雾器内气液两相流动模型。通过三维数值模拟,得到了不同进口气速和叶片间距下液滴的运动和捕集特性,分析了液滴间的碰撞作用、气流对液滴的破碎作用以及液滴与壁面间的相互作用对分离效率的影响规律。结果表明：进口气速和液滴粒径是影响分离效率的主要因素,小粒径液滴对气流的跟随性较强,大粒径液滴的运动主要由惯性主导;模拟中考虑液滴的碰撞作用时整体的除雾效率增大,气流对液滴的破碎作用对分离效率的影响甚微,考虑了液滴与壁面间相互作用的模型可更加准确地描述分离过程中出现的二次夹带现象。     

半纤维素小分子衍生糖分离纯化研究进展

以低聚糖为代表的各类半纤维素小分子衍生糖具有特殊的生物学功能,其制备的关键步骤之一是分离纯化。本文总结了半纤维素小分子衍生糖种类及其制备方法,重点对现有分离纯化方法进行了综述和分析,相关问题的探讨对于高温液态水法制备半纤维素小分子衍生糖具有重要参考价值。     

分液热泵空调系统的制热性能研究

随着热泵空调的普及,热泵空调的能耗占比不断增大,其节能问题成为了关注焦点。换热器对系统性能有着重要的影响,如何通过改进换热器来提升系统性能则成为了研究的热点。其中分液冷凝器作为一种新型的换热设备,能对系统制冷性能产生积极影响。但热泵空调系统在制热工况下,分液冷凝器变成气液分离式蒸发器,其系统制热性能尚未可知。通过实验研究,调整毛细管长度和制冷剂充注量,发现在国家标准工况下分液热泵空调系统的最大制热量比原系统高4.50%,C OP比原系统高7.93%,所对应的毛细管长度为700 mm,制冷剂充注量为700 g。且制冷剂过充注的情况下,分液热泵空调系统的制热性能比较稳定。     

离心泵叶片两相流边界层分离点移动控制

为确定最佳边界层分离点位置以提高泵的使用寿命和效率,给出了在一定浓度下以固体颗粒沿表面滑移为特征的离心泵叶片主动面固液两相流边界层模型。依据边界层内的速度分布得到边界层分离点的理论界限值,再根据叶片型参数Λj和固相扰动系数Kψ来估算边界层分离参考点的位置,最后通过调整叶片形状,将叶片沿程段内分离参考点的位置移向叶片的出口端。试验验证了分离参考点越靠近叶片的出口端,泵的测试性能越好。     

静止液体中浸没垂直导管口气泡形成实验

利用高速摄像技术研究气流通过浸没垂直导管口在液体中形成气泡的机理及其行为规律,分析导管内径、气体流量、导管口浸没深度和导管外径对气泡脱离直径的影响。结果表明:在导管内径分别为7、10和14 mm,气体流量在0~450 mL/s的条件下,气泡脱离直径随导管内径和气体流量的增加而增大;在浸没深度为0.05~1 m的条件下,导管口浸没深度对气泡脱离直径的影响很小可以忽略;当气体流量在100 mL/s以上,导管内径为10 mm、导管外径为14~26 mm时,随着导管外径的增加,气泡脱离直径减小。     

二氧化碳捕集技术进展

CO2是主要的温室气体之一,据统计,1965~2011年全球CO2年排放量从117×108t增长到340×108t,46年间增长了近2倍,年均增长率2.35%,累计排放量达1×1012t以上。预计到2030年,全球CO2年排放量将达到427×108t。化学吸收法是目前工业上捕集CO2的主要手段,主要包括Econamine FGSM工艺、HICAP+TM工艺、DXMTM工艺、KM-CDR工艺、Cansolv CO2捕集工艺、西门子捕集工艺、可再生溶剂吸收工艺、Hitachi技术、Praxair技术、两步闪蒸工艺、CESAR工程工艺和Toshiba工艺等,化学吸收法的溶剂主要是有机胺。虽然有机胺化学吸收法是最有效、最常用且较为经济的CO2捕集方法,但由于有机胺水溶液具有一定的挥发性,也会导致对CO2的吸收能力下降、排放的胺对环境产生一定危害、有机胺腐蚀设备以及由此产生的维护问题等。其他工艺还有膜分离工艺、熔融碳酸盐电化学分离工艺、生成CO2水合物、酶基吸附工艺以及离子液体捕集工艺等,但这些工艺均处于实验室研究阶段。     

H2 permeation and its influence on gases through a SAPO-34 zeolite membrane

This work analysed the permeation of binary and ternary H₂-containing mixtures through a SAPO-34 membrane, aiming at investigating how hydrogen influences and its permeation is influenced by the presence of the other gaseous species, such as CO₂ and CH₄. We considered the behaviour of various gas mixtures in terms of permeability and selectivity at various temperatures (25–300 °C), feed pressures (400–1000 kPa) and compositions by means of an already validated mass transport model, which is based on surface and gas translation diffusion. We found that the presence of CO₂ and CH₄ in the H₂-containing mixtures influences in a similar way the H₂ permeation, reducing its permeability of about 80% compared to the single-gas value because of their stronger adsorption. On the other hand, H₂ promotes the permeation of CO₂ and CH₄, causing an increment of their permeability with respect to those as single gases. These combined effects reflected in interesting selectivity values in binary mixture (e.g., CO₂/H₂ about 11 at 25 °C, H₂/CH₄ about 9 at 180 °C), which showed the potential of SAPO-34 membranes in treating of H₂-containing mixtures.     

Optimization of liquid–liquid phase separation characteristics in the Bunsen section of the sulfur–iodine hydrogen production process

In order to optimize the sulfur–iodine thermochemical cycle, a series of experiments were conducted to investigate the separation characteristics of the liquid–liquid phase in the H₂SO₄/HI/I₂/H₂O quaternary solution produced by Bunsen reaction. The effects of the solution composition in the feed and the operating temperature on the separation characteristics were analyzed to determine the preferable operating conditions in the Bunsen section. The increases in both the iodine content and the operating temperature improved the separation characteristics of the liquid–liquid phase when the occurrence of secondary reactions was neglected. The amount of impurities in both phases obviously decreased as the iodine content increased. The effect of the iodine content was more significant relative to that of the operating temperature. The optimal operating conditions were proposed to achieve the concentrations of HI in the HIx phase in excess of the azeotropic composition.     

浑水进口位置对分离鳃的水沙分离效率的影响

为探明浑水进口位置对分离鳃水沙分离效率的影响,对分离鳃和普通管开展动水循环条件下7种不同浑水进口位置的水沙分离试验。研究结果表明,分离鳃的水沙分离效率均比普通管高,不同浑水进口位置的水沙分离效率是普通管的1.23～3.87倍;当浑水进口位置距离分离鳃底部480、580、760mm时,水沙分离效率随时间的变化规律包括缓慢增大、快速增大及缓慢增大三个阶段,而其他工况下仅有缓慢增大阶段;浑水进口位置距离分离鳃底部为760mm时,水沙分离效率最高,其值为34.12%。