海藻酸钠-醋酸纤维素复合薄膜的制备及除湿性能测试

为提高膜式全热交换器的除湿效率,以海藻酸钠为表面活性层,醋酸纤维素膜为支撑层,氯化锂为亲水添加剂制备了一种新型除湿复合膜。测试了复合膜的水蒸气透过量和水溶性,对薄膜结构进行表征及分析了应用复合膜的全热交换器的传质系数。研究结果表明:复合膜的水蒸气透过量随氯化锂含量增加而高达4.42×10~(-5)g·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1),是无氯化锂复合膜的1.56倍,商用纸膜的2.63倍。表面活性层水溶性介于18.29%~28.55%之间,具有一定的防水耐水性。热重曲线表明通入55℃干燥空气复合膜可实现再生,红外光谱图显示出海藻酸钠为复合膜引进大量亲水性羟基。最后,将复合膜应用到全热交换器中,并与商用纸膜换热器在传质系数上进行了分析比较。     

海藻酸钠-醋酸纤维素复合薄膜的制备及除湿性能测试

为提高膜式全热交换器的除湿效率,以海藻酸钠为表面活性层,醋酸纤维素膜为支撑层,氯化锂为亲水添加剂制备了一种新型除湿复合膜。测试了复合膜的水蒸气透过量和水溶性,对薄膜结构进行表征及分析了应用复合膜的全热交换器的传质系数。研究结果表明：复合膜的水蒸气透过量随氯化锂含量增加而高达4.42×10^-5g·m^-2·s^-1·Pa^-1,是无氯化锂复合膜的1.56倍,商用纸膜的2.63倍。表面活性层水溶性介于18.29%~28.55%之间,具有一定的防水耐水性。热重曲线表明通入55℃干燥空气复合膜可实现再生,红外光谱图显示出海藻酸钠为复合膜引进大量亲水性羟基。最后,将复合膜应用到全热交换器中,并与商用纸膜换热器在传质系数上进行了分析比较。     

空气除湿用抗菌透湿复合膜的制备

为提高膜式全热交换器的除湿性能并使膜具备抗菌性能,以Li Cl为亲水添加剂,Ag NO3为抗菌剂,添加到聚乙烯醇（PVA）水溶液中制成铸膜液,以聚丙烯（PP）膜为支撑层,制备了一种抗菌透湿复合膜。搭建了薄膜透湿性测量平台,测试了复合膜的水蒸气透过量,对复合膜的抗菌性进行了检测。结果表明,复合膜的水蒸气透过量随Li Cl含量的增加而增加,Li Cl含量为5%的复合膜是不含Li Cl复合膜的1.79倍,是商用纸膜的2.67倍。加入Ag NO3后薄膜的透湿性没有明显变化,抗菌实验结果显示,复合膜对表皮葡萄球菌、大肠杆菌有抗菌作用,对表皮葡萄球菌的抗菌作用更强。     

硅橡胶复合膜用于渗透蒸发的膜传质动力学(Ⅰ)膜面上的对流传质

利用自制的硅橡胶平板复合膜对低浓度乙醇水溶液进行渗透蒸发分离乙醇实验 ,研究了过程的传质动力学。基于液 -膜的串联传质阻力模型 ,通过实验测定了膜的总传质系数 ,采用对比差值方法将总传质系数拆分为膜面上的液膜传质系数和膜内的扩散传质系数两部分 ,分析了液相边界层阻力和膜扩散阻力对总传质系数的影响。特别针对膜面上液体流动状况对膜传质的影响进行了探讨 ,得出了液膜传质系数与Reynolds数及温度的关联式。     

PDMS/PS复合膜的渗透蒸发性能的研究

制备了高性能的PDMS/PS复合膜,可将水溶液中苯的浓度由0.2～0.8×10-3kg·kg-1浓缩至70%～96%(质量分数),膜的渗透通量为0.10～0.4 kg·m-2·h-1,分离因子可达到20 000;通过渗透蒸发实验,考察了料液浓度、料液流速、料液温度和膜下游压力等操作条件对PDMS/PS复合膜渗透蒸发性能的影响;考察了活性层厚度和基膜结构分别对活性层传质阻力、基膜传质阻力的影响.并确定总传质阻力与活性层厚度的关系式和基膜传质阻力的经验公式.在此基础上得到了渗透蒸发的传质模型,计算结果与实验结果符合良好.     

硅橡胶复合膜用于含酚水溶液渗透萃取传质过程

以苯酚为模型污染物,以氢氧化钠溶液为萃取液,利用平板复合膜［聚二甲基硅氧烷（PDMS）/聚偏氟乙烯（PVDF）］构造渗透萃取体系,系统地研究了该体系渗透萃取含酚水溶液的传质过程与特性。探讨了料液与萃取液的浓度及流量、运行温度等操作条件及活性层厚度对渗透萃取传质性能的影响。结果表明,pH>13时,总传质系数K_ov不随萃取液流量及浓度变化而变化;苯酚的液膜传质系数kf与膜面流动Reynolds数Re^0.46呈正比,传质通量与温度符合Arrhenius方程。在苯酚初始浓度5.0～15.0 g•L^-1范围内,K_ov为定值。活性皮层厚度为4、6、8 μm的膜扩散传质系数分别为15.0×10^-7、9.9×10^-7及7.5×10^-7m•s^-1（323.2 K）,较均质膜提高了2～4倍。苯酚在复合膜中的传质仍属膜阻控制的传质。     

聚偏氟乙烯/聚二甲基硅氧烷渗透气化膜在丁醇分离中的应用

通过相转化法制备PVDF多孔支撑膜,在其上涂覆致密的PDMS分离层制备得到PVDF/PDMS复合膜,用于丁醇的分离纯化。以丁醇水溶液为原料液,流速为1.6 L·min-1,丁醇浓度为15 g·L-1,温度为37℃时,PVDF/PDMS复合膜的总通量为158.2 g·m-2·h-1,分离因子为17.3。向丁醇水溶液中按丁醇:丙酮:乙醇比例为6:3:1添加丙酮和乙醇模拟发酵液,PVDF/PDMS复合膜的总通量升高到189.5 g·m-2·h-1,分离因子降低到14.8。进一步考察了以丙酮-丁醇-乙醇(ABE)发酵液为原料液的渗透气化膜分离性能,发酵液中不存在菌体时,PVDF/PDMS复合膜的总通量和分离因子分别为120.2 g·m-2·h-1和19.7,而菌体存在时,复合膜的总通量和分离因子分别为122.1 g·m-2·h-1和16.7。与PDMS均质膜相比,PVDF/PDMS复合膜在丁醇分离过程中的分离性能有了显著的提升,具有潜在的应用价值。     

Zn-BTC/MoS2复合二维膜构筑及有机溶剂纳滤性能研究

尽管最近兴起的二维膜材料相较于传统的聚合物基膜材料呈现出明显提升的分离性能。但是二维膜中分子传质需要经过层层堆积的二维通道,传输路径较长,限制了二维膜渗透通量的进一步提升。提出用一维金属有机框架纳米线来调控二维膜实现通量提升,同时不降低分离能力。该策略的实现是通过Zn-BTC纳米线插层MoS₂层级膜,制备了Zn-BTC/MoS₂复合膜。该复合膜的有机溶剂通量比MoS₂二维膜提高了2~6倍,丙酮渗透通量高达3562 L·m^-2·h^-1·bar^-1。同时该复合膜保持了与MoS₂膜同等优异的筛分能力,对于尺寸大于0.42 nm的染料分子,可以实现100%截留。     

PVDF-pDOPA复合膜应用于MBfR稳定性研究

针对膜生物膜反应器(MBf R)中研究中疏水性微孔膜存在的生物亲和性差,氧传质能力不足等问题,采用自聚合法以左旋多巴为单体对自制疏水性聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜进行表面改性,制备适用于MBf R技术的新型疏水性中空纤维复合膜(PVDF-pDOPA复合膜),结果表明,复合膜氧总转移系数KLa由0.95×10~(-2) min~(-1)提升到1.61×10~(-2)min~(-1),接触角由75°下降到42°,复合膜的氧传质性能、亲水性能得到显著改善。复合膜经超声后仍然具有很好的亲水特性;分别超声10、20和30 min时,极限气体通量是原膜的约2倍;KLa分别衰减了4.89%、9.76%和12.20%,但KLa仍为原膜的1.64、1.55、1.51倍,其氧传质性能仍优于原膜,表明PVDF-pDOPA复合膜具有良好的稳定性。     

纳米SiO_x对壳聚糖膜透氧透湿可调性的研究

为了探究纳米SiOx对壳聚糖复合膜透氧和透湿的影响,采用共混法制备了不同纳米SiOx添加量的壳聚糖复合膜,并用红外(IR)和透射电镜(TEM)对复合膜的结构进行表征,同时考察复合膜中不同添加量的纳米SiOx对猕猴桃呼吸强度和失重率的影响。结果表明,当纳米SiOx添加量分别为0.01、0.03、0.05 g·(100 mL)-1时,纳米SiOx/壳聚糖复合膜的O2透过系数分别为32.61、24.89、31.48 mg·cm-2·d-1,水蒸气透过系数分别为91.68、73.62、85.35 mg·cm-2·d-1。特别是当纳米SiOx添加量为0.03 g·(100 mL)-1时,纳米SiOx/壳聚糖复合膜的O2透过系数及水蒸气透过系数达到最低,分别较壳聚糖单膜降低了34.40%和22.85%,猕猴桃呼吸高峰延迟了7 d。实验结果证实通过控制纳米SiOx的添加量,可以调节复合膜的透氧量和透水量,并能有效抑制采后呼吸,提高猕猴桃的保鲜效果。     

螺旋折流板菱形翅片管换热器的传热与流阻性能

引　言近年来的研究[1～ 6] 表明 ,螺旋折流板换热器的螺旋折流板使流体在壳侧呈连续柱塞状螺旋流动(即 plug流 ) ,不会出现传统折流板换热器内的流动“死区” ,并且由于旋流产生的涡与管束传热界面边界层相互作用 ,使湍流度大幅度增强 ,有利于提高壳侧传热膜系数 .PStehlik等[2 ] 对螺旋折流板换热器进行研究得出 ,相同条件下与传统弓形折流板换热器相比 ,换热器的传热系数提高 1 8倍 ,流动阻力降低 2 5 % .陈世醒等[6] 研究发现 ,对于水这样的低黏度流体 ,相同流量单位压降的壳程对流传热系数 ,螺旋折流板换热器约为普通弓形折流板换热器…     

惰性粒子流化床中的悬浮液干燥

用惰性粒子流化床干燥器对混凝土外加剂等5种物料进行了干燥实验研究，提出了计算体积传热系数的关联式．实验结果表明，由于惰性粒子的存在，强化了传热传质，体积传热系数可达3000W·m~(-3)·K~(-1)，但是，床层压力降较高．干燥强度（以蒸出水计）可达50～60kg·m~(-3)·h~(-1)，热效率30％～43％，若提高热风进口温度，后两项指标还可提高.     

降低再热能耗的空调热回收系统分析

为降低一次回风全空气空调系统空气处理机组再热能耗,提出两种改进空调热回收系统,分别是混风热回收系统和新回风热回收系统。基于空调系统空气处理流程的分析,结合热力学第一定律、空气处理机热质传递方程,建立了这两种空调热回收系统能耗的计算模型。在此基础上,以昆明地区为例,考察了空调室外新风参数、空调区域热湿比、新风量及送风量等主要因素对热回收系统能耗与效率的影响,并与常用回风热回收系统和一次回风系统进行了比较。研究结果表明,在温和地区采用新提出的两种热回收系统均比一次回风系统节能60%左右,消除了一次回风全空气系统存在的“冷热抵消”现象;新提出的两种热回收全空气系统能有效减少换热器初投资,缩短热回收设备投资回收期。     

Experimental research on convection–condensation heat transfer characteristics and sootblowing operation strategy of waste heat recovery heat exchanger for dryer exhaust

Abstract

In this study, air/water vapor mixture with ash particles was used to simulate actual dryer exhaust gas. An experimental study of the convection–condensation heat transfer characteristics of air/vapor mixtures with ash particles across horizontal tube-bundles was conducted under various water vapor mass fractions and concentrations of ash particles. The variation of convection–condensation heat transfer coefficient with time presented four different types, as follows: almost did not change with time; decreased first, then reached stable values; decreased continuously in the experimental time; and decreased rapidly, decreased slowly, and decreased rapidly, with potential to increase again. In general, the convection–condensation heat transfer coefficient decreased with increasing concentration of ash particles and increased with increasing water vapor mass fraction. The reducing effect on the convection–condensation heat transfer coefficient by ash deposition would be weakened by increasing the water vapor mass fraction, but the heat exchanger would be blocked further easily by increasing the concentration of ash particles. Then, a distribution diagram was drawn to present different types of convection–condensation heat transfer curves under various working parameters. Sootblowing operation strategies were proposed under different working conditions to provide reference for the actual operation of the waste heat recovery heat exchanger for dryer exhaust.     

锯齿翅片的传热与阻力性能试验

在风洞试验台上对16种不同结构参数的板翅换热器中使用锯齿翅片进行了传热和流动阻力性能试验,分析比较了翅片间距和翅片长度对其表面对流传热系数和空气阻力性能的影响。同时通过对16种翅片的244个试验数据点进行多元回归和F显著性检验,获得了j因子和f因子的经验关联式。在Re=500～7500范围内,经验关联式的最大误差范围为±10%,绝对平均偏差分别为4.2%和5.3%。     

湿工况下平翅片传热传质实验与数值模拟

研究了湿工况下2排错列平翅片管换热器,迎面风速在0.77～3.06 m·s^-1范围内的传热特性：潜热换热量先是随迎面风速的增加而增加,当迎面风速增加到一定值后,潜热换热量受迎面风速的影响很小;与干工况相比,湿工况下空气侧的对流换热系数有所增加。在实验研究的基础上,为降低数值求解的难度,引入了“壁面反应”来模拟水蒸气在冷壁面的相变传热、传质过程,建立了湿工况平翅片管换热器空气侧三维传热、传质的简化模型。得到了湿空气的温度分布及水蒸气组分分布,并用场协同理论就迎面风速对传热、传质的影响进行了分析。将数值计算的结果与实验数据进行了对比,两者吻合很好。     

Modeling Superheated Steam Vacuum Drying of Wood

Abstract

A two-dimensional mathematical model developed for vacuum-contact drying of wood was adapted to simulate superheated steam vacuum drying. The moisture and heat equations are based on the water potential concept whereas the pressure equation is formulated considering unsteady-state mass conservation of dry air. A drying test conducted on sugar maple sapwood in a laboratory vacuum kiln was used to infer the convective mass and heat transfer coefficients through a curve fitting technique. The average air velocity was 2.5 m s^?1 and the dry-bulb temperature varied between 60 and 66°C. The ambient pressure varied from 15 to 11 kPa. Simulation results indicate that heat and mass transfer coefficients are moisture content dependent. The simulated drying curve based on transfer coefficients calculated from boundary layer theory poorly fits experimental results. The functional relation for the relative permeability of wood to air is a key parameter in predicting the pressure evolution in wood in the course of drying. In the case of small vacuum kilns, radiant heat can contribute substantially to the total heat transfer to the evaporative surface at the early stages of drying. As for conventional drying, the air velocity could be reduced at the latter stage of drying with little or no change to the drying rate.     

三维翅片管外螺旋流动传热强化

流体在螺旋隔板换热器的壳程类似于塞状流流动,几乎没有返混和流动死区.在相同压降下,其传热系数比普通的弓形隔板换热器高得多.以润滑油作为实验介质,研究了润滑油在螺旋隔板单管换热器的壳程传热和压降性能,并与光滑管进行了性能对比.采用Wilson图解法分别分离出了螺旋隔板花瓣管和光滑管单管换热器的管程传热系数,并计算出各自的壳程传热系数,壳程传热系数相对误差为±3％.实验结果表明,在相同Reynolds数下,螺旋隔板花瓣管单管换热器的Nusselt数和压降Δp分别是螺旋隔板光滑管单管换热器的2～2.7倍和1.3～1.4倍.与螺旋隔板光滑管单管换热器相比,螺旋隔板花瓣管单管换热器的传热性能的提高远高于压降的提高,证明在螺旋流条件下,花瓣管具有很好的传热强化性能.     

定-转子反应器传热特性

采用蒸汽-水体系,在转子转速为400～1400 r·min^-1、水流量为0. 1～0. 5 m³·h^-1、蒸汽充足的实验条件下,研究了定-转子反应器(RSR)的传热特性,初步考察了操作参数对RSR液体分布的影响。实验结果表明：总传热系数随着转速的升高而增大,随着液量的增加而增大但增幅减小。小流量（0.1～0.3 m³·h^-1）与低转速（400 r·min^-1）时,温升不均,表明液体分布不均。最后采用因次分析法推导出定-转子反应器总传热系数关联式,且进行了统计检验,所得关联式与实验数据拟合较好。     

高温煅烧石油焦排料过程余热回收

为了实现煅烧石油焦在排料过程中余热的高效回收利用, 本文利用自行搭建的高温煅烧石油焦余热回收试验系统, 研究了煅后焦当量排料速度、换热管类型、换热器当量入口流速等参数变化对余热回收性能的影响规律。试验结果表明:利用余热回收换热器既可实现煅后焦余热的高效回收, 平均余热回收效率为78.9%, 又能实现煅后焦的均匀冷却, 温度不均匀系数仅为0.0757;随着煅后焦当量排料速度的增加, 内换热器和外换热器的传热系数均逐渐增加, 余热回收效率先增加后降低;翅片型换热器比光管型换热器的换热性能明显提高, 余热回收效率提高了7.4%, 同时换热器出口处煅后焦的温度不均匀系数减少了32.6%;随着当量入口流速的增加, 外换热器和内换热器的传热系数均逐渐增加。