液体中气泡上浮与传质过程的耦合模型

针对液体中气泡上浮与传质这一非稳态、强耦合过程,分析气泡的受力情况,考虑到非恒定Basset力的影响,得出了气泡瞬态加速度模型;利用绕球流动传质边界层模型,并引入非平衡传质理论,构建了气泡的瞬态非平衡传质模型;进而依据气泡质量变化率将两模型耦合,以此构建了完整描述这一过程的耦合模型。计算实例表明,Basset力对难溶性气泡的运动过程无明显影响,但对易溶性气泡影响显著;传质条件则对两类气泡都具有重要影响,且该模型中引入非平衡传质理论后,计算值与难溶性气泡的实验结果吻合更好。     

气泡在热液相介质中上升时的传热与传质

本文对气泡在热液相介质中上升时的传热与传质进行了分析,建立了数学模型,并进行了数值解,其结果可以说明气液相界面蒸发的特征。本文还通过实验对理论模型进行了验证。     

剪切稠化流体内气泡上浮运动特性

剪切稠化流体是一种典型的非牛顿流体,研究气泡在其中的运动特性对优化设备结构、提高反应效率具有重要意义。文中采用流体体积(VOF)法,通过改变Gallilei数(Ga)、E?tv?s数(Eo)与流变指数(n),对牛顿流体(n=1)及剪切稠化流体(n>1)内气泡的形状、尾涡、终端速度和气泡周围液相黏度分布的变化进行了深入的数值研究。结果表明:气泡变形程度和尾涡尺寸随着Ga数或Eo数的增大而增加;剪切稠化效应会阻碍尾涡的形成,减小气泡的尾涡尺寸;气泡周围剪切速率的差异会导致气泡上方及尾部产生高黏度区域,该高黏度区域会随剪切稠化效应的增加而增大;气泡终端速度随Ga数的增大或流变指数n,Eo数的减小而增大。     

盘式连续干燥器的传质传热模型

建立了盘式连续干燥器内加热盘面物料的传质模型,给出了干燥器内料环高度、盘面积料量及干燥时间的计算方法.应用颗粒传热理论和扩散理论,导出了每道料环的传热计算公式,由该迭代公式可逐步计算出每道料环的出料温度、出料湿含量及干燥速率.扩散理论中的惟一经验参数——搅拌参数N_mix,在本模型中可由不同进料工况下的多组实验数据加以确定.最后给出了应用该模型进行计算的实例,结果表明,理论计算值与实测值吻合较好,误差一般在20%以内.     

耦合传质的羰基化固定床反应器传热模拟分析

固定床反应器中进行强放热反应时, 反应器的热点温度对操作参数变化敏感,容易引起飞温,导致转化率下降,影响催化剂寿命。为强化羰基化固定床反应器内热质传递与化学反应的协同性,建立考虑颗粒内扩散影响的羰基化固定床反应器拟均相一维传热模型,考察操作参数对床层热点温度、反应转化率、床层温升的影响。不仅体现传热传质和反应的协同作用,而且影响关系明晰、求解方便。为保证反应转化率,本实验条件下确定催化剂颗粒直径小于等于1.5 mm。反应器入口温度/冷却剂油温既要满足床层热稳定性需求,又要使反应转化率和床层温升都在合理范围内。模拟结果表明在床层入口温度升高的同时,可通过降低冷却剂油温获得良好的反应转化率和较小的床层温升。在此基础上,考察入口环氧乙烷浓度对反应转化率和床层温升的影响。本研究可为固定床反应器满足转化率要求、床层合理温升而选择催化剂颗粒直径、床层入口温度、冷却剂油温和床层入口浓度等操作参数提供计算依据。     

吸湿多孔介质冷冻干燥传质传热模型

本研究在作者提出的吸附—解吸平衡关系的基础上,建立了一个全新的考虑吸湿效应的多孔介质冷冻干燥数学模型。模型用有限差分法进行求解,并带有一个移动边界,以模拟介电材料辅助的微波冷冻干燥过程。介电材料选用碳化硅（SiC）,原料液为脱脂奶。模拟结果表明：介电材料能够有效强化微波冷冻干燥过程。在典型操作条件下,介电材料辅助的微波冷冻干燥所用的时间比普通微波冷冻干燥减少33.1%。当料液中固体含量较低或者固体产品的损耗因子较小时,介电材料对微波加热的效果不明显。基于冰饱和度、温度和水蒸气浓度的分布,本文分析了干燥过程中的传质传热机理,并对干燥速率控制因素进行了讨论。     

固定床吸附过程传热传质耦合影响数值模拟

引言多孔介质中物质传递与热量传递相互影响,这种现象最早由Soret和Dufour提出[1].由温度梯度作用产生的传质效应称为Soret效应(热附加扩散效应),它代表由温度场的不均匀性而导致的传质现象;由浓度梯度作用产生的传热效应称为Dufour效应(扩散附加热效应),它代表由浓度场的不均匀性而导致的传热现象.     

结晶垢结垢过程的传热传质模型

通过对结晶垢结垢过程传热传质机理的分析,证明了垢层表面温度随时间的变化会对结垢过程产生重大影响.据此提出了考虑垢层表面温度变化的描述结垢过程的传热传质模型.对恒壁温和恒热流条件下的结垢过程进行了详尽的分析和讨论.结果表明,对恒壁温情况必须考虑垢层表面温度随时间的变化,这一变化是导致结垢过程渐近特性的重要原因之一;而对恒热流情况,垢层表面温度随时间的变化很小,可以忽略它所带来的对结垢过程的影响.与实验数据比较表明,模型预测是正确可靠的.     

非热平衡多孔介质内反应与传热传质耦合过程

采用局部热不平衡假设,对发生强吸热化学反应的多孔介质体系建立了反应与传热、传质耦合问题的数学模型,采用Ergun-Forchheimer-Brinkman方程描述多孔介质中的流体流动.运用交替方向隐式(ADI)方法对模型离散求解,并采用文献中的实验数据对模型进行验证.计算了不同条件下颗粒物料层内气体和固体骨架的温度场、产物气体浓度场以及固体转化率分布,以得到多孔介质体系内固有化学反应时的传热、传质规律.结果表明,不能忽略固体骨架与流体间的温度差.入口渗流速度、入口气体温度以及固体颗粒尺寸是影响系统反应特性的重要参数.研究结果对具有强吸热反应的固定床反应器的设计和运行具有一定的参考作用.     

传质与反应耦合的乙烯氧化反应器模型与分析

以乙烯氧化生产乙醛的外循环鼓泡塔反应器为对象,建立了传质和反应耦合的数学模型,该模型为刚性常微分方程组,采用Gear算法求解。通过用散热率参数对初始模型进行修正,使模型计算值与工业生产数据基本一致,尤其是汽相中水的流率计算更加准确。对影响反应器操作因素的模拟分析表明,pH值、钯浓度、液体循环量、系统压力的增加均能提高乙烯转化率,而总铜浓度的增加则降低乙烯转化率。所建立的模型和模拟方法及计算结果对于乙醛工业生产过程的扩能改造具有指导作用。     

方腔内耦合传热传质非对称流动数值模拟

对带有质热源的方腔内流体传热传质进行数值研究。针对不同Ra、Nc、Sr和Df,探究对称方腔内流体传热传质的分岔特性。结果表明：存在临界Ra_c使流体流动形态发生转变,当Ra<Ra_c时,流体流线、温度场和浓度场对称分布;当Ra>Ra_c时,流体发生偏斜。增大浮升力,流体更易发生分岔现象。增强Soret和Dufour效应可增强传热对称性并增大流体发生分岔的临界Rayleigh数。     

计及气泡诱导与剪切湍流的气泡破碎、湍流相间扩散及传质模型

在以鼓泡塔为代表的气液鼓泡流动中,存在着气泡诱导湍流（BIT）和剪切湍流两种湍流机制,并且二者在不同的时间、空间范围内既相互竞争又共同作用。受制于BIT动能能谱的形式和特性不够完整清晰,过去的研究中关于BIT如何对气泡破碎聚并、相间作用力、相间传热传质等相间相互作用过程产生影响的结论比较模糊。因此,本文在具有波数κ^-3特性的BIT能谱的基础上,提出了在不同工况下考虑BIT与剪切湍流共同作用的研究思路。研究结果表明,考虑两种湍流机制的气泡破碎模型和湍流相间扩散模型对BIT在整体或局部占据不同程度主导地位的情况,都能很好地捕捉气液鼓泡流动的动力学特性,为进一步准确揭示气液相间传质过程的内在机理提供了基础。     

运用类比法讲授传热与传质

化工原理是高等学校化工、轻工类专业的主干课程,其中的动量传递、质量传递与热量传递等单元操作,由于传递规律具有类比性,故可将相对简单且较成熟的动量传递的研究成     

筛板上气泡群的传质

本文采用不稳态解吸平均浓度法研究筛板上液相体积传质系数.该方法不需要测定复杂的混合参数,方法简单,结果可靠.实验是在直径为142mm的筛板塔内进行CO_2的解吸,研究了孔径、开孔率、空塔气速、清液高度和液体性质对液相体积传质系数的影响.根据气泡直径分布密度函数,导出了气泡群传质模型,并用以关联实验结果,得到:(?)=3.64×10~(-2)(?)~(0.24)Fr~(-0.55)ε_g/(1-ε_g)(?)关联式与实验数据吻合较好.     

同时考虑传热和传质因素的降速干燥模型

从传热和传质微分方程出发，采用积分近似法，求得了降速干燥速率的计算公式，从中可以很方便地讨论各因素对干燥过程的影响。     

析气界面上气泡滑移促进的传质模型探索

本文在充分研究析气界面上气泡行为的基础上，根据界面上析出气泡的动力学行为，结合界面附近流体及相间传质理论。导出了气泡滑移促进的传质模型     

用单元胞模型数值模拟气泡群中气泡的运动

用数值方法模拟了气泡群中Reynolds数为50的气泡的运动,以单元胞模型体现气泡群中气泡间的相互作用。数学模型用完全的流体力学方程、以流函数-涡度为变量来描述变形气泡周围的液体流动,控制方程在贴体正交坐标系中、以有限差分法离散后数值求解。模拟结果表明,气含率对气泡阻力系数和气泡偏心率有很大的影响,与理论分析较符合。但单元胞模型预测的阻力系数与基于爬流中球形气泡的理论值相比,在数值上偏高很多。采用无剪切为外边界条件比用无涡度为外边界条件的模型预测更接近理论公式。预计单元胞模型经进一步改进后可成为处理气泡群的有效工具。     

蒸馏过程冷凝器的传质传热

<正> 在纯碱生产中,母液的蒸氨效果,在很大程度上取决于冷凝器的工作效率。目前,采用的冷凝器是列管式的设备,它是由水平管束,塔圈等组成的,母液走管内,蒸汽混合气走管间。母液加热时,部分二氧化碳析出,则液体中的混合气气泡要在管道上部形成气带,因而造成有效传热面减少,或者形成气塞,使部分管道内液体流动困难,有时甚至堵塞。     

叉流热源塔传热传质模型的建立及实验验证

热源塔作为新型的热质交换设备,在热源塔热泵机组运行过程中起着重要作用。其在冬季运行时从空气中吸收热量,为热泵机组提供低品位热量。热源塔与冷却塔在传热传质上存在一定异同点,指出了冷却塔与热源塔在传热传质上存在热阻、液体物性、潜热换热量比例、循环水/液体流量、飘液对系统的影响、热量传递方向和换热量大小等方面的差异。根据热源塔与冷却塔差异建立叉流热源塔传热传质数学模型,并采用实验验证模型的准确性。结果表明叉流热源塔潜热百分比低于35%,模型结果与实验结果相比换热性能误差低于10%,该模型能够较为精确地对叉流热源塔换热性能进行模拟。     

运动气泡近界面浓度场的激光测量及其传质特性的研究

<正>1引言迄今为止,有关两相流气泡的传质研究已有大量报道[1-4]。这些研究均是一种黑箱式的研究方法,着眼于宏观现象的观测、分析及回归,无法从机理上展示各种宏观传递现象的差异及其内在本质,固而其研究结果均带有很大的经验性和局限性。 随着化学工程基础理论研究的深入发展,需要进一步了解运动气泡逼近界面处浓度场的变化与分布。特别是由于运动气泡的特殊性,气泡在上升过程中要发生变形[5],形成泡前区及尾涡区,在这两个区域内,界面阳近动力学特性及浓度场特性有很大差异,这就需要在更深的层次上研究这种微观差异。