基于滴膜共存理论热虹吸管冷凝段传热模型

引入滴膜共存冷凝传热理论分析管内存在滴状冷凝的热虹吸管冷凝段传热,将热虹吸管冷凝段传热表示为滴状区和膜状区传热之和建立传热模型。滴状区,以Rose冷凝传热模型计算单个液滴的传热,基于随机分形理论建立了液滴的空间和尺度分布函数,进而求解整个滴状区的热通量。膜状区,根据Nusselt竖壁层流膜状凝结理论进行热通量的计算。通过沟流级别计算滴状区和膜状区的面积比率,从而建立滴膜共存冷凝传热模型。传热模型计算结果与实验结果较为吻合,能够反应热管冷凝段传热本质。     

F22裂解制TFE工艺本质安全—急冷降温非稳态分析

利用热量动态平衡方程,分别以裂解气、冷却水及气相空间为研究对象,建立四氟乙烯(TFE)裂解气急冷器非稳态数学模型。结果表明在升压阶段,裂解气出口温度短时间迅速降低后保持稳定,急冷器压力经历2036s后缓慢增加到稳压控制压力0.35MPa。稳压阶段,逐渐开启气体出口阀门,并保持最大气体出口流量运行,裂解气出口温度、冷却水温度和急冷器压力出现短时波动后随时间缓慢降低。采用模糊综合评价指数模型对急冷器非稳态过程进行本质安全量化分析,得到急冷器非稳态过程本质安全度曲线图,在升压和稳压初期,急冷器本质安全度分别有最低点和小幅度波动,但总体仍处于较高的水平,稳压阶段较升压阶段更加安全。     

冷却表面影响高湿气流局部凝雾及成膜现象

采用气液两相湍流k-ε模型,通过引入局部冷凝推动力实现两相传热传质的耦合,对冷表面作用下高湿气流的冷凝过程进行了模型研究,并应用CFD方法对模型进行了数值模拟.对恒壁温冷凝管外混合气体在环形空间湍流冷却冷凝的温度分布、湿度分布及其凝雾区间分布的模拟结果显示,凝雾的产生受蒸汽过饱和度控制,而其分布受过程传热推动力影响.基于体系整体不饱和、局部过饱和的热力学非平衡状态,冷凝区间前端主要发生雾状冷凝,在x*＝0.7附近,随着凝雾在冷表面上逐渐积聚成膜,凝雾过程过渡为膜状-雾状冷凝协同作用.相同工况下,由本模型计算得到的冷凝量与高湿气流冷却冷凝现场实验数据的相对误差为±9%,验证了本文的模型与数值模拟.     

引入液固界面效应的滴状冷凝传热模型

针对液固界面相互作用对滴状冷凝传热的影响,以Rose滴状冷凝传热模型为基础,考虑接触角、脱落直径对冷凝传热的影响,对滴状冷凝过程中液滴空间序列上的构象,作时间序列上的重构,建立了包含液固界面效应的滴状冷凝传热模型.模型计算结果表明液固表面自由能差越大、接触角滞后越小则越有利于冷凝传热.为滴状冷凝文献数据间存在差异的原因提供了一个新的解释,即液固界面效应的影响.模型可计算得到在不同界面条件下的不同传热结果,模型计算结果与Rose实验值以及本文滴状冷凝传热实验较为吻合.     

BOG再冷凝处理工艺模拟与改进

以国内某LNG接收站BOG再冷凝处理工艺为研究对象,建立了LNG接收站内BOG再冷凝处理工艺模型,对BOG再冷凝工艺流程进行了模拟,计算出各物流节点的参数运行结果并进行分析。为分析BOG再冷凝工艺设备能耗和物料比消耗情况,选取了BOG压缩机出口压力、BOG流量和BOG温度三个关键运行参数分析其对工艺能耗的影响,提出相应改进措施。在此工艺基础上,使用HYSYS工艺流程模拟软件对现有BOG再冷凝工艺进行改进,采用对BOG采用先预冷再冷凝与高压LNG两级膨胀做功相结合的方法,实现工艺的改进。结果显示,改进后的BOG再冷凝工艺节约过冷LNG量为5 485 kg/h,节约设备总能耗1 369.2 k W,降低工艺能耗的效果显著。     

周期性边界条件下埋地热油管道传热影响因素的分析

建立土壤多孔介质模型,采用有限容积法对地表温度周期性波动条件下埋地热油管道非稳态传热过程进行数值计算。考虑了土壤中水相、气相迁移对管道传热的影响,对比分析了有、无保温层及保温层厚度、保温层导热系数、土壤导热系数、土壤含水率、管径、埋深等因素对埋地管道非稳态传热规律的影响。研究表明：保温层厚度、导热系数、土壤导热系数对埋地热油管道非稳态传热的影响相对较大。管径、埋深对管道传热的影响相对次之,且埋深对管道的影响冬季远要大于夏季,而土壤含水率对管道传热的影响相对较小。     

过渡状态冷凝传热模型

引入沟流级别的概念解释过渡状冷凝形态的形成特征,并在此基础上,将过渡状冷凝传热表示为通过滴状区与沟流区上的传热之和,建立了反映界面效应影响的过渡状冷凝传热模型.设计了人工形成沟流形态的冷凝表面,其实验结果与模型计算结果吻合;模型计算也与实际自然形成沟流冷凝形态的传热过程吻合.模型对滴状区的传热计算,以液滴分布时间序列构象模型为基础,并将滴状区最大液滴与沟流级别相关联,得到与界面效应相关的滴状区传热模型;沟流区传热计算,以在一定厚度液膜上的冷凝传热模型为基础,并根据沟流形态模型,求出液膜厚度与沟流区所占面积分率.模型描述了过渡状冷凝形态形成特征以及过渡状冷凝传热系数随表面自由能差渐进变化的规律.     

平板微热管阵列垂直传热的数值分析

对新型高效传热元件平板微热管阵列（MHPA）的工作机理进行了理论研究。通过建立分区微元模型对热管冷凝段内部工质的流动与传热过程进行了分析。确定了微槽内冷凝液膜的厚度,温度场分布及质量流量等物理参数。利用Matlab软件编写的程序计算结果与实验值吻合较好,最大误差在5%以内。根据软件计算的结果,拟合得到了冷凝段内部饱和温度的表达式。     

非共沸混合工质在水平管束上轴向流动冷凝传热强化的强究

研究了花瓣形翅片管强化非共沸混合工质在水平管束上轴向流动冷凝传热的性能，并建立了管束冷凝传热系数的计算模型。结果表明，该模型的计算值与实验结果吻合得较好。     

非共沸混合工质在水平管轴上轴向流动冷凝传热强化的研究

研究了花瓣形翅管强化非共沸混合工质在水平管束上轴向流动冷凝传热的性能，并建立了管束冷凝传热系数的计算模型。结果表明，该模型的计算值与实验结果吻合得较好。     

特定条件下的高温防护服最优厚度研究求解

本文以热力学和传热学知识为理论基础,结合热力学稳态及其非稳态条件下的热力学方程,借助MATLAB等软件对高温环境下经过热防护服传热到假人皮肤的整个热传导模型进行数学建模研究。在热传导模型基础上重新根据微分方程得出了防护服厚度与温度的变化情况,在相应约束条件下建立数学模型,最终求解得出高温防护服各层的最优厚度。     

PTA生产中冷凝器工艺标定及设计分析

对化工厂PTA扩能改造后氧化反应冷凝器进行的工艺标定结果表明,换热面积不足,导致实际冷凝出口温度高于原设计温度。通过对该蒸气冷凝换热器内气液传热传质机理分析,对过程进行了计算,并与采用传统的简单设计方法、ASPEN软件核算结果进行了比较。分析了冷凝系统工艺设计中存在的问题,为今后蒸气冷凝器改造设计提出了建议。     

耦合燃烧室的焦炉炭化室内热过程的数值分析

基于焦炉炼焦的流动、燃烧和传热过程,以质量守恒、能量守恒和动量守恒定律为基础,建立了焦炉燃烧室-炭化室耦合的三维非稳态数理模型,开展了数值模拟,将焦饼中心温度计算值与测量值进行了对比,进一步比较了3种不同水分蒸发模型的计算结果,分析了装炉煤水分含量、初始温度以及堆密度等工艺参数和操作参数对结焦时间的影响。研究结果表明,所建立的燃烧室-炭化室耦合模型能够较好地模拟焦饼的加热过程,并反映焦饼加热的高向均匀性,同时采用煤预热技术、煤调湿技术、煤料密实工艺可以很好地提高生产效率,为焦炉生产实际提供理论指导依据。     

固体热载体法褐煤热解过程中的传质传热特性

为揭示在固定床反应器中固体热载体法快速热解褐煤工艺过程中的热、质传递机理,建立了固体热载体法褐煤热解过程中的传质传热模型。模型包括球型颗粒的一维非稳态导热方程和基于分布活化能模型的动力学模块,分别采用有限容积法与Matlab软件中遗传算法工具箱对二者进行数值计算。通过呼伦贝尔褐煤热重实验数据与温度测定实验数据分别验证了预测的动力学参数及颗粒传热模型结果。研究发现,热、质变化在固体热载体法褐煤热解工艺中呈现复杂的耦合特性。此外,考察了在不同初始温度、热载体进料比与煤颗粒半径条件下,褐煤在热解过程中颗粒内部温度场在径向上随时间的变化规律,并分析了产物释放速率与温度场的关联性,结果表明热历程改变是工艺条件对热解产物分布造成影响的根本原因。     

空调工况下非共沸制冷剂在冷凝器内的传热窄点

为了揭示15种常用非共沸制冷剂在空调工况下冷凝器中的传热窄点特征;探明它们和换热流体间温差的沿程变化规律;以及如何防止传热窄点的产生;进行了相应的理论分析。首先;建立了制冷剂的冷凝换热模型;明确了冷凝过程中传热窄点产生的条件;并根据标准的空调工况确定了15种制冷剂的冷凝物性参数。然后;利用制冷剂状态方程得到冷凝过程中温度与焓值的对应关系;并分段计算了焓随温度的变化率;进而得到15种制冷剂冷凝过程中发生传热窄点现象的概率。最后;针对10种可能发生传热窄点现象的制冷剂给出了换热流体温差控制范围;为合理选择制冷剂和设计运行工况提供了一定的理论依据。     

新型太阳能槽式与平板式联合集热溶液双效再生系统

提出了一种新型太阳能槽式与平板式联合集热溶液双效再生模式,采用槽式集热管与气液分离器实现沸腾式溶液再生,并回收利用其蒸汽冷凝热作为平板式集热再生装置的一部分热源供给,实现非沸腾式溶液再生。然后建立了其稳态传热传质过程的简化数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了实例计算。结果表明：太阳能利用系数为68.8%,与普通平板式集热再生器相比,再生效果明显改善。     

磷铵尾气冷凝减排工艺及机理模型

分析了某厂60万t/a磷酸二铵(DAP)生产装置尾气形成"磷铵雨"的热力学机理,提出了DAP尾气资源化循环联产磷酸一铵(MAP)的清洁生产工艺,现场实验证明了此工艺的安全性与可行性.对高湿度DAP尾气冷凝脱湿进行模型研究和数值模拟,引入权重系数α表征雾状冷凝和膜状冷凝并存的权重,现场实验传热传质数据表明:DAP尾气水汽...     

注塑模具冷却系统的计算机辅助设计（CAD）

本文建立了模具典型截面内的稳态及非稳态传热数学模型，利用有限元法，采用网格自动划分技术求解温度场分布，在微机上编制了一套二维传热有限元计算分析及其前后处理程序，通过实例验证，证明模型正确，算法合理，软件具有良好的实用性。     

两相闭式热虹吸管内部过程可视化及其强化传热研究进展

两相闭式热虹吸管(TPCT)内部包含两相流和相变过程,传统的理论分析和实验研究不能直观地给出其内部两相流流动、热质传递以及蒸发冷凝相变的具体过程。本文介绍了常用的TPCT传热模型,并分别对冷凝段、绝热段和蒸发段传热流动过程的理论研究进行归纳总结。综述了实验和数值研究方法对其内部过程的可视化研究现状,流体力学数值计算软件(CFD)为在保证TPCT内部真实情况下对其进行数值可视化研究提供了可能,给出了国内外的CFD研究成果和仿真水平,指出国内在采用CFD的方法对其研究相对滞后。同时,对TPCT的强化传热方法进行系统总结,尤其是高效流体工质较好地解决了强化传热过程中的污垢问题,重点介绍了纳米流体和自润湿流体强化传热的研究现状和焦点。最后,提出采用CFD方法对TPCT内部流动过程、蒸发冷凝和传热传质具体细节进行数值可视化分析,将实验结果、理论计算以及数值研究三者结合,为深入其内部机理研究开辟了新思路。     

气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器的模拟及多稳态分析

聚合过程是强放热的非线性过程,这类过程一般存在多稳态现象,且不同的稳态具有不同的局部稳定性.采用气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器的Innovene工艺是目前生产聚丙烯最先进的工艺之一.本文开展了该反应器的稳态模拟与多稳态分析研究,对平稳生产、新牌号开发都有着重要的意义.利用Polymer Plus建立了更符合实际且适用于稳定性研究的气相卧式搅拌釜聚丙烯反应器非等温模型,以GPC数据进行聚丙烯反应网络的参数反演.通过灵敏度分析求解系统的多稳态解,通过推理分析的方式判断各个反应区域的稳定性,解决了该问题多稳态研究中的稳定性判断问题,并通过稳定性分析,从本质安全角度出发识别出适于操作的稳态点范围.