乙醇溶液液滴降压闪蒸特性

基于液滴低压闪蒸理论,设计了一套悬垂液滴的真空闪蒸可视化实验装置,研究了质量分数为0、5%、10%、20%的乙醇溶液液滴的降压闪蒸特性,记录了液滴的成核结晶过程。液滴在降压条件下会经历液态蒸发、伴随气泡生长的蒸发、稳态蒸发结冰、伴随气泡生长的结冰、外部结冰内部气泡逸出最终爆裂5种形态。研究表明乙醇溶液的浓度越高,液滴的凝固点越低,液滴结晶所需时间越长;同时还发现一定浓度的乙醇溶液可以提高液滴结晶时的闪蒸室压力,降低了对系统真空度的要求。     

乙醇溶液液滴降压蒸发过程传热传质特性

针对单个乙醇溶液液滴在降压环境下蒸发的传热传质过程建立了数学模型。模型基于液相的能量守恒和 传质扩散理论,利用经典拓展模型计算液滴的质量蒸发率,并引入活度系数考虑液滴表面的蒸气分压。采用液 滴悬挂法进行实验,分别记录了乙醇溶液液滴和乙酸溶液液滴在降压蒸发过程中的液滴内温度变化。将实验数 据与计算结果对比,验证了模型的有效性。通过模型计算获得了液滴内部温度分布以及浓度分布随时间的变化。 结果表明:快速降压阶段空气流动较快,加之乙醇工质易挥发,液滴表面温度下降迅速,液滴内部温差和乙醇 浓度梯度较大;压力稳定后,空气流速为零,液滴内部温差和乙醇浓度梯度逐渐减小。由于液滴内部的热扩散 速率大于传质扩散系数,内部温度随时间的变化比浓度随时间的变化更快。     

混合除湿盐溶液液滴闪蒸机理

除湿溶液再生是维持除湿过程持续进行的必备条件,其效率直接影响整个系统的性能。借鉴水滴闪蒸理论,分析了液滴闪蒸过程大小、质量以及温度变化,初步实验测试了影响闪蒸效率的因素,结果表明:压力是影响闪蒸效率的核心因素,及时去除蒸发水分才能保证闪蒸的持续进行;溶液浓度配比与闪蒸效率关联性较强;液滴初始温度对闪蒸效率影响相对较小;温度的实验测试值总体大于理论计算值,使用水滴闪蒸理论模型需进行物性修正。     

盐水液滴降压蒸发析盐过程传热传质特性

针对单个盐水(NaCl溶液)液滴在降压环境下蒸发析盐的传热传质过程建立了数学模型。模型考虑了多孔盐壳在液滴表面的形成过程,降压过程引起的气流运动,液核通过多孔介质的传质扩散,以及液滴表面的蒸发换热和对流换热。将实验数据与计算结果对比,验证了模型的有效性。通过模型计算获得了液滴表面温度及液滴质量随时间的变化。结果表明盐水液滴在降压环境下蒸发析盐过程的温度变化分为4个阶段:温度骤降阶段、温度回升阶段、平衡温度阶段和温度上升阶段。平衡温度阶段,盐壳界面运动较慢,随蒸发进行,液核尺寸逐渐减小,盐壳界面运动速度加快。理论分析了环境压力对盐水液滴蒸发析盐过程的影响,环境压力越低,平衡温度越低,盐分完全析出时间越短。     

盐水液滴降压环境下蒸发过程

盐水溶液在降压环境下的蒸发过程的研究,主要集中在海水淡化领域的降膜蒸发过程应用方面和工业制盐方面的平坦表面的蒸发过程的研究。而本文主要集中研究各种实验因素对于液滴温度变化的影响。对于多组分液滴降压环境下相变过程的研究,实验采用浓度为15%和6%的盐水溶液作为一组比较工质,在初始环境压力为94.5～97 kPa,最终环境压力范围为50～3000 Pa,液滴的初始温度范围为7～30℃,初始直径范围为1～3 mm的条件下进行实验。通过实验数据分析可知:盐水液滴在降压蒸发过程中的中心温度变化有析盐和不析盐两种现象,随着水分不断地蒸发,当液滴浓度达到22.4%而且温度足够低时就会析出盐分,否则,不会出现析盐现象;同时分析不同浓度、不同最终环境压力、不同初始温度和不同初始直径对液滴相变过程和温度变化的影响,并且观察环境压力降低和液滴温度变化之间的关系。     

喷雾闪蒸中旋流叶片对闪蒸特性的影响

基于DPM离散模型、液滴破碎模型和液滴与气体之间的传热传质模型,对闪蒸室内液滴雾化闪蒸进行仿真模拟。喷雾发展初期闪蒸最为剧烈,各物理场如液滴的温度场、速度场、气体的压力场及温度场等均在极短时间内大幅度变化,随着时间推进,闪蒸反应蒸发强度明显减弱,各物理场的数值变化缓慢。研究不同叶片数量和角度对不平衡分数(NEF)、不平衡温差(NETD)及闪蒸效率等进行分析。结果表明:随着叶片数量的增加,水滴的NEF和NETD均减小,闪蒸效率增大;液滴的NEF和NETD随着叶片角度的增大先增大后减小,闪蒸效率则相反,该工况下叶片角度为35°最为适宜。     

高温高压喷雾闪蒸的蒸发特性

基于新型高温高压喷雾闪蒸实验台,以水为工质,研究初始条件和运行条件对闪蒸蒸发特性的影响。首次将液体初始温度提高至100℃以上,将闪蒸罐运行压力保持为正压,并使用具有独特双S形叶片的涡旋实心锥喷嘴,将液体向上或向下喷入闪蒸罐。实验过程中液体初始温度为135～150℃,闪蒸压力分别为121、126、131、136、141、146 kPa,液体过热度为30～46℃。实验结果表明,闪蒸蒸汽流量随初始温度的提高而增大,随闪蒸压力的提高而减小。液体向下喷射比向上喷射产汽量更高,蒸汽带水更少。闪蒸效率随过热度呈线性增长,在大量实验数据基础上拟合出二者之间的经验公式。实验结果为高温高压喷雾闪蒸的工业应用提供借鉴。     

高温高压喷雾闪蒸的蒸发特性

基于新型高温高压喷雾闪蒸实验台,以水为工质,研究初始条件和运行条件对闪蒸蒸发特性的影响。首次将液体初始温度提高至100℃以上,将闪蒸罐运行压力保持为正压,并使用具有独特双S形叶片的涡旋实心锥喷嘴,将液体向上或向下喷入闪蒸罐。实验过程中液体初始温度为135~150℃,闪蒸压力分别为121、126、131、136、141、146 k Pa,液体过热度为30~46℃。实验结果表明,闪蒸蒸汽流量随初始温度的提高而增大,随闪蒸压力的提高而减小。液体向下喷射比向上喷射产汽量更高,蒸汽带水更少。闪蒸效率随过热度呈线性增长,在大量实验数据基础上拟合出二者之间的经验公式。实验结果为高温高压喷雾闪蒸的工业应用提供借鉴。     

盐水液滴降压蒸发析盐过程数值模拟

盐水溶液的降压蒸发广泛应用于海水淡化和工业制盐等领域,因此研究盐水在降压过程中的蒸发特性具有重要意义,有助于解决我国水资源缺乏问题。本文通过数值模拟的方法研究了降压环境下盐水液滴蒸发析盐过程,获得了盐析质量和液滴温度随时间的变化。采用的工质为饱和盐水,液滴的初始温度分别为20℃、15℃、10℃;环境压力从0.1MPa降至2000～10000Pa。通过与实验数据相对比,验证了本文模型的有效性。通过该数学模型,分析了影响析盐率和液滴温度变化的主要因素。结果表明:液滴直径越大,在蒸发过程中其析盐率越高,但温度变化越慢;压降速率越快,液滴蒸发速率越快,析盐率越大,温度变化也越快;液滴初始温度越高,蒸发速率越快,液滴表面析盐率越高,但不同初始温度的盐水液滴,在蒸发过程中其最终温度趋于一致。     

NaCl溶液静态闪蒸的蒸发特性

对不同初始条件下NaCl溶液静态闪蒸过程中蒸发质量的变化规律进行了实验研究,实验过程中溶液初始质量分数为5%～26%,初温为74～104℃,初始液位高度为0.1～0.3 m,过热度为0.79～42 K。结果表明:在以ΔT_s为过程参量时,溶液闪蒸蒸发质量随NaCl初始质量分数的增加明显下降;以ΔT为过程参量时,相同初始液位高度,不同初始质量分数NaCl溶液闪蒸蒸发质量相差较小;增加初始液位高度虽可增加总蒸发质量,但使单位质量溶液闪蒸蒸发质量下降;闪蒸蒸发质量随过热度增大而呈近似线性增加。综合分析静态闪蒸过程中主要过程参量对蒸发质量的影响,在实验基础上,提出蒸发质量的量纲1关联式。     

尿素水溶液液滴的蒸发特性

在石英管式炉上通过挂滴法来观察单个尿素水溶液（urea-aqueous-solution,UAS）液滴的具体蒸发过程,比较了不同环境温度以及不同初始直径大小下液滴的蒸发特性。结果表明,尿素溶液液滴在100～1300 ℃的温度范围内呈现出了不同的蒸发行为。在较高的温度下,液滴的蒸发行为较为复杂,如气泡的产生、液滴的变形以及发生微爆的现象;但是,随着环境温度的降低,这些现象就变得非常微弱甚至消失。同时,还定量分析了稳态蒸发常数与温度、液滴初始直径之间的变化关系,发现在初始直径为2.5 mm、温度在100～600 ℃之间变化的情况下,稳态蒸发常数从0.02075 mm2/s增加到了0.23953 mm2/s,增大了10倍左右。此外,还对气流流速为0.25～1.25 m/s范围内的液滴蒸发特性作了实验研究。当液滴周围有强迫气流存在时,液滴与气体间的换热方式由导热转变为对流换热,从而增强了液滴表面的传热传质能力,促进了液滴的蒸发。     

敏感参数对喷雾闪蒸特性的影响

研究敏感参数对喷雾闪蒸的影响,优化实验参数,提高闪蒸效率。基于DPM离散模型、液滴破碎模型及液滴与气体之间的传热传质模型,对闪蒸室内液滴雾化闪蒸进行仿真模拟,分析不同参数对不平衡分数(NEF)、不平衡温差(NETD)和闪蒸效率等的影响。结果表明,随着液滴初始温度增加,液滴的NEF和NETD均减小,闪蒸效率则相反。液滴的NEF和NETD随着闪蒸环境压力提升而先减小后增大,闪蒸效率随着闪蒸压力的提升则不断下降。液滴的NEF和NETD随着喷嘴孔径的增大而增大,闪蒸效率则相反。液体初始温度为150℃,闪蒸环境压力为60 kPa,喷嘴直径为3 mm为最优参数。     

水膜闪蒸真空制冰的换热特性

引言当一定温度的液体突然暴露在低于其饱和压力的环境下时,液体由最初的平衡状态变成过热状态,液体中的过热量已经不能以显热的方式来包含能量,不能继续存在于液体中,会迅速转换为蒸发潜热,形成汽泡,同时液体温度迅速下降,这个过程被称为液体的闪蒸。由于闪蒸现象伴随着大量的水蒸气生成和剧烈的温度下降,在现代工业中,闪蒸被广泛应用在海     

电场作用下双液滴聚合特性

乳状液破乳分离是目前高含水期油田开采过程中难以解决的技术问题,电场破乳方法具有高效清洁等优点,是解决该问题的有效手段。采用数值模拟与试验验证相结合的方法研究电脱水过程中阶跃、斜坡电场诱导下双液滴的聚合与分离特性。结果表明,在斜坡电场作用下,界面张力引起的泵吸作用大于电场力引起的颈缩作用,有利于液滴聚并,且液滴发生二次乳化现象的概率降低。而施加阶跃电场时,一定范围内能够达到液滴破乳的目的,但液滴在聚并过程中易发生二次乳化现象。从电场对连续相影响的角度分析发现,阶跃电场不仅对液滴具有驱动作用,对连续相的影响也较为明显,阶跃电场会增大连续相内湍流作用,不利于电脱水过程。因此,采用斜坡信号诱导液滴聚合能够降低二次乳化现象发生的概率。     

工业高盐废水液滴蒸发特性研究进展

雾化液滴蒸发特性是利用喷雾干燥法处理工业高盐废水的关键基础。综述了高盐废水液滴蒸发特性相关研究,首先介绍了喷雾蒸发技术处理工业废水的应用现状,通过对液滴群和单液滴蒸发特性进行了总结,分析表明,单液滴实验可以弥补液滴群实验无法反映液滴蒸发动态过程的缺陷。综述了高含固含盐溶液单液滴蒸发的理论和实验研究,比较了几类单液滴测试方法的优缺点,归纳了内外部因素对单液滴蒸发特性的影响,指出未来可依靠单液滴实验构建废水液滴干燥动力学模型,并将其耦合CFD精确描述喷雾蒸发进程,同时需要进一步开展对废水液滴蒸发特性的研究,根据废水水质等条件合理配置工艺参数控制蒸发进行,为废水零排放提供理论基础。     

雾化溶液除湿系统最适液滴特性

液滴特性是影响雾化溶液除湿系统性能的关键因素,但目前适用于该类除湿系统的最佳液滴特性尚不明确。为此,本文基于雾化溶液除湿过程所遵循的质量、能量平衡,借助数值模拟及正交设计,以超声波雾化溶液除湿系统（UADS）为例,对除湿剂液滴在各典型粒径、温度、质量分数等特性组合下的除湿性能进行研究。结果表明：随着液滴粒径的减小、溶液质量分数的增加以及液滴温度的降低,雾化除湿系统性能虽均有所提升,但其改善作用依次减弱;通过正交设计优化液滴特性组合,可显著提升雾化除湿系统性能。与液滴优化前相比,UADS系统在本文所得最适液滴特性下的性能,比传统典型性能（除湿速率为7.5g/s,除湿效率为48.5%）大幅提升,除湿速率提升31.04%,除湿效率改善达24.63%。研究可为雾化溶液除湿系统液滴特性的合理优选,并进一步提高系统的除湿性能及经济性提供积极参考。     

木薯酒糟在旋转闪蒸干燥器中的干燥特性

对木薯酒糟在旋转闪蒸干燥器中的基本干燥特性进行了实验研究。结果表明该物料干燥后的含水质量分数与干燥介质温度呈直线关系 ,与干燥时间呈指数曲线关系 ,这一特性与其薄层干燥过程相似。某些研究结果还为该物料的工业化干燥提供了依据     

多级闪蒸节流孔两相流特性研究

采用动态高速CCD成像和计算机图像处理技术对多级闪蒸节流孔两相流特性进行了测试。在单相流和两相流2种条件下,首次对U型弧底节流孔的流体力学和热力学性能进行了实验研究,和通用的平底节流孔进行了比较。对影响节流孔开度的主要因素液位高度、级间压差和流体流量进行了实测和分析,考察了不同闪蒸条件下U型弧底节流孔的开度变化规律和2种节流孔的闪蒸效果。结果表明,U型弧底节流孔具有更大的压降和更高的热力学效率。     

局部微型加热下液滴表面温度分布特性

液滴表面温度分布直接影响液滴内部微流状况,而目前文献对液滴表面温度研究主要基于平板全局加热模式。采用MEMS集成工艺和红外热像分析手段,对基于中心局部微型加热下的液滴表面温度分布特性进行了实验研究。研究发现：局部加热液滴表面温度分布与平板全局加热液滴表面温度分布不同,呈现顶端温度高、边缘温度低的凸形温度分布规律;随着加热功率增加,液滴表面温度和温度梯度都会随之增加,而当加热功率增加到一定值后,液滴表面温度增幅趋于一致,表面温度梯度趋于稳定分布状态。同时对液滴局部沸腾时气泡破裂前后液滴表面温度分布进行了研究。研究结果有助于理解和控制液滴微流分布。     

螺旋喷嘴液滴分布特性的实验研究

以水为喷淋介质,研究了螺旋喷嘴的喷淋量与喷淋压力的关系,考察了雾化液滴的粒径分布特性。实验结果表明,随着喷淋压力的增大,喷淋量相应增大,并逐渐趋于平缓;螺旋喷嘴喷雾区喷淋量沿径向形成多个峰,随工作压力增大各峰沿径向外移,处在峰面上液滴的索特直径较峰面间的大;液滴平均粒径随压力升高而趋于均匀,且大喷嘴雾化形成的粒径比小喷嘴的略大。研究结果可为螺旋喷嘴的实际应用提供参考。