气固两相流强化传热研究进展

在气流中加入颗粒,形成气固两相流。根据气流速度的不同,气固两相流分为鼓泡流态化、快速流态化、气力输送等形式。不同的流动形态,两相流内颗粒浓度及颗粒的运动规律不同,其传热特点也存在差异。通过回顾几种多相流流态的传热特点,总结了多相流与传热面换热的影响因素、气固两相流的传热机理与模型。气固两相流中颗粒浓度、颗粒运动对其传热起决定性作用,而操作参数（气流速度、床层压力、床层温度等）则主要通过改变颗粒浓度和颗粒运动影响传热。此外,通过气固两相流强化传热的应用实例--气固两相流与填充床的热交换,分析了颗粒在对流换热中所起的作用,并进一步提出了今后研究方向和难点所在。     

气固两相流中颗粒运动强化器壁对流传热的机理

提出了颗粒碰撞壁面过程中颗粒打破边界层和颗粒与壁面导热的强化传热模型,以分析气固两相流中颗粒强化对流传热的机理,通过模型计算研究了风速、颗粒浓度和粒径等因素对颗粒在壁面的停留特性、颗粒在边界层的扰动及对导热和边界层破坏两种强化机制传热比重的影响．以气固两相流横掠圆管的传热过程为例进行计算,计算与实验结果一致,并获得了具有实用价值的关联计算式．     

脉动热管强化传热及其应用研究进展

脉动热管作为一种新型热管技术,由于其结构简单、传热性能好以及环境适应性强等优点,在热管理、太阳能集热、余热回收等热传输领域都极具应用潜力。高热通量器件、热能的利用和回收等领域的快速发展,对传热装置的传热性能和工况适应性提出了更高的要求。为进一步强化内部两相流传热以及适应不同工况,结构多样的新型脉动热管应运而生。针对新结构脉动热管的研究进展,主要从强化传热性能的内部结构优化、适应不同应用需求的外部新结构及新结构脉动热管的应用研究三个方面进行总结。后续的研究应该在明晰运行机制的基础上,设计出通用性的新结构脉动热管。     

螺旋通道内流动沸腾传热研究进展

螺旋通道因其优越的传热性能在强化传热领域有着重要的应用。近年来,高热流密度下设备的散热问题严重制约着先进技术的高速发展,传统螺旋通道单相强化传热技术已难以满足如此高的散热要求。由此,学者们开始探索以螺旋通道和流动沸腾传热相结合的复合强化传热技术。但由于螺旋通道特有的结构导致管内工质会受离心力的影响产生二次流,使得流动沸腾的情况较直通道更复杂,因此许多学者研究螺旋通道流动沸腾传热得出的结论并不一致。本文主要综述了近年来常规和微细尺度螺旋通道内流动沸腾的研究进展,阐述和分析了质量流率、干度、压力等参数对螺旋通道传热系数及临界工况的影响。指出了实验工况及螺旋通道结构的不同可能是导致结果存在分歧的主要原因,重点归纳了研究者根据实验结果拟合得到的流动沸腾传热实验关联式,并对经典直通道及螺旋通道沸腾传热关联式用于预测螺旋通道沸腾传热系数时的优缺点给予评价,指出今后螺旋通道内流动沸腾流传热的研究方向。     

流态化固体颗粒对载气蒸发传热的强化

Heat transfer characteristics are studied for gas carrying evaporation with fluidized solid particles in a vertical rectangular conduit. Experimental results show that heat transfer of gas carrying evaporation is enhanced and the superheat of liquid in contact with heating surface lowers remarkably by introducing solid particles. Nucleate boiling on the heating surface is suppressed to a considerable degree. The mechanism of heat transfer enhancement by fluidized solid particles is analyzed with the consideration of collisions of solid particles with the boiling vapor bubbles.     

气-固循环流化床换热器的传热性能与压降

为强化气相换热,将流化床换热防垢节能技术和气相换热过程相结合,设计并构建了一套气-固循环流化床换热装置.以空气和玻璃珠颗粒作为工质,利用热电阻和差压传感器,系统地考察了颗粒加入量、空气流量和热通量等操作参数对于其传热性能和压降的影响.研究结果表明,玻璃珠颗粒的加入可以明显地强化气相的传热.实验范围内,最大的传热增强因子...     

两相闭式热虹吸管强化传热研究进展

回顾了两相闭式热虹吸管强化传热技术研究现状,将热虹吸管强化传热技术归纳分为4类,即采用高效工作介质、管壁内表面处理、管内设置内插件和其它类。分别阐述了这4种技术的强化传热机理,总结得出大部分技术多局限在实验分析层面上,缺乏理论上的深入分析,暂时没有得到工业生产的大规模应用。并指出了强化传热技术的理论研究、各种参数对传热性能的影响探究以及如何降低工业应用的生产成本将是今后热虹吸管强化传热技术的研究热点。     

基于超声技术的沉浸式换热器强化传热研究

针对沉浸式换热器管外强化传热的问题,采用振动壁面的方式向换热器内输入超声波,研究了超声外场对沉浸式换热器内的管外流动、空化现象以及传热强化的作用。超声作用在流体中能够产生空化现象和声流的传播。其空化作用使得邻近振动面的流体发生液气相变,在远离振子的区域发生微小气泡的膨胀,换热器管外流体区域的平均气体体积分数由未加载超声时的0.01302最大增至0.01359。声流现象使得换热器管外流体的流速具有和超声波相同的脉动变化特性,呈高低速相间分布流向换热器两侧,最低速度接近0,最高速度4.93 m·s^-1,平均流速由0.0248 m·s^-1增至0.102 m·s^-1,超声作用效果显著。在空化和声流的双重作用下,换热管外表面湍动能均值由2.090×10^-4 m²·s^-2增大至0.01847 m²·s^-2,表明换热管外表面流体受到扰动增强,换热管外表面对流传热系数由1634.533 W·m^-2·K^-1增大至2031.069 W·m^-2·K^-1,传热强化比率达24.26%。本研究对超声技术在沉浸式换热器内的应用具有重要意义。     

气固两相流电容相关流量测量仿真研究

以气/固两相流互相关测量系统为研究对象,采用计算机仿真的方法,对由电容传感器构成的基于离散相浓度的电容互相关流速测量机理进行研究。利用ANASYS软件分析电容传感器与离散相浓度的关系;采用Monte-Carlo方法,建立气/固两相流动模型;研究＂凝固流动图型＂、＂非凝固流动图型＂,离散相浓度、粒度及速度分布对互相关测量系统的影响。     

柱形流化床传热特性的数值模拟

对Shedid等搭建的圆柱体流化床采用欧拉?欧拉法进行三维数值模拟,考察了颗粒球形度、表观进气速度和床料初始堆积高度对流化床内垂直加热壁面与流动床料之间对流传热特性的影响,采用有效导热系数分别计算气相和固相的对流传热系数。结果表明,随表观进气速度增大,流化床内颗粒物料湍流运动加剧,加热壁面平均温度和流体平均温度下降,壁面流体间传热平均温度差减小,壁面流体间对流传热系数增大;随初始床料高度增加,流化床内颗粒与加热壁面的接触面积增大,导致固相平均对流传热系数增大。     

含气液两相的搅拌釜内盘管外侧的对流传热特性研究

许多强放热反应,若温度控制不当,易引发物质分解产生气体,进而恶化相关反应过程,甚至引发事故,因此对浸没在含气液两相搅拌釜内的盘管外侧对流传热系数进行研究尤为重要。以空气和水分别作为气相和液相,在直径D=0.300m的标准椭圆形底搅拌釜内进行非稳态传热实验,研究了桨型、桨径、转速和表观气速对盘管外侧对流传热的影响。结果表明,在低转速下,通入气体能够显著增加釜内的湍动程度,使管外对流传热系数明显增大,在高转速下,对于大搅拌桨,其气体的表观气速过小时,通入气体会使对流传热系数减小。通气量一定时,在较高通气速率和高搅拌转速下,随着转速增大,对流传热系数反而减小。引入通气数对实验数据进行拟合关联。研究结果对反应釜的优化设计及反应过程的控制具有参考价值。     

水平管油气两相段塞流及其传热特性

海底油气管道的冷却传热过程是结蜡、水合物等海洋石油工业流动保障问题的关键控制因素。采用电容探针与热电偶、热电阻等流动及温度测量手段对不同冷却条件下空气-油段塞流的流动参数和传热参数进行实验测量,分析了空气-油段塞流流动参数对传热特性的影响,并与空气-水对流换热进行对比。结果表明,空气-油段塞流对流传热系数主要受液相折算速度的影响,且冷却液温度越低,管底热流体黏度越大,导致热边界层越厚,传热系数降低;受黏性力及边界层影响,对流传热系数远小于空气-水;沿管壁周向,从管顶到管底的对流传热系数不断增大。提出了适用于冷却条件下的油气段塞流传热关联式和传热模型。     

多级循环流态化焙烧炉的两相流模拟

利用湍流模型和颗粒轨道模型对多级循环流态化焙烧装置预热段内部的流场、温度场和颗粒停留时间参数进行了数值模拟。结果表明:烟气流在旋风筒内呈现近壁流和中心流两个区域,近壁流区域的较高温度有利于菱铁矿粒物的预热升温;平齐式料管入口处存在的狭长涡旋迟滞颗粒流的下滑并可能诱发料管的堵塞,改进后的插入式料管则完全消除了上述缺陷和隐患;颗粒在高温区域的滞留时间约5s。     

离心流化床初始流化状态的研究(Ⅰ)基本理论

通过简化求解离心流化床连续介质模型基本控制方程,获得了初始流化速度、压力、空隙率、空隙气速、床层膨胀和床层压降的计算方程式。理论预报的临界流化速度和床层压降与实验结果吻合得很好。揭示了离心流化床随流速增大由表面逐层初始流化;流化后各半径处流化程度不同。理论分析还表明气体压缩性的影响随着床体转速的增大而增大。     

板式换热器相变对流传热关联式的研究进展

板式换热器作为一种高效换热器正在得到越来越多的应用,但是其相变对流传热的机理和影响因素却非常复杂,因此精准设计板式相变换热器一直是一个难题。本文总结了板式换热器凝结换热、沸腾换热这两种主要相变对流传热过程的特点,概述了近年来国内外在板式换热器相变换热理论分析、数值模拟、实验测试等方面的最新研究进展,列出了部分已发表的实验关联式及其应用条件,重点论述了这些实验关联式中状态参数对板式换热器相变传热系数和流道压降的影响,对比分析了部分实验关联式的计算结果,对某些不同结论也作了评述。此外,本文还介绍了计算机模拟仿真技术在该领域研究中的应用情况。最后,指出了当前板式换热器相变传热研究中存在的主要问题和未来需要努力的重点发展方向。     

管内螺旋液固两相流的流动行为及传热

利用Fluent-EDEM耦合方法对管内插螺旋线的液固两相流动与传热进行数值模拟,分析了螺旋线对固相颗粒的诱导碰撞作用和液固两相流传热性能的影响. 通过实验验证,模拟值与实验值的偏差为6.3%~13.8%. 模拟结果表明,与管内未插螺旋线对比,管内插螺旋线对液固两相流体具有诱导作用,使流体呈螺旋流状态;在流体离心力和螺旋线共同作用下,贴近管内壁运动的固体颗粒体积分数由0.44%提高到3.27%;相同雷诺数Re条件下,内插螺旋线液固两相流传热方法的努赛尔数Nu最大. 在Re≤60000范围内,内插螺旋线液固两相流的综合评价指标值均高于内插螺旋线和液固两相流单独作用方式. 因此,该技术适用于低Re下管内防垢除垢及强化传热的工况.     

自然循环固相强化沸腾传热的实验研究

本文将固体颗粒引入垂直列管热虹吸再沸器中，形成内部自然循环固相强化沸腾传热，对其传热特性进行了实验研究。重点考察了固相种类、直径、加入量对有机物系沸腾传热的强化效果。试验结果表明，固相强化后，传热系数较相同条件下汽液两相沸腾传热提高20％以上。     

颗粒多孔表面强化沸腾传热动力学研究

通过对颗粒多孔层几何结构、沸腾两相流及传热的理论分析，提出了微型通道薄膜环状蒸发物理模型和沸腾传热机理，建立了颗粒多孔表面强化沸腾传热动力学模型。该动力学模型与实验数据吻合良好，可用于工程设计。     

高速流态化技术在21世纪的工程应用前景

通过与低速流经的比较,概述了高速流态化独特的两相流流动结构、优异的损伤特性和应用于工业过程时的优缺点。综述了已工业化或正在研究开发的高速流态化过程,对其用于这些过程的优势和将在下个世纪的工程应用前景进行了分析和探讨。     

气粒两相流与夹套耦合传热的数值模拟

采用夹套对造粒塔内的气粒两相流体进行冷却是一个既有多相流对流换热、单相流对流换热,又有固体导热不同流体之间相互作用的复杂过程.采用分区耦合的计算方法对该过程进行模拟,获得了造粒塔和夹套内详细的温度分布.考察了冷却水入口 温度、冷却水总量和3段夹套的冷却水比例对造粒塔内温度的影响.结果表明,冷却水入口温度显著影响造粒塔内...