太阳能固体吸附式制冷系统吸附床内单元管传热传质分析

为缩短太阳能固体吸附式制冷系统的制冷周期,提出一种太阳能固体吸附式连续制冷系统.针对具体的吸附床,建立了吸附床内单元管传热传质的数学模型,并运用多孔介质传热传质的理论分析了吸附床内单元管的传热传质的计算方法,列出了控制方程组和初始、边界条件.给出控制方程组的有限差分解法,为吸附床的优化设计奠定了理论基础.     

吸附床内部特性对固体吸附式转轮太阳能制冷系统的影响

采用均匀压力场模型对太阳能驱动的固体吸附式转轮制冷系统中吸附床的传热传质过程建立了数学模型,并通过数值模拟的方法,分析了吸附床的内部特性参数的改变对系统性能系数(COP)及吸附床平均脱附率等参数的影响。结果表明,固体吸附式转轮制冷系统的COP值随着转轮吸附床的导热系数及吸附剂的堆积密度的增加而显著的增加,而随着吸附床的转速及吸附剂厚度的增加先增加后减小。     

化学吸附式制冷吸附床的模拟研究与结构分析

吸附床的传热传质性能的优化是提高吸附式制冷系统制冷效率的重要方法。利用FLUENT软件对使用CaCl2-NH3为吸附工质对的化学吸附制冷系统中的吸附床进行了数值模拟研究,分析了吸附床解吸过程中温度场和单位质量吸附剂制冷量(SCP)的变化规律,并对不同填充直径和每层填充厚度的吸附床进行了性能分析,结果显示在填充总量一定时,吸附床的填充直径越小,系统的制冷效率越高。     

固体吸附式制冷系统中吸附床内传热过程的数值模拟

通过对固体吸附床的模拟来优选吸附床的型式，建立了非稳态，有内热源的模型，分别对螺旋管外换热式吸附床和内热换热式吸附床进行模型，考虑到多微孔物质的传质和传热阻力在的情况，又建立了翅片换热式吸附床和肋片换热式吸附床的传热传质模型，通过分析13X－H2O工质对在中附床内的脱附速率等参数，优选出较为适宜的吸附床模型，并在优选得到的模型上模拟自制吸际剂的脱附特性及床层温度分布，结果表明，增加翅片或肋片能增强床层的传热效果，其中增加肋片效果更显著。的数学模型及计算结果及吸附床设计和应用及商业化提供了理论依据。     

二维吸附床双组分气体传质过程数值分析

为了深入研究吸附式空分制氧的传质过程,利用Fluent数值模拟软件对二维吸附床进行了模拟研究.模型综合考虑了气体的可压缩性、吸附床的死空间以及吸附床径向空隙率的分布,模拟结果与实验值和文献值作了对比分析,结果吻合良好.分析表明,在壁面附近存在边流效应,使得吸附剂的使用率不均,通过改变颗粒直径的大小,可以有效减小边流效应的影响;吸附过程温度变化显著,对吸附过程的传质影响较大,在数值模拟中不能忽略吸附热的影响.该数值模拟方法能够比较准确地预测吸附床内的传质过程,并为吸附系统的设计和优化提供必要的支持.     

天然气吸附床脱附过程的传热实验研究

对天然气吸附床在绝热条件下进行了脱附过程的传热实验,实验测量了吸附床在脱附过程中温度分布与变化,实验结果表明吸附床的温度随放气量的增加不断降低,数值达-35℃左右,而且温度分布极不均匀,相差达到40℃.实验发现吸附床中气体渗透对温度分布与变化有较大影响,较低的温度也严重降低了天然气的释放,从而降低了有效天然气吸附量.本文实验数据为采取强化吸附床的传热与传质技术和控制吸附床的温度提供参考.     

变压吸附制氧过程传质特性数值分析

研究了变压吸附制氧过程中吸附时间对制氧性能的影响,提出了利用浓度波传递模型分析变压吸附制氧过程传质特性、计算最佳吸附时间的方法。结果表明,吸附过程中吸附床内氮气浓度波形状随着时间和轴向位置而变化,理想传热传质条件下,氮气浓度波传递速度比实际吸附过程浓度波传递速度快,实际过程中由于传质和传热阻力,浓度波传递速度减少26%。基于浓度波传递模型计算的最佳吸附时间与实验值误差在0.5 s以内。     

管式吸附床的三维传热数值分析及结构改进

为考察吸附床内不同管数和管径对传热的影响,分别设定吸附床的换热面积或填充量为定值,改变传热管的直径及管数,建立了吸附床三维几何模型,利用FLUENT软件进行数值模拟计算,得到吸附床温度场变化规律.结果表明:当吸附床换热面积或填充量一定时,随着换热管数目增多,直径减小,同一时刻吸附床轴向和径向各点温度上升更快,分布更均匀,强化了传热;质量流量对床层温度没有大的影响;并对原吸附床结构进行改进,由原来的5根Ф32×3 mm的传热管和12根Ф10×1mm传质管改为Ф10×1 mm的50根传热管和23根传质管,其填充量变化不大,但换热面积却由0.58 m2增加为1.11 m2,床层温度分布更均匀,强化了传热,缩短了循环周期.     

用导热理论确定制冷吸附床偏心距的数值模拟研究

考虑到当吸附床内管出现偏心时会对制冷吸附床的传热效果产生影响,应用FFLU-ENT软件建立了固体吸附式制冷吸附床的同心圆筒壁模型,分析了吸附床产生不同大小的偏心距时吸附床外壁面检测点温度变化情况,给出了当外壁面是对流换热面和绝热面时检测点温度的求取方法以及检测点温度与偏心距的关系曲线,提供了一种在不拆卸设备的情况下得到偏心距的方法,为优化吸附床的结构设计提供了理论依据.     

天然气吸附床脱附过程的传热实验研究

对天然气吸附床在绝热条件下进行了脱附过程的传热实验,实验测量了吸附床在脱附过程中温度分布与变化,实验结果表明吸附床的温度随放气量的增加不断降低,数值达-35℃左右,而且温度分布极不均匀,相差达到40℃。实验发现吸附床中气体渗透对温度分布与变化有较大影响,较低的温度也严重降低了天然气的释放,从而降低了有效天然气吸附量。本文实验数据为采取强化吸附床的传热与传质技术和控制吸附床的温度提供参考。     

“研究生论坛”金属氢化物反应器的传热性能与反应特性分析

建立了内置螺旋换热管的金属氢化物反应器的三维数学模型,其特点是耦合了螺旋管内载热流体温度变化对反应过程的影响。根据所建模型并采用多物理场软件对反应器传热及反应过程进行数值模拟,分析了不同操作参数下反应器的传热性能与吸氢反应特性。结果表明：吸氢反应过程可划分为三个阶段,第一阶段主要受氢气压力影响,第三阶段主要受传热过程控制,其间为过渡段;氢气压力的减小能降低反应速率和床层平均温度,当其低至0.6MPa时,反应速率显著降低;载热流体温度的升高使传热温差减小,从而导致反应速率降低,当其高至323K时,反应已不能彻底进行;床层中,靠近螺旋管壁处温度较低,反应更为充分,但远离管壁的区域换热性能较差,反应较缓慢,由此指出了换热结构的改进方向。     

模拟烟气中汞吸附系统的数学模型

模拟固定床脱除烟气中的单质汞吸附系统，基于颗粒内外的传质控制过程，建立了由固定床反应系统质量平衡、传质过程以及吸附剂表面反应过程等综合决定的吸附动力学数学模型，分别进行了试验数据模拟和吸附剂性质及运行参数等影响的预测分析.结果表明，对活性炭基本工况吸附过程的模拟结果和试验数据基本吻合；模型分析预测了在一定运行条件下活性炭吸附剂的吸附性能曲线：随颗粒粒径增大，吸附量曲线上升幅度减缓，吸附效率降低，表明在传质因素控制下，较小的颗粒粒径具有较大的比表面积，对促进吸附更有利；在吸附温度不变，保证一定m(C)∶m(Hg)的条件下，随着入口浓度的增大，单位吸附量相应增大，活性炭的利用率提高；增加含Hg气体与吸附层之间的接触时间，可有效延长达到100%的穿透时间，但单位吸附量降低.     

模拟连续式振动流化床内传热传质的研究

在理论分析的基础上,将间歇模拟连续干燥的热质传递模型应用于振动流化床。测定了低气速(u＜u_(mf))下氧化铝大粒子在振动流化床干燥过程中的传质、传热系数,得出相应的关联式。为研究连续式振动流化床内传热提供了一种简便易行的方法。     

Drying and preheating processes of iron ore pellets in a traveling grate

A mathematical model of drying and preheating processes in a traveling grate was presented based on the laws of mass, momen- tum, heat transfer, and drying semiempirical relations. A field test was systematically carried out in a traveling grate. The effects of pellet diameter, moisture, grate velocity, and inlet gas temperature on the pellet bed temperature were studied. The average relative error between actual measurements and simulations is less than 7.97%, indicating the validity of the model.     

Surface-particle-emulsion heat transfer model between fluidized bed and horizontal immersed tube

A mathematical model, surface-particle-emulsion heat transfer model, is presented by considering voidage variance in emulsion in the vicinity of an immersed surface. Heat transfer near the surface is treated by dispersed particles touching the surface and through the emulsion when the distance from the surface is greater than the diameter of a particle. A film with an adjustable thickness which separates particles from the surface is not introduced in this model. The coverage ratio of particles on the surface is calculated by a stochastic model of particle packing density on a surface. By comparison of theoretical solutions with experimental data from some References, the mathematical model shows better qualitative and quantitative prediction for local heat transfer coefficients around a horizontal immersed tube in a fluidized bed.     

错流型多级雾化旋转填料床传热性能的试验研究

采用空气冷却热水方式,对错流型旋转填料床进行传热性能试验.试验结果表明,比表面积、体积传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数均与雾化次数有显著关系,二次雾化比一次雾化增加21%,三次雾化比二次雾化增加18%,而与液流量无关.传热系数、以湿度为基准的气相体积传质系数不随雾化次数和液流量变化,基本上保持在0.52 kW·m-2·K-1,0.122 kg(m2·sΔH)-1.从而揭示出错流型旋转填料床强化气液传热的机理是由于将液滴雾化,极大地增加了传热面积,而不是提高了传热系数和以湿度为基准的气相体积传质系数.错流型旋转填料床经过三级雾化后,体积传热系数可达98 kW/(m3·K),结构更紧凑.