汽液固三相流动沸腾传热计算与实验研究

对汽液固三相循环流化床中流动沸腾传热进行了理论分析和实验研究 ,在此基础上结合渐进模型及表面更新机理建立了汽液固三相流动沸腾传热模型 ,模型计算值和实验数据吻合较好 ,最大偏差在 18%以内     

汽-液沸腾蒸发系统传热系数时间序列的混沌预测

通过临近点相似的混沌预测法对汽液沸腾蒸发系统的传热系数时间序列进行预测,并对其预测结果分别采用严格意义上误差分析、统计意义上误差分析、功率谱分析及混沌特征参量的分析等多种分析方法,最终证明利用临近点相似预测法对汽液沸腾蒸发系统的传热系数时间序列进行预测是可行的.     

汽液固三相流动沸腾传热系统的非线性特性

运用功率谱分析、自相关分析、相图、关联维数和K熵等非线性分析技术对汽液固三相流动沸腾传热系统中的温度波动信号进行了定性和定量研究.研究表明：此类系统具有非线性混沌特性;定量计算结果表明,系统存在2～3个分维,K熵的变化也具有同样的趋势,且为有限正值;传热特性和非线性特征量之间有一定的关系,即颗粒体积含量越大,非线性特征量越大,传热系数越大.     

汽液固循环流化床蒸发器性能研究

研究了汽液固循环流化床蒸发器的防垢与传热性能。实验表明,在防垢的同时,可有效地强化传热,提高蒸发能力,节约投资。     

汽液固三相自然循环沸腾流系统固含率CCD测量及研究

应用开发的电荷耦合器件测试系统(Charge coupled device,CCD).研究了汽液固三相自然循环沸腾流系统中固含率沿轴向的变化规律,结果表明沿轴向方向,在加热管内,固含率具有一定波动行为,呈现"S"型分布;加热管内的固含率值较循环管内的值大;随着热通量的增加,加热管内固含率逐渐减小,而循环管内固含率逐渐增加.这些局部行为研究对于揭示该系统的流动、传热和防垢机理,指导工业实践具有应用价值.     

汽-液流动沸腾蒸发系统的混沌分析及预测

应用功率谱、自相关系数、吸引子相图、关联维数等分析工具,对汽-液两相流动沸腾蒸发系统的传热系数时间序列进行了定性和定量混沌研究.研究结果为:时间序列的功率谱在半对数坐标下呈指数下降趋势;自相关系数随时间的推移而减小;吸引子相图呈现精细结构;关联维数随嵌入维数的增大而趋于一个稳定的分数值.这说明汽-液两相流动沸腾蒸发系统呈现混沌特性.在此基础上,应用临近点相似混沌预测法对不同加热蒸汽压力(0.11 MPa、0.13 MPa、0.15 MPa)下的传热系数时间序列进行了混沌预测.结果表明:预测值和实验值在有限时间长度内吻合程度较好;预测的平均相对误差随加热蒸汽压力的增加而增大;高精度预测时间长度随加热蒸汽压力增加而减小.这表明该系统具有短期可预测性.     

汽-液-固循环流化床蒸发器颗粒磨损特性

在不同循环流量和固含率条件下,通过1～2个月的操作运行实验,得到了汽-液-固三相循环流化床蒸发器内聚乙烯颗粒的磨损产物,分析了三相流化床的固含率和循环流量等条件对颗粒磨损速率、磨损粉体的直径和多分散度的影响,并探讨了颗粒磨损的机理。结果表明：磨损产物的粒径呈现三峰对数-正态分布,具有混合磨损机理特征;颗粒的磨损速率随固含率的减小和循环流量的增加而增大;较低固含率条件下,循环流量对颗粒的磨损速率影响较大;磨损速率随着运行时间的延长而减小;磨损粉体的粒径随固含率、循环流量、磨损时间的增加而减小;磨损颗粒的多分散度随固含率和循环流量的增加而减小。     

汽-液-固循环流化床蒸发器热效率的实验研究

为对多管循环流化床蒸发器中的热效率进行研究,构建了汽-液-固透明多管循环流化床蒸发系统。研究了液体循环流量、热通量、颗粒加入量、颗粒性质等参数对蒸发器热效率的影响。结果表明:随着液体循环流量、颗粒加入量和热通量的增加,热效率均增大;且随着热通量的增加,热效率增大的幅度较大,说明在较高热通量时,热量的利用率较高。完全流化时,颗粒的密度和导热系数越大,热效率越高。操作为强制循环,循环泵消耗功率随颗粒加入量的增加而增长的幅度不大。     

不通气的沸腾汽-液-固三相搅拌槽中的汽液分散和固体悬浮

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽中,采用直径为0.238 m的单层六叶深凹叶盘式涡轮桨(HEDT),在液位为0.5 m的全挡板条件下研究了沸腾状态下,蒸汽、去离子水和玻璃珠组成的汽-液-固体系中搅拌功率、气含率及固体颗粒完全离底悬浮特性,并与常温通空气三相体系进行对比.研究结果表明,沸腾条件下的流体动力学性能与常温通气体系相比存在较大差异.在沸腾条件下,搅拌功率消耗随着搅拌转速的增加有所下降,但HEDT桨具有较高的载气能力,即使在高叶端线速度下,相对功率消耗(RPD)仍能保持在较高的水平;沸腾体系的气含率随单位质量流体输入功率的增加表现出先增后减的规律,即存在气含率的极大值,蒸汽成核位置和固体颗粒悬浮特性随搅拌功率增加而改变是造成上述行为的主要原因;沸腾体系中的气含率远远低于常温通空气体系.临界悬浮搅拌转速(NJSG)随固相体积分率的增加略有增加;沸腾体系中蒸汽量的变化对NJSG影响远小于常温通气体系.研究结果对于工业沸腾态三相搅拌反应器的设计和操作具有一定的参考价值.     

气液固三相流动沸腾传热与抗垢性能的研究

在流动沸腾的液体中引入少量惰性气体与固体颗粒,使之成为气液固三相流态化沸腾过程,对其传热性能与抗垢性能进行实验研究。结果表明,引入惰气与流态化固体颗粒,可使传热显著强化,表现出明显的防垢抗垢效果,且具有一定的线清洗作用。     

基于双流体模型的液氢流动沸腾数值模拟

基于双流体模型,建立了液氢管内流动沸腾的数值模型,在液体Reynolds数67000～660000、壁面热通量16300～317800 W/m²、饱和温度22～29 K、入口过冷度0～8 K的范围内,对管径5.95和6.35 mm的圆管内液氢流动沸腾开展了数值模拟研究,并与试验结果进行了对比。对比显示,液氢流动沸腾传热系数的模拟结果与试验数据的平均误差（MAE）为7.79%,94%的模拟数据都在±20%误差带范围内。     

多组分流动沸腾传热研究

多组分混合物流动沸腾传热系数算式中的液相传质系数，是描述传质阻力的关键参数，但是，当前既无合适的计算方法也无经验数据，只能借用物理和化学吸收传质系数的经验值。本文给出一个简化计算方法。用此法对有机水溶液系统进行预测计算，所得传热系数与实测值比较，其平均绝对偏差为１０．７２％。     

Studies on the hydrodynamic and heat transfer in a vapor-liquid-solid flow boiling system with a CCD measuring technique

The vapor-liquid-solid (V-L-S) flow boiling evaporator has the features of fouling preventing and heat-transfer enhancing. However, the mechanisms of flow and heat-transfer are still not well understood due to the system complex and the limitation of the measuring methods due to the characteristic of opaque of the system in practice. In this paper, a charge coupled device (CCD) measuring system is developed to investigate the hydrodynamic characteristics including the axial profiles of solid holdup and of solid velocity in a V-L-S three-phase natural circulating flow boiling system. The CCD measuring technique makes the three-phase qualitative observation and quantitative research possible. The heat-transfer characteristic of this system is also studied. The main results are as follows. The distributions of solid holdup and velocity are not uniform along the axial direction of the heating tube and both in liquid-solid two-phase region and in V-L-S three-phase region; however, the particle velocity in V-L-S three-phase region is much higher than that in liquid-solid two-phase region in heating tube. When increasing the heat flux, the solid holdup first increases and then decreases and the solid velocity gradually increases in heating tube. But in circulating tube, both the solid holdup and the solid velocity gradually increase. With the increase of the volume of added solid particles, the measured local solid holdup increases in both tubes; however, the variation of the solid velocity with the increase of the solid particles shows a characteristic of the wave and the general tendency is climbing for both tubes. The solid particles holdup in heating tube is always larger than that in circulating tube and the solid velocity in heating tube is lower than that in circulating tube. The presence of solid particles enhances the boiling evaporation process. The heat-transfer coefficient of the system increases with the increase of the heat flux and the volume of added solid particles. These research results provide some valuable references for the academic interest and for the industry application of this fouling preventing and heat-transfer enhancing installation.     

垂直窄矩形通道内流动沸腾传热研究

在热虹吸条件下，实验研究了缝宽接近于气泡脱离直径型的窄矩形通道内流动沸腾的传热特性。发现其对流蒸发传热中有时处于过渡流状态。首次为对流蒸发传热系数建立了一个通用算式。还将该算式与加和模型相结合，为窄矩形通道形成了第一个完整的流动沸腾传热算法。该算法的预测值与实验数据相比，其平均绝对偏差为１４．９％。     

纳米制冷剂管内流动沸腾换热特性

研究了CuO-R113纳米制冷剂在水平直光管内的流动沸腾换热特性。实验测试段长度1.5 m、外径9.52 mm。实验工况的质量流率为100～200 kg•m^-2•s^-1,热通量为3.08～6.16 kW•m^-2, 入口干度为0.2～0.7,纳米颗粒质量分数为0～0.5%。结果表明：CuO-R113纳米制冷剂的传热系数高于纯R113制冷剂的传热系数。纳米颗粒的加入,强化了制冷剂管内流动沸腾换热。质量流率为100、150、200 kg•m^-2•s^-1的情况下,传热系数分别最大提高了29.7%、22.7%、25.6%。     

管束异型排列制冷蒸发器沸腾传热性能数值模拟

制冷蒸发器是制冷系统中的重要设备,其沸腾传热性能对整个系统的能源利用效率有着显著影响。文中以管束异型排列的制冷蒸发器为研究对象,通过FLUENT软件模拟计算,分析探讨了管束排列方式对蒸发器壳程流场及沸腾传热性能的影响。计算结果表明,在相同的流体进料量下,异型管束排列蒸发器的压力变化趋势与正方形排列的相似。在综合性能上,具有合理气流通道的异型管束排列蒸发器明显优于管束正三角形排列和正方形排列的蒸发器。     

假塑性高粘流体垂直管内流动沸腾CHF

以ＣＭＣ水溶液为介质，对高粘幂律流体进行了垂直管内流动沸腾超临界热流的研究。测定了３１组临界热流数据，建立了临界热流关联式。计算值与实验值的偏差为１７．７％。     

竖直圆管内液氮流动沸腾传热特性的分析

实验研究了竖直圆管内液氮流动沸腾传热特性,分析壁面温度、流体温度、干度以及传热系数沿实验段管程的变化规律,考察热通量、质量流量和入口压力对液氮两相流动传热特性的影响。针对实验工况分别采用Chen、Klimenko、Shah以及Liu-Winterton关联式对传热系数进行预测,并将实验结果与预测结果进行比较,对不同传热系数区间内的相对误差进行了计算、分析,以评估实验工况范围内各关联式的准确性。结果表明,在传热系数较大的情况下,4个关联式的预测值普遍低于实验值,在整个实验工况范围内,采用Klimenko关联式预测时误差最小。     

硅基微通道中周期性沸腾的光学可视化

以丙酮为工质,在三角形截面的硅基微通道内进行了微尺度沸腾传热实验研究。在对汽液两相流流型进行光学可视化测量的同时,对压力、温度等信号进行了同步动态测量。发现了周期在毫秒级的微时间尺度的周期性沸腾传热。1个完整的周期可以分成3个子过程：进液阶段,汽泡核化、增长、聚合及爆炸阶段,瞬变液膜蒸发阶段。总结出1个完整周期内所存在的4种汽液两相流流型。鉴别出了沸腾起始点。分析了沸腾传热系数随干度的变化关系,结果表明在本实验工况下：当干度小于0.4时,起主导作用的传热机制为核态沸腾;而当干度大于0.4时,起主导作用的传热机制为强制对流沸腾。