制冷剂在微通道扁平T型管内的气液两相流相分配特性研究

气液两相流在常规T型管内的相分配特性已得到充分研究,但少有文献关注微通道扁平T型管内的两相流分配特性。以两相制冷剂R134a为工质,对扁平T型管内的相分配特性进行了实验研究。实验结果表明,气液两相流在扁平T型管内的液相进口流速增加会使液相分离比减小,气相分离比增大;进口干度增加使液相分离比增大,气相分离比减小;气相进口流速对扁平T型管内泡状流的相分配影响较小。由相分配模型预测值与实验值对比可知,现有的相分配模型还无法准确预测扁平T型管内泡状流的气液相分离比。在进口干度为0.45~0.5时扁平T型管内制冷剂R134a气液相分配比较均匀。     

并行微通道内气液相分配规律

微反应器的集成放大对于微化工技术的工业应用具有重要意义。利用高速摄像仪对4个并行微通道内气液两相流动状况及相分配规律进行了研究,考察了气液两相流量及液相黏度对两相分布均匀性的影响。实验所用液相为含0.3%表面活性剂十二烷基硫酸钠（SDS）的蒸馏水-甘油溶液,气相为氮气（N₂）。实验观察到了6种典型的两相流型。对各支通道均为弹状流情况下气泡长度和气泡速度的分布规律进行了研究。在一定气相流率下,各支通道气泡长度的相对标准偏差随液相流率的增大而增大,气泡速度的相对标准偏差值随液相流率的增大先升高到一定值然后逐渐减小。气相分配不均匀性随液相流率和黏度的增大而增大,液相分配不均匀性随液相黏度的增大而减小,气相流率的变化对于两相分布影响不明显。研究结果有助于并行微通道的结构设计与优化,以实现更为均匀的气液两相流动分配。     

基于临界分流理论的气液两相流均匀分配器

提出了一种新型气液两相流分配器,主要由旋流叶片、整流器、分流喷嘴以及分配腔室组成。通过采用“流型调整”与“临界分流”控制相分离。为研究不同分流比下的分配特征,设计了2喷嘴和4喷嘴两种分配结构。建立了气液两相流数值模型,模拟了气液两相流在分配器内流动特性。在气液两相流实验环道上进行了测试,气相折算速度范围为5.0～25.0 m·s^-1,液相折算速度范围为0.012～0.14 m·s^-1,实验中出现的流型包括波浪流、段塞流以及环状流。结果表明,在临界分流条件下,气液相分流系数主要取决于与侧支管相连通的分流喷嘴数目与总喷嘴数目的比值,不受流型、气液流速等参数波动的影响。对于2喷嘴分配器分流系数接近理论值0.5,对于4喷嘴气液分流系数约为0.25。     

不同管径水平管气液两相流流动特性数值模拟

为更好了解不同管径水平管气液两相流的压降特性,选用空气和水在管径分别为38.1,50.8,101.6 mm,长为9.525 m的水平管内进行气液两相流数值模拟,并结合理论分析了不同管径下水平管气液两相流压降的变化规律.利用Fluent软件研究结果表明:在同一管径下,当液速一定时,压降随气速的增大而增大;气速恒定时,压降...     

一种新型板翅式换热器气液分配器分配特性的敏感性分析

两相流动分配不均是影响板翅式换热器换热效率的主要因素。传统的"先混合,后分配"方法不能解决在导流翅片中流向突变时气液分离引起的气液两相流体分配不均问题,因此采用"先分配,后混合"的理念提出了一种新型的气液分配器,气体和液体分别从各自的通道进入分配器,在分配器内均匀混合后进入换热器的翅片换热通道进行换热。通过对分配器内部流场的数值模拟,发现:分配器的气液分配不均匀度随流量的增加而增加,且不均匀度受液相流量的影响比气相大。该气液分配器的气液分配不均匀度相比传统封头结构降低了一个数量级,能够有效改善板翅式换热器层间通道的气液分配特性,提高板翅式换热器的换热效率。     

板翅式换热器两相流分配器

两相流体分配不均匀是造成低温换热器传热性能急剧下降的主要原因。在板翅式换热器两相流入口设置分配器是一种广为采用的改善分配特性的工程方法。本文以空气-水实验模拟系统研究了一种两相流分配器的分配特性。研究表明：所研究的气液分配器能够提高气液在板翅式换热器层间翅片通道分配的均匀性。     

低分子量有机添加剂对内环流反应器中气含率和气液传质系数的影响

研究了气升式内循环气液两相流反应器中某些添加剂(脂肪醇类、酯类、氨基酸类等)对传质特性的影响.实验发现氨基酸对传质几乎没有影响;正丁醇和乙酸乙酯对气液间传质有强化作用;而正己醇和乙酸丁酯仅在一定范围内增强传质,从而使体积传质系数出现了峰值.分析了体积传质系数k     

温度对CO2(g)-NH3(aq)-Ca2+(aq)气液两相体系中结晶反应动力学模型的影响

在搅拌转速600 r/min、CO_2流量245 mL/min、Ca~(2+)初始浓度0.24 mol/L的条件下研究296.15～323.15 K时CO_2(g)-NH_3(aq)-Ca~(2+)(aq)气液反应体系中碳酸钙结晶反应动力学模型。结果表明:当温度313.15 K时,反应体系中水合氨解离及CO_2吸收化学反应达到或接近平衡,依据反应动力学模型,拟合得到296.15、303.15 K下CO_2(g)-NH_3(aq)-Ca~(2+)(aq)气液两相结晶反应的反应速率常数在数值上分别为1.377、4.894,反应级数为2.769;当温度≥313.15 K时,反应体系中水合氨解离及CO_2吸收化学反应未能达到或接近平衡,依据简化的反应动力学模型,拟合得到313.15、323.15K下CO_2(g)-NH_3(aq)-Ca~(2+)(aq)气液两相结晶反应的反应速率常数在数值上分别为0.100、0.159,反应级数为1.097。研究结果对CO_2(g)-NH_3(aq)-Ca~(2+)(aq)气液两相结晶反应动力学模型受温度的影响提供了动力学参数,对工业设计具有一定指导意义。     

应用改型三通实现气液两相流的等干度分配

针对冲击型三通进行气液两相分配时,两支路之间出现干度不相等的现象,提出了一种有效的改进措施--在三通的支路中加装孔板。首先,通过分析冲击型三通的相分配特点,解释了其不能实现等干度分配的原因。然后,又进一步阐述了改型三通的分配原理,并且在空气-水回路上对该分配装置进行了实验研究。实验结果表明,该分配装置能显著改善气液两相流的分配特性,降低两支路之间的干度差,在孔板尺寸选取合适的情况下,基本上实现了等干度分配。最后根据理论模型和实验数据,给出了影响该分配装置等干度分配的因素和最佳孔径比的计算式。     

文丘里卷吸型气液分配器液体分配性能的结构参数研究

为了改善滴流床用的内卷吸型气液分配器的液体分散差的现象,提出了一种文丘里卷吸型气液分配器,并对其结构参数进行了参数化研究,定量认识卷吸型分配器的结构参数对其气液分配性能的影响。在冷态实验装置上进行了文丘里卷吸型气液分配器性能实验,建立了耦合群体平衡模型的欧拉-欧拉两相流模型,数值模拟了文丘里卷吸型气液分配器气液两相分配流动过程。冷模实验结合数值模拟,系统性考察了各结构参数对卷吸型气液分配器的液体分布均匀性、喷淋半径以及压降的影响。结果表明,采用具备缩-扩结构的文丘里管作为降液管能够有效提升卷吸型分配器的分布均匀度和喷淋半径,并显著降低压降。通过正交试验,获得了主要结构参数与分配性能的相关性,给出了结构参数与性能指标的经验关联式。降液管的扩张段是改善液体分配性能的关键结构,其扩张角为30°时液体分配性能最好。     

应用改型三通实现气液两相流的等干度分配

针对冲击型三通进行气液两相分配时,两支路之间出现干度不相等的现象,提出了一种有效的改进措施——在三通的支路中加装孔板。首先,通过分析冲击型三通的相分配特点,解释了其不能实现等干度分配的原因。然后,又进一步阐述了改型三通的分配原理,并且在空气-水回路上对该分配装置进行了实验研究。实验结果表明,该分配装置能显著改善气液两相流的分配特性,降低两支路之间的干度差,在孔板尺寸选取合适的情况下,基本上实现了等干度分配。最后根据理论模型和实验数据,给出了影响该分配装置等干度分配的因素和最佳孔径比的计算式。     

并联容器入口偏流问题探讨

油气集输系统中,容器并联时采用汇管分配流量。几何结构、输送介质流型、惯性力等因素将导致偏流。输送介质为单相流时,压力不均匀分配、湍流、惯性力是造成容器并联偏流的主要原因。输送介质为气液两相时,流型、气液两相惯性差、气体携液能力是形成偏流的主要原因。通过调整几何结构、流型、压力分布及多级分配四种偏流控制方法降低汇管偏流程度。     

气液两相流方法对络合-超滤膜组件污染的清洗

超滤膜法是目前最有发展前途的水处理技术之一,但使用过程中不可避免的污染问题很大程度上限制了该技术的推广。该文提出特定的气液两相流清洗方法并针对络合-超滤膜组件污染清洗进行研究,比较了气体冲洗、水力反冲洗、化学试剂反冲洗和气液两相流清洗(分别以水和HCl作为清洗液)络合-超滤污染膜组件的效果。结果显示气液两相流方法的清洗效果最好,且用时最短。考察了通气时间tc、气停时间ti和气液流速比Rg/l对气液两相流方法清洗效果的影响,结果表明当ti=10 s、Rg/l=20∶1时,以水和HCl为清洗液的气液两相流方法在tc=15 s和tc=25 s取得最佳清洗效果;当tc=15 s、Rg/l=20∶1时,两种清洗液的气液两相流方法在ti=20 s取得最佳效果。当tc=15 s、ti=10 s,以水做清洗液的两相流方法在Rg/l=80∶1时取得最佳的清洗效果;HCl做清洗液的两相流方法在Rg/l=40∶1时取得最佳的清洗效果。研究结果表明气液两相流清洗方法能有效去除膜污染,在一定程度上可以减少化学清洗剂的使用而减少二次污染,是一种有效的绿色膜清洗技术。     

碘—活性炭催化剂上碘的升华流失速率

在235℃下,研究了浸渍法制取的碘-活性炭催化剂中碘的升化流失速率。所得数据可以良好地用下述升华流失速率方程式拟合:常数λ=7.1;k=0.438;n=1.76。在 V≤1时,碘在气固两相之间接近平衡,此式可简化为:■     

DMLS微型换热器内纳米粒子浓度对Al_2O_3/R141b流动沸腾压降的影响

为探究纳米粒子浓度对纳米流体制冷剂在微细通道中流动沸腾气液两相压降影响,运用超声波振动法制备质量分数为0.05%、0.1%、0.2%、0.3%、0.4%均匀、稳定的Al_2O_3/R141b纳米流体制冷剂,在直接激光烧结(DMLS)微型换热器中,设计系统压力为176 k Pa,纳米流体制冷剂入口温度为40℃,在热通量21.2~38.2 k W·m-2和质量流率183.13~457.83 kg·m-2·s-1工况下,研究纳米粒子浓度对Al_2O_3/R141b纳米流体制冷剂流动沸腾气液两相压降影响。研究结果表明:纳米粒子浓度对纳米流体制冷剂在微细通道中流动沸腾气液两相压降有显著影响,气液两相压降随纳米流体制冷剂的纳米粒子浓度增加而减少,在纯制冷剂中R141b加入纳米粒子Al_2O_3,不同质量分数的纳米流体制冷剂流动沸腾气液两相压降降低5.5%~32.6%;通过SEM和表面静态接触角测试方法,发现纳米流体制冷剂沸腾气液两相压降随质量分数增加而减少的原因是纳米颗粒沉积在通道表面,增加了微通道表面的润湿性;对比国际上3种比较经典流动沸腾两相压降模型,并基于Qu-Mudawar关联式和Zhang关联式进行修正,得出两相压降结果的85%数据点位于修正后的关联式模型值的±15%范围之内,同时实验结果与修正后的模型结果偏差MAE值为11.7%,说明修正后关联式能有效预测本工况下实验值。     

并联管路气液两相流量均布特性数值模拟研究

为了确保大型液化天然气(LNG)板翅式换热器冷箱并联管路流量均布性,基于计算流体力学(CFD)方法,根据实际板翅式换热器冷箱并联管路的形式,简化并建立了并联管路物理模型,模拟研究了气液两相流的流量均布特性。研究结果表明:当气液两相流速固定时,增加两相的体积含气率会先降低后提高流量分配的均匀性;当两相的体积含气率固定时,流量分配均匀性随流速的增加而变好。不同管路布置方式对并联管路流量分配影响不同。为提高并联管路流量的均布性,当管道水平布置时,优先考虑水平上进下出式;当管道垂直布置时,优先考虑垂直向下流入式。上述研究成果将为大型LNG板翅式换热器冷箱并联管路运行参数和布置方法的设计提供重要的理论依据。     

V锥流量计用于气液两相流测量的数值模拟研究

以计算流体力学CFD为基础,对内径为50mm、等效节流比为0.75的V锥流量计的内部流场进行了数值模拟。分析了V锥流量计在测量单相和气液两相流时的内部流场,并通过引入林宗虎模型得出了V锥流量计测量气液两相流时修正系数与气液密度比等因素之间的关系。结果表明:V锥流量计在用于流量测量时,其流出系数波动不大(0.89左右);在测量气液两相流时,气相会在锥后一定范围内富集,并且压强恢复所需要的直管段长度比测量单相流时所需要的要短;将林宗虎关系式用于V锥流量计时,其修正系数随着气液密度比的增加而降低,并在气液密度比达到0.328时,修正系数的值接近于1。     

气液两相并流体系气含率的表达式及其应用

本文基于气液两相分相流模型和动量守恒原理,并结合若干假定,建立了气液两相并流流动体系的气含率一般表达式,给出了由测定压降利用该表达式在确定管内气液垂直向下并流体系气含率中的应用,验证表明Ｈｉｌｌ提出的气液两相垂直向上并流流动体系的气含率表达工为本文建立一般公式当θ＝９０°时的特例。     

气液两相流强化卷式纳滤膜分离硫酸镁水溶液

气液两相流强化卷式纳滤膜分离实验是针对DK2540卷式纳滤膜,采用气液两相流强化分离技术,对硫酸镁溶液进行研究,较系统地研究了温度、料液浓度、过膜压力、料液流速、气体流速等因素在分离硫酸镁溶液时,对膜通量、截留率和膜通量增加率的影响,并总结了气液两相流强化效果。结果表明,气液两相流强化卷式纳滤膜分离有明显的效果。温度宜在30~40℃。料液浓度越大、过膜压力越小、气液比越大,气液两相流强化效果越明显。     

加氢反应器气液分配盘数值模拟

以加氢反应器UOC(Union Oil Company)型气液分配盘为对象,利用计算流体力学(CFD)方法对分配盘内的气液两相流动进行了研究。根据某工厂数据确定了分配盘的几何尺寸,应用原油和氢气为介质,使用群体平衡模型(PBM)等多种计算模型进行计算。计算结果表明,UOC型气液分配盘是依据分配盘上单个分配器的内外压力差作为动力,氢气与原油在分配器内外进行充分的碰撞,达到混合及分配效果。原油通过分配盘后以多个点状峰值状态存在,分配器存在中心聚集现象,消除分配器的中心汇聚现象为其结构改进的主要方向。