错排降膜阵列气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型

根据气溶胶颗粒拟流体性质提出了气液交叉流界面捕集PM2.5的传质类比模型.分析了颗粒Schmidt数及其指数m对气溶胶流体传热传质类比的影响机理.以常用的横掠错排管束对流传热Nu方程为基础,导出了横掠错排降膜阵列PM2.5传质Sherwood数方程,由此建立了以m为模型参数的PM2.5捕集效率预测模型.用横掠20列×90排ø3 mm降膜阵列PM2.5捕集效率实测数据回归获得m值为0.808.在Reynolds数50～650的范围内,模型预测传质Sh与实测值误差在±20%之内.     

径向流体横掠管束时的阻力特性

本文对环形空间内流体沿径向横掠管束时的阻力特性进行了研究，考察了流动方向，管束管排数及绕流平均雷诺数的影响，并对两种不同的方向下的流动阻力特性做了对比，将本文的研究结果与平行流横掠顺和错排管束时的阻力特性进行比较，两者有很大的差别。     

空气横掠沉没于多孔泡沫金属中错列管束的对流传热

对空气横掠沉没于多孔泡沫金属中正三角错列传热管束的对流传热进行了试验研究。结果显示,多孔泡沫金属使得流体的流动阻力明显增加,但阻力增加的倍数随Reynolds数的增大而减小;多孔泡沫金属对对流传热具有明显的强化作用,强化效果随Re的增大而减小。与横掠错列光管束相比,本试验范围内,流动阻力增加的最大倍数为12.727,最小倍数为10.109;对流传热的最大强化倍数为2.78,最小强化倍数为2.08。总结出了适合于试验范围的对流传热的气流量纲1阻力系数的表达式和传热计算关联式。综合强化对流传热及增加流动压降两方面可知,多孔泡沫金属较适合于流体较小流速的场合。     

基于椭圆管束菱形受热面的流动与传热性能分析

圆形管束菱形受热面在流动与传热方面表现出传热能力强、流动阻力大、吹灰方便等特点。以此为基础,提出了一种基于椭圆管束的菱形受热面。椭圆管束菱形受热面保持了圆形管束菱形受热面传热能力强和吹灰方便的特点,同时显著降低了烟气侧流动阻力。采用数值模拟方法,分析了叉排椭圆管束不同迎风角下的流动传热特性,与叉排圆形管束进行了对比,给出了各特征参数随Reynolds数的变化规律。模拟结果表明,迎风角为0°的叉排椭圆管束菱形受热面较圆形管束传热效果好,流动阻力小,综合性能高。     

空气横掠中空纤维膜管束的流动与传热性能

采用标准k-ε模型和增强壁面函数法对空气横掠中空纤维膜管束的强制对流换热进行数值模拟。采用SIMPLEC算法求解速度场和压力场的耦合,守恒方程采用二阶迎风格式离散。计算得到了不同管间距比下的管束平均Nusselt数和阻力系数。分析了纵横管间距比及Reynolds数的改变对管束平均Nusselt数和阻力系数的影响。     

管内垂直下降液膜速度与厚度分布特性

对洗涤冷却管内垂直降膜的流动特性进行研究,采用超声波多普勒测速仪对管内不同周向以及轴向位置的液膜厚度和速度进行了无接触式的测量,液膜Reynolds数范围为1.0×10~4~3.1×10~4。结果表明:在0°周向位置上液膜厚度与速度均达到最大值,导致该位置局部液膜厚度过大而不能保持稳定,部分液体脱离液膜表面,此外还造成了8°和16°位置的液膜厚度激增。在轴向上,当Reynolds数小于2.0×10~4时,液膜速度在重力作用下随流动距离增加而增加,反之,液膜速度因为流动阻力会随距离增加而减小。随着Reynolds数的增大,液膜平均厚度和速度呈增大趋势。此外,Reynolds数的增大还会使得液膜更加不稳定。     

顺排椭圆管束的对流换热及流阻特性

对空气横掠顺排椭圆管束的换热及流阻特性进行了实验研究。讨论了放热系数沿管束纵向及横向的分布规律以及平均阻力系数随管束总排数的变化关系。给出了计算顺排椭圆管束放热系数及阻力的实验关联式。实验结果表明，顺排椭圆管束的管外放热系数略低于相应的叉排椭圆管束及圆管管束，但前者的阻力却比后两者低得多。     

管内垂直下降液膜速度与厚度分布特性

对洗涤冷却管内垂直降膜的流动特性进行研究,采用超声波多普勒测速仪对管内不同周向以及轴向位置的液膜厚度和速度进行了无接触式的测量,液膜Reynolds数范围为1.0×10⁴~3.1×10⁴。结果表明:在0°周向位置上液膜厚度与速度均达到最大值,导致该位置局部液膜厚度过大而不能保持稳定,部分液体脱离液膜表面,此外还造成了8°和16°位置的液膜厚度激增。在轴向上,当Reynolds数小于2.0×10⁴时,液膜速度在重力作用下随流动距离增加而增加,反之,液膜速度因为流动阻力会随距离增加而减小。随着Reynolds数的增大,液膜平均厚度和速度呈增大趋势。此外,Reynolds数的增大还会使得液膜更加不稳定。     

基于椭圆管束菱形受热面的流动与传热性能分析

圆形管束菱形受热面在流动与传热方面表现出传热能力强、流动阻力大、吹灰方便等特点。以此为基础,提出了一种基于椭圆管束的菱形受热面。椭圆管束菱形受热面保持了圆形管束菱形受热面传热能力强和吹灰方便的特点,同时显著降低了烟气侧流动阻力。采用数值模拟方法,分析了叉排椭圆管束不同迎风角下的流动传热特性,与叉排圆形管束进行了对比,给出了各特征参数随Reynolds数的变化规律。模拟结果表明,迎风角为0°的叉排椭圆管束菱形受热面较圆形管束传热效果好,流动阻力小,综合性能高。     

温差对气液交叉流PM2.5去除效率影响

针对过程工业尾气PM2.5污染问题,提出以废气废水构建交叉流界面,利用高温工业废气与低温废水之间形成温差发生传热捕集尾气中PM2.5。研究含PM2.5高温工业废气横掠错排降膜阵列的传热传质,分析气液温差对PM2.5去除效率的影响,理论推导PM2.5去除效率表达式,结果表明PM2.5去除效率随气液温差增加而增大。对直径3mm的降膜阵列,气体Reynolds数为140的实例计算显示,气液温差由20oC增加至80oC时,单排降膜阵列PM2.5去除效率由0.33%提高至0.66%,200排降膜阵列去除效率由48.5%提高至73.2%,由350排液柱群组成的分离通道整体去除效率可达到90%。对高温工业尾气横掠降膜阵列进行实验验证,理论分析与实验结果吻合良好。     

水平管束冷凝换热设计计算问题讨论

针对大型水平管束冷凝换热设计计算,对水平管束膜状冷凝换热系数典型公式进行了对比分析;结合管束结构及冷凝液膜流动行为,阐明了相关公式的适用条件、计算结果差异及原因。然后通过工程实例计算对比和壳程蒸汽流动模拟进一步表明,现有相关公式因未能充分考虑冷凝加热器中蒸汽流动的多方向性及其对冷凝液膜的扰动,其换热系数计算值明显低于实际;并针对大型水平管束冷凝换热工程计算模型的完善,对进一步的研究工作提出了建议。     

V型导液槽对HFC245fa水平管束外冷凝换热影响

试验研究了HFC245fa在水平光管与强化管管束外的冷凝换热特性,提出在管束中加装V型导液槽来消除管束效应的方法,并通过试验研究了V型导液槽对管束冷凝换热特性的影响。试验管束由4列排深为5排的列管构成,带导液槽管束的前4排管下方加装了两段长度为450 mm的导液槽;试验换热管公称外径为19.05 mm、换热长度为1000 mm。试验中,以Wilson描点法获得强化换热管水侧对流传热系数,以对比试验方法研究了V型导液槽对水平管束外冷凝换热性能的影响。结果表明：传统的管束效应模型仅在较小的热通量范围适用;凝液在管间的迁移形态与流态随管上作用凝液量的系列变化是导致管束效应变化的主要因素;加装导液槽可有效控制凝液在管间的迁移,控制管束效应;加装导液槽使光管单管冷凝传热能力下降10%左右,使光管管束总体换热能力提升4.5%相似文献   

上置加热管筛板蒸发器流体力学及蒸发性能

对筛板上方液层内置有水平加热管束的载气蒸发器的流体力学和蒸发性能进行了实验研究,并对实验结果进行了分析。结果表明,在气速一定时,筛板单板阻力随着液体流量的增大而提高;在液体流量一定,气速较大时筛板单板阻力不随气速而变化;随着液体温度的提高,筛板单板阻力明显减小;在相同条件下,上置管束的筛板单板阻力比普通筛板单板阻力明显增大。对于常温下的空气水体系,在相同条件下,加热管束通入加热蒸汽可使出口空气的湿含量提高8. 7%—12. 6%。随着加热管束通入蒸汽流量的增加,出口空气的湿含量进一步提高。     

水平管外水膜流型判据与特征长度

建立了蒸发式冷凝器水平管外水膜流动测试装置。观测发现水膜流动指示剂扩张角小于30°时,水膜湍流明显;扩张角大于50°时,水膜层流明显。研究了水平管外水膜流型随管径及喷淋量的变化,归纳出管外水膜层流临界Reynolds数阈值为15,湍流临界Reynolds数阈值为25。喷淋量增加的过程中,粗管比细管更容易达到湍流。管外水膜流动Reynolds数中的特征长度与水膜厚度一个量级。水膜越厚,特征长度越大;且管径越大,特征长度越大。     

管束间气液两相流动特性的研究进展

综述了气液两相流体横掠水平管束流动特性的最新进展。对先前研究气液两相流体向上、向下流过顺列和错列管束时的含气率、流型和压降特性进行了归纳和分析,详细介绍了绝热条件下基于实验结果建立的流型图、预测含气率和摩擦压降的半经验公式以及各种预测方法的差异。最后,表明发展数据和建立模型仍是绕流研究的重点。     

水平管外降膜蒸发流动和传热特性数值模拟

建立三维模型并模拟了制冷剂R410A在水平管外的降膜流动和蒸发过程,探究了喷淋密度、热通量和布液孔偏离管轴心距离对降膜流动和传热的影响。结果表明：沿管周方向,液膜厚度和传热系数逐渐减小并趋于稳定,至管底处由于局部液体堆积,液膜增厚、传热系数降低;喷淋密度较小时,总传热系数随着热通量增加而降低,随着喷淋密度增加而显著提高;液膜Reynolds数达2000后,总传热系数随喷淋密度增加而缓慢提升并趋于平稳,此时热通量的增加会提升总传热系数;随着布液偏心距的增加,总传热系数先略微上升并趋于平稳,而后由于出现局部“干涸”和液膜堆积区域,总传热系数急剧下降;随喷淋密度的增加,总传热系数急剧下降的临界点会逐渐往大偏心距偏移。     

气液两相并流向下通过筛板孔口单元的压降特性

针对堆叠筛板填料的基本单元,采用12种不同规格的孔板,研究了气液两相并流向下通过孔口的压降特性,阐明了气液流量、孔板结构对压降的影响规律。结果表明：压降随气液流量的增加而增大;随孔径的增大而减小;在筛板常用厚度范围内,孔口锐缘效应使得压降随板厚减小而增大。根据孔口压降行为不同,以气相雷诺数Re_G=5000分界,建立了单一气相向下通过孔口的压降预测关联式;然后利用气相折算因子对关联式进行修正,得到了Re_G>5000时气液并流向下通过孔口的压降预测关联式;当Re_G<5000时,通过直接对单一气相阻力系数进行修正,得到了相应气相雷诺数范围内的气液两相压降预测关联式。     

H型翅片管阻力系数变化规律的数值模拟预测

为辅助复杂烟气流场条件下烟气冷却器管外阻力设计计算,本研究提出一种基于翅片管数值模拟的阻力系数预测方法,对不同行列数翅片管束在不同烟气来流速度下的流场进行模拟,拟合翅片管束阻力系数及其随行列数变化的趋势.结果表明:翅片管束压降主要由惯性阻力引起;随着列数的增加,管束阻力呈明显上升趋势;增加行数或列数,翅片管惯性阻力系数...     

横纹管氨水降膜吸收强化性能与传质机理

建立了氨水溶液竖直降膜层流和湍流的数学模型,推导出降膜溶液氨气吸收速率的理论公式。该公式指明可以通过提高氨水溶液喷淋密度和氨水溶液的氨气溶解度来提高氨气吸收速率。当2^#横纹管管外氨水溶液喷淋密度从615 kg·m^-1·h^-1增加到3191 kg·m^-1·h^-1,氨气吸收速率提高了220%。在冬季保持吸收段吸收压力为0.15 MPa,当氨水溶液平均温度从25℃提高到34℃,则氨气吸收速率下降了130%。在夏季维持吸收段吸收压力为0.25 MPa,当氨水溶液平均温度从35℃增加到50℃,氨气吸收速率相比下降了86%。影响横纹管降膜吸收性能的一个重要参数是凹槽尺寸的综合影响因子即e²/pd。以该影响因子和管外溶液降膜Reynolds数作为自变量,建立了管外氨水溶液Sherwood数的关联式。     

Experimental investigation of maldistribution in vertical plate falling film tower

Falling film towers are popular in process industries due to moderate air side pressure drop, less energy ingesting liquid distribution and easy cleanup features. Two major limitations of falling film towers are the uneven distribution of liquid across solid surfaces (maldistribution) and contraction of falling liquid film on the solid surface (poor wetting). Maldistribution of liquid is primarily dependent on the type of liquid distributor and scope of liquid flow (slit opening) across solid surfaces. In the current communication; the influence of liquid distributor on maldistribution problem for vertical plate falling film tower has been experimentally investigated. Four types of liquid distributors: plain tube, spray nozzle, perforated plate, and branch tube distributor have been tested. Effect of parameters: slit opening, liquid flow rate, and the number of plates on maldistribution are also explored. It is found that branch tube distributor is best suited for vertical plate falling film tower application.