自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.     

湿式冷却塔加装导风管的数值研究

以湿冷机组自然通风冷却塔相关理论为基础,在FLUENT模拟软件的框架下,建立了火电机组湿式冷却塔的传热传质模型,雨区和喷淋区采用离散相模型,具有较高精度的Poppe理论用于计算填料内复杂的能量传递和物质交换.由于塔的中心区域换热效率较低,采用了在雨区加装导风管的方案,使外界空气直接与中心区域冷却水换热,改善塔内空气温度...     

废轮胎裂解塔内加热盘面的传热传质模型

针对一种新型立式废轮胎裂解塔，建立了塔内橡胶小块沿盘面运动的传热传质模型，并给出
了塔内关键性能参数如料环高度、盘面积料及停留时间的计算公式。应用颗粒传热扩散理论及橡胶裂解动
力学方程，给出了裂解塔内每道料环的出料温度及橡胶裂解率的迭代计算公式，并从理论上给出了裂解塔
的最大处理量。应用该模型对一台中试装置进行了理论计算，计算结果与实验结果吻合较好。     

发动机缸体冷却液流动传热的三维CFD模拟

针对发动机冷却系统优化设计中存在冷却液的三维流动与传热的问题，为了提高发动机的冷却效率、降低高温零件的热负荷、实现整机的热量分配和热量利用，以4缸发动机为研究对象，利用计算流体动力学 (CFD)软件STAR-CD，对发动机缸体冷却水套内冷却液的流动和传热进行三维数值模拟.通过CAD建模、计算网格划分和给定边界条件，进行数值计算，给出了发动机冷却水套内冷却水的流场、压力场及表面传热系数分布，为进行发动机冷却水套内冷却液的流动和传热分析以及冷却水套的优化设计提供了理论依据.     

用数值模拟方法进行脱硫塔的优化设计

基于多相流数值模拟,进行了湿法脱硫喷淋塔的优化设计研究,气相湍流由标准模型描述,喷淋液滴由确定颗粒轨道模型描述,通过对流场和温度场模拟计算得到优化设计结果是烟气入口向下倾斜15°,喷嘴采用高低位布置,在喷雾区加装环形导流分布器,可使脱硫塔流场右侧湍流强度明显增加,左侧烟气贴壁流动有所改善,脱硫塔内流场分布更加合理,塔出口温度低于优化前温度,增加气液传质、传热,提高脱硫效率。     

巨型冷却塔进风口高度模拟分析

根据气水两相间热质传递原理,用Fluent数值计算软件建立了AP1000核电机组用20 000 m2淋水面积巨型冷却塔的三维计算模型.对塔体进风口高度的不同取值进行了模拟与计算,综合分析了不同环境侧风对塔内流场、出塔水温、进塔风量的影响,优化了210 m巨型冷却塔的进风口高度结构设计.     

湿法脱硫塔一维传热传质性能模型理论与试验

为预测湿法脱硫系统(wet flue gas desulfurization, WFGD)浆液温度,提出湿烟气绝热饱和温度的概念,推导浆液温度与入口烟气温度及含湿量的函数关系。基于预测的浆液温度,建立脱硫塔内液滴运动、热质传递及压差分布一维耦合数学模型;分析脱硫系统三维不均匀性对于模型准确度的影响;用龙格-库塔法对模型进行迭代求解,探讨脱硫塔内主要运行变量(浆液颗粒直径、烟气入口温度及液气比)对传热传质的影响,获得相关参数的一维分布规律。为验证模型的正确性,分别进行现场测试和物模试验。结果表明,预测的浆液温度与现场实测温度有较好的一致性,最大相对误差为4.56%;浆液颗粒直径是影响传热传质的主要因素;颗粒在下降过程中速度迅速衰减,并趋向于最终不变值;烟气温度沿塔高呈指数规律分布。与模型预测温度及压力相比,物模试验温度分布与压力分布的最大相对误差分别为4.72%和6.46%。模型具有较高的准确度,对脱硫塔的设计、运行及SO₂的传质研究有指导意义。     

用于供冷的闭式冷却塔换热模型与性能分析

目的分析闭式冷却塔内各参数。即空气焓值、含湿量、冷却水温等的分布情况；探讨空气入口参数、空气质量流量、喷淋水量对闭式冷却塔冷却性能的影响规律．方法通过对闭式冷却塔内部换热机理的分析，建立描述冷却塔内传热传质性能的数学模型，并得到模型的解析解．结果闭式冷却塔结构参数不变时，随着入口空气湿球温度的升高，冷却水出口温度升高；随着空气质量流量和喷淋水量的增加，冷却水出口温度降低，但是变化斜率逐渐减小，即存在着一最佳喷淋水量和空气质量．结论利用闭式冷却塔数学模型的解析解，可以实现分析空气和喷淋水参数对闭式冷却塔供冷性能的影响及各参数沿闭式冷却塔高度的分布情况，为闭式冷却塔的结构设计及性能优化提供帮助．     

湿法脱硫塔一维传热传质性能模型理论与试验

为预测湿法脱硫系统(wet flue gas desulfurization, WFGD)浆液温度,提出湿烟气绝热饱和温度的概念,推导浆液温度与入口烟气温度及含湿量的函数关系。基于预测的浆液温度,建立脱硫塔内液滴运动、热质传递及压差分布一维耦合数学模型;分析脱硫系统三维不均匀性对于模型准确度的影响;用龙格-库塔法对模型进行迭代求解,探讨脱硫塔内主要运行变量(浆液颗粒直径、烟气入口温度及液气比)对传热传质的影响,获得相关参数的一维分布规律。为验证模型的正确性,分别进行现场测试和物模试验。结果表明,预测的浆液温度与现场实测温度有较好的一致性,最大相对误差为4.56%;浆液颗粒直径是影响传热传质的主要因素;颗粒在下降过程中速度迅速衰减,并趋向于最终不变值;烟气温度沿塔高呈指数规律分布。与模型预测温度及压力相比,物模试验温度分布与压力分布的最大相对误差分别为4.72%和6.46%。模型具有较高的准确度,对脱硫塔的设计、运行及SO₂的传质研究有指导意义。     

结冰风洞液滴运动及传质传热特性分析

针对结冰风洞喷雾系统设计和分析的需要,建立了计算液滴运动及传质传热特性的数值方法。该方法将空气流动和水滴运动解耦计算,首先采用计算流体动力学的方法模拟空气流场,在此基础上,用拉格朗日法计算水滴运动轨迹,并根据雷诺比拟计算水滴运动过程的传质传热特性。采用本文方法对液滴在3 m×2 m结冰风洞中运动及传热传质过程进行了模拟,分析了导致液滴沉降的原因,总结了影响液滴温度和直径变化的因素,得到了液滴在运动过程中沉降和蒸发的基本规律,为深入开展结冰风洞喷雾特性研究打下了较好基础。     

注气混相及非混相驱替物质平衡方程式

常规物质平衡方程在油田已广泛应用，然而对油田注气物质平衡方程的研究较少。注入气与油藏油接触时，油气体系间会发生相传质和传热，由于气体溶解于油中引起油的体积膨胀，所以注气过程中物质平衡方程与以前传统的没有考虑相间传质作用的物质平衡方程不同。从物质平衡原理和膨胀理论出发，建立起了注气混相及非混相驱替和气水交替注入过程物质平衡方程式。该物质平衡方程考虑了油气体系相间传质作用和油中溶解气体后的体积膨胀，为注气开发油藏的开发动态分析及预测提供了一种有效的手段。     

等离子喷涂过程数值计算与实验研究

应用流体控制方程、传热传质方程、粒子输运方程、Maxwell电磁场方程建立多场耦合数学模型,研究普通等离子喷枪内外的流场特性.计算中考虑等离子气体的电离与复合反应,以及非局域热平衡效应,在此基础上,采用新的三维模型分析气流中粉末颗粒的速度和温度分布,并与DPV2000诊断系统测量值进行对比,结果显示二者的相对误差小于10%.分析结果表明：颗粒的速度和温度在喷涂距离70～90 mm范围内同时达到最大,可选择此范围为最佳喷涂距离.颗粒的加热加速行为研究为其最终的沉积和扁平化奠定了基础,对工艺参数优化和喷枪结构优化提供理论指导.     

非均质采空区气-固耦合温度场迎风有限元求解

重点讨论了用迎风有限元方法结合图形显示技术计算回采采空区温度场温度分布问题．先建立采空区煤耗氧和自燃升温的定解数学模型，联立求解了漏风渗流方程、氧浓度消耗——弥散方程和传热方程．详细描述了在漏风流作用下采空区遗煤氧化自燃过程，给出了采空区温度分布的稳定的动态数值解．通过计算对比，该方法有效地控制了数值解的振荡，避免了人工干预对计算结果影响，又便于可视化处理．     

微波加热下食品球形物料温升状态的研究

微波加热温升状态研究是传热传质学研究的基本内容之一，也是食品微波加热、于煤、杀菌必定涉及的内容．微波加热过程是一种复杂的非稳态过程，它与物料的物性、形状尺寸，微波功率、频率及场分布等有关．本文对均匀场内球形物料加热过程进行了实验和理论研究，测定了多种物料的温度分布，提出了过程的传热传质的数学模型，在若于简化条件下，求出了温度分布的数值解，与实验结果接近。并利用数学模型对过程进行了分析     

空气中沼气的迁移和输运

本文用亥姆霍茨函数论证了重力场中大气压下沼气和空气自由混合后,其混合物是非均匀的,并利用Fick定律和重力场中的压力分布函数求出了沼气浓度的分布函数;给出了用Chapman-Enskog公式计算沼气在空气中的扩散系数的计算结果,并讨论了扩散系数与温度、压力和浓度的关系;求出了呆滞空间沼气传质方程的解析解,据此阐述了沼气积聚的空间、时间概念;应用湍流混合理论分析了沼气层和风流相对运动的混合效应,并给出了最小混合风速的理论计算式。     

轻烃气化过程研究

为解决轻烃作为燃料使用时气化量不足，使燃具热负荷达不到要求的问题，阐述了轻烃采用“空气鼓泡法”的气化过程，并对该过程进行了传热和传质分析，指出空气流量、温度和气泡总表面积是影响轻烃气化量的主要因素，同时，进行了不同空气流量下的轻烃气化实验．结果表明，可通过增加空气流量、提高轻烃或空气温度和增大气泡总表面积的方法增加轻烃气化量．     

液柱塔内流场和SO2吸收的CFD模拟和优化

为提高湿法烟气脱硫液柱冲击塔的脱硫效率，研究了塔内流场分布情况及其对SO2 .吸收的影响.塔内烟气流场分布的数值模拟以雷诺时均的纳维 斯托克斯方程为基础，采用拉格朗日离散相模型,计算了石灰石浆液液滴的运动轨迹以及气液两相之间的相间作用.分析了液柱冲击塔的烟气流速、液气比以及入口几何结构对塔内流场分布的影响，并研究了流场分布对SO2 吸收的影响. 数值结果表明，浆液的喷淋对于烟气的流动具有整流作用.浆液喷淋量一定时，随烟气流速增大，塔内烟气迹线分布情况趋于均匀.塔内流场的分布可以通过采用倾斜的入口来改善，当入口倾角为4°时，塔内流场分布相对比较均匀.     

立管式蒸发式冷凝器传热特性的研究

蒸发冷却被应用于工业过程和空调系统中以降低不同流体的温度,其工作过程涉及空气和水的两相流、两相流的传热传质及传热和传质间的耦合.作者主要研究了立管式蒸发式冷凝器的传热特性,建立了一个一维、稳态的性能计算模型.实验结果表明,气-液界面的热阻是立管式蒸发式冷凝器热传递过程中的主要热阻,弹簧插入物有助于提高其传热性能.所得的结论为该种设备的设计提供了更多的参考信息.     

自然通风冷却塔进风口流场模型的建立及计算

冷却塔的运行状况对电厂的经济性和安全性有较大影响．环境侧风严重影响冷却塔的冷却性能．以逆流湿式自然通风冷却塔为研究对象,建立了冷却塔进风口附近空气流动的数学模型和冷却塔内传热传质的物理模型．采用有限体积法进行了数值计算．得到了冷却塔进风口附近空气动力场的分布规律,同时进行了实型塔的现场测量,与模拟结果对比．该方法可定量评价冷却塔的运行状况,为冷却塔通风量和进风阻力的计算,以及冷却塔全面优化设计和改善冷却塔的冷却性能提供了理论依据．     

喷雾条件对船用脱硫塔流场影响的数值模拟

为了研究喷雾条件对船舶尾气脱硫塔内三维流场的影响规律,建立了有效的脱硫塔三维仿真模型。对洗涤塔内液滴的蒸发和流动特性进行模拟,重点研究了喷雾的锥角、喷雾温度和喷嘴的分布位置对雾化液滴粒径、塔内流场、温度场以及液滴雾化蒸发的影响。结果表明:喷雾的锥角较大时,喷雾区较薄,烟气穿透喷淋层的阻力较小,容易穿透喷雾区。喷淋温度高时液滴在塔内蒸发加快,液滴在洗涤塔内分布变差。较高的喷淋温度使洗涤塔内反应温度升高,会抑制SO_2的物理吸收。改进喷嘴布置和喷嘴位置,使流场尽量均匀,保持塔内单位体积内的持液量,可以使脱硫率提高。