低压蒸汽环境中水蒸发界面温度和蒸发速率的实验研究

蒸发相变广泛存在于薄膜过程及晶体生长等工业生产和日常生活中,液层表面蒸发和热毛细对流相互影响、相互制约,使得蒸发界面能量传递机制变得非常复杂。为了深入了解水在低压纯蒸汽环境中的蒸发特性,对环形液池内水蒸发时的温度分布和蒸发速率进行了一系列实验研究。环形液池壁温控制在3～15℃之间,蒸发环境压力在394～1467 Pa之间变化,开始测量时液层深度为10 mm。结果表明,蒸发界面气相侧温度总是高于液相侧,气液界面存在明显的温度跳跃。随着压比减小,蒸发速率增加,界面温度跳跃随之增大;随着距壁面距离增加,局部蒸发速率降低,温度跳跃值减小;相同压比下,随着壁面温度的升高,气相侧热通量减小,蒸发界面温度跳跃值整体降低;在实验范围内测得的最大温度跳跃值为2.56℃。由于蒸发冷却效应和热毛细对流的耦合作用,蒸发界面下液相侧存在一个厚度为2 mm左右的温度均匀层,且壁面附近温度均匀层厚度大于中间区域厚度。在温度均匀层内,径向温度梯度诱导的热毛细对流将热量从壁面传输至气液界面以补偿蒸发所需汽化潜热;在温度均匀层以下,浮力对流和导热共同作用使得液相温度迅速升高。     

基板温度对超疏水表面液滴蒸发影响

基于椭球模型,模拟了不同基板温度条件下超疏水表面上固着纯水液滴的蒸发过程,探究了蒸发过程中液滴蒸发时间、接触角演变行为、液滴表面温度和蒸发速率等参量。结果表明:基板温度越高,液滴蒸发寿命越短,且蒸发时间随基板温度呈线性关系。液滴蒸发过程中,接触角随蒸发时间成非线性变化。因较大的高径比和较小的热扩散率,基板温度对液滴蒸发初始阶段影响较小。近接触线区域液滴表面温度梯度较大,其他区域温度梯度较小;且基板温度越高,除近接触线区域液滴表面温差越小,这说明蒸发冷却效应受到了抑制。同一体积条件下,基板温度越高,液滴蒸发速率越大,且蒸发速率随基板温度呈指数变化。     

碳纤维蒸发帘强化蒸发池低放射性废水自然蒸发

为缓解铀矿冶企业低放射性废水水量增加带来的处理压力,围绕碳排放量较低的天然蒸发池技术提出蒸发帘强化自然蒸发技术。选用耐酸碱腐蚀、比表面积大、透气性能好、毛细效应明显的碳纤维编织布制作蒸发帘,开展浸水-速干性能试验、小型化室内蒸发模拟试验及现场测试试验。结果表明：碳纤维编织布具有良好的吸水性且有利于水分子的蒸发,W1021平纹型编织布适宜制作蒸发帘;碳纤维蒸发帘可强化自然蒸发,提高温度和风速均可增强蒸发帘强化自然蒸发的效果。在对实际低放射性废水进行蒸发时,碳纤维蒸发帘的日蒸发水量为5.4 mm/d,自然蒸发的日蒸发水量为2.1 mm/d,碳纤维蒸发帘可将自然蒸发水量提升157.14%。蒸发帘强化自然蒸发技术效果良好,可有效缓解铀矿冶企业低放射性废水的处理压力,为需要提升自然蒸发水量的企业提供指导。     

酸浴单效蒸发改双效蒸发的设想

针对小规模粘胶纤维厂酸站使用LCR462单效蒸发设备存在的弊病进行分析，提出了单效蒸发及改双效蒸发的设想方案。该方案可以减少耗汽量，冷却水用量和降低纺丝酸浴温度。     

蒸发式过冷水制冰中单个水滴的蒸发过冷特性

为分析蒸发式过冷水制冰中单个水滴在此低温低湿空气环境中的蒸发特性,建立了水滴蒸发过冷过程的数理模型。通过悬挂水滴实验与模拟结果的对比,验证了模型的有效性。因此利用该数学模型预测微小直径水滴的蒸发特性是可行的。通过模拟计算获得了水滴初始直径、初始水温、空气温度、空气含湿量和空气流速对水滴蒸发过冷过程的影响。结果表明,水滴初始直径越小、温度越低或空气流速越大,水滴的冷却速率就越大,达到稳态时的过冷时间就越短。另外,通过降低空气温度或含湿量不仅提高了水滴的冷却速率,而且增加了水滴达到稳态时的过冷度。通过水滴蒸发过冷特性的分析,可为制冰系统的优化设计及提高系统制冰效率提供理论参考。     

粗磷酸的双效蒸发

在湿法磷酸蒸发工序中用双效蒸发代替单效蒸发,使酸的含量(以 P_2O_5计)从28—9%浓缩至42%,双效蒸发不但减少了所需要的蒸汽量,还可降低最初的温度(225℉),由于比     

尿素水溶液液滴的蒸发特性

在石英管式炉上通过挂滴法来观察单个尿素水溶液（urea-aqueous-solution,UAS）液滴的具体蒸发过程,比较了不同环境温度以及不同初始直径大小下液滴的蒸发特性。结果表明,尿素溶液液滴在100～1300 ℃的温度范围内呈现出了不同的蒸发行为。在较高的温度下,液滴的蒸发行为较为复杂,如气泡的产生、液滴的变形以及发生微爆的现象;但是,随着环境温度的降低,这些现象就变得非常微弱甚至消失。同时,还定量分析了稳态蒸发常数与温度、液滴初始直径之间的变化关系,发现在初始直径为2.5 mm、温度在100～600 ℃之间变化的情况下,稳态蒸发常数从0.02075 mm2/s增加到了0.23953 mm2/s,增大了10倍左右。此外,还对气流流速为0.25～1.25 m/s范围内的液滴蒸发特性作了实验研究。当液滴周围有强迫气流存在时,液滴与气体间的换热方式由导热转变为对流换热,从而增强了液滴表面的传热传质能力,促进了液滴的蒸发。     

烧碱蒸发改造设计要点

为强化烧减蒸发生产能力和降低能耗，提出了如下蒸发改造设计要点：合理选用蒸发工艺流程；适当提高蒸发生产中的蒸汽压力；控制用好电解液浓度和温度；提高Ⅲ效蒸发真空度；选用适宜的采盐设备；充分利用冷凝水余热；大气冷凝器用水循环使用。     

烧碱蒸发系统的技术改造

分析了烧碱蒸发系统运行中存在的各种问题:生蒸汽压力不稳定,蒸发料液预热温度偏低,末效真空度偏低,蒸发系统结盐严重,成品碱冷却能力不足。技术改造后,运行稳定。     

板式蒸发式冷凝器热工性能实验

对影响板式蒸发式冷凝器热工性能的主要因素——空气的湿球温度、冷凝温度、相对湿度做了实验研究。结果显示：冷凝温度和冷凝压力均随着入口空气湿球温度的升高而升高;入口空气相对湿度对压缩机功耗的影响与湿球温度对压缩机功耗的影响均比较大;对基于同一压缩系统的实验比较表明,在冷凝温度为38℃时,板式蒸发式冷凝器的热流密度比管式蒸发式冷凝器平均大30.5%;且在相同的冷凝温度下,入口空气湿球温度越低,板式蒸发式冷凝器的热流密度比管式蒸发式冷凝器大得越多。     

盐水液滴降压蒸发析盐过程数值模拟

盐水溶液的降压蒸发广泛应用于海水淡化和工业制盐等领域,因此研究盐水在降压过程中的蒸发特性具有重要意义,有助于解决我国水资源缺乏问题。本文通过数值模拟的方法研究了降压环境下盐水液滴蒸发析盐过程,获得了盐析质量和液滴温度随时间的变化。采用的工质为饱和盐水,液滴的初始温度分别为20℃、15℃、10℃;环境压力从0.1MPa降至2000～10000Pa。通过与实验数据相对比,验证了本文模型的有效性。通过该数学模型,分析了影响析盐率和液滴温度变化的主要因素。结果表明:液滴直径越大,在蒸发过程中其析盐率越高,但温度变化越慢;压降速率越快,液滴蒸发速率越快,析盐率越大,温度变化也越快;液滴初始温度越高,蒸发速率越快,液滴表面析盐率越高,但不同初始温度的盐水液滴,在蒸发过程中其最终温度趋于一致。     

太阳能组合蒸发池

借用湖沼学的方法,由气象预报以预计太阳能蒸发池中盐水来来的温度和水份蒸发量。据此可以一个有浓度梯度的蒸发池组来调控盐水的蒸浓。故预期的各不同的盐水浓度均可被得到。     

橡胶废水烟道喷雾蒸发特性研究

针对橡胶废水烟道喷雾蒸发技术,采用数值模拟方法研究液滴群蒸发特性的影响因素。结果表明:随着烟气流速的增大,液滴完全蒸发时间缩短,蒸发率提高,液滴完全蒸发距离呈先增大后减小的趋势;烟气温度越高和烟气水蒸气含量越小,液滴传质速率越快,液滴群蒸发特性越好;随着进料流量的增大,液滴完全蒸发时间缩短,液滴完全蒸发距离呈减小趋势,且有一段变化较平缓;进料温度对液滴群蒸发特性影响不明显。     

基于热泵循环的水蒸发浓缩系统研究

介绍了一种使用R1234yf工质的热泵蒸发浓缩系统,它可以在低温低压下将盐溶液中的水蒸发出来,并且将二次蒸汽全部利用,达到节能的目的,从而提高热泵蒸发浓缩系统的经济性能。给出了系统流程图,阐述了此系统的工作原理,并且讨论了蒸发温度、冷凝器出口温度等因素对此热泵蒸发浓缩系统中系统能耗的影响。     

热泵式低温蒸发装置

<正> 各种化学工业生产过程中使用的蒸发浓缩操作,因分离水分所需的蒸发潜热很大,故耗用大量能量、以往都采取多效蒸发等措施。最近,开发了自蒸汽再压缩式(VRC)省能型蒸发装置。使用VRC 方法,因被压缩的水蒸汽的比容积较大,蒸汽压较高,蒸汽温度在80℃以上较为有效。为得到产品,在低温下通过蒸发浓缩往往不能实现。从经济性出发,可考虑采用多效蒸发与VRC 方法相结合,达到节能要求。热泵方式低温蒸发装置(简称HPE)可在常温操作温度下达到蒸发目的。     

凸面恒温基底上固着液滴蒸发特性研究

针对凸面恒温基底上的固着液滴蒸发过程开展了实验和理论研究。实验研究方面,搭建了凸面恒温基底上蒸馏水液滴蒸发的可视化实验系统,捕获了液滴蒸发过程形态变化,使用红外热像仪获得了液滴表面温度分布。理论研究方面,基于环形坐标系建立了凸面恒温基底上固着液滴蒸发的传热传质模型,推导出液滴内部温度分布及其周围蒸气浓度分布的解析解。将模型结果与实验数据进行对比,验证了计算模型的可靠性。研究结果表明：模型计算需考虑蒸发冷却效应,提高基底温度和减小基底曲率直径均可提高液滴蒸发速率;相较于平面基底,凸面基底上液滴的铺展半径更大,钉扎时间延长,总蒸发时间减小,液滴蒸发主要遵循恒定接触半径蒸发模式。此外,液滴/空气界面处的过余温度沿液滴表面从中心到接触线方向单调递增,随着蒸发过程的进行,液滴整体温度分布趋于均匀。研究结果有助于深入掌握凸面基底上固着液滴蒸发的传热传质机理。     

半集中式蒸发冷却空调系统特性的实验分析

介绍了半集中式蒸发冷却空调系统在新疆及西安某办公楼的设计过程,结合该办公楼结构形式采用了串联式空气-水系统。测试结果表明在新疆地区室外干球温度为35.0℃下,采用的三级蒸发冷却新风机组可使送风温度达到13.5℃,采用的间接-直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度为16.5℃,室内维持在空调规范要求的舒适区域。西安测试结果表明室外干球温度为33.5℃下,采用的三级蒸发冷却新风机组可使送风温度达到17.4℃,采用的间接-直接蒸发冷却复合冷水机组出水温度为17.5℃。分析了该半集中式蒸发冷却空调系统的优缺点,为蒸发冷却空调系统的设计提供些许建议。     

分子筛膜渗透蒸发技术研究进展

概述了渗透蒸发膜分离过程和分子筛膜的优点,重点综述了沸石分子筛膜在渗透蒸发中的传输机理和传质模型,以及温度、压力、组成等对渗透蒸发膜分离性能的影响因素,介绍了分子筛膜渗透蒸发技术在有机溶剂脱水、水中脱除有机物和有机混合物分离等方面的应用,展望了分子筛膜在渗透蒸发膜分离技术中的发展方向。     

机械蒸汽再压缩蒸发系统的性能分析

机械蒸汽再压缩（MVR）蒸发系统是一种新型高效节能蒸发技术。它有多个单元设备组成,每个操作节点的控制都对系统运行的稳定性和节能效率至关重要,其中包括进料温度、蒸发压强、蒸汽压缩比、冷凝液温度等。若操作条件不当,不仅会大大降低蒸发效率而且会对设备和管路造成损害。本文建立了一套充分利用能源的MVR蒸发工艺流程,并通过理论分析对每个操作节点进行了质量和能量衡算,同时利用Aspen Plus模拟软件建立了系统的流程模拟图。通过对操作单元的变量控制,研究了循环蒸汽量、补充水的量与进料温度、冷凝液温度、蒸汽压缩比以及蒸发压强等之间的变化关系。由数据分析可得：原料在饱和液体时进料最佳,冷凝液的温度应保持与蒸发温度的有效温差在5～8 ℃时较好,压缩机的蒸汽压缩比控制在1.8～2.2较为合理。同时可利用冷凝液和浓缩液的余热对原料预热,补充水也可从冷凝液中直接取用。     

氯化钠废水多效蒸发装置工程化研究

在蒸水量一定的条件下,蒸发面积和汽耗比是蒸发操作、设计及投资的主要依据。建立了多效蒸发的简易数学模型。以处理氯化钠废水（处理量为8 t/h、氯化钠质量分数为12%）为例,采用试差法计算手段,在蒸水量一定的前提下,分析了蒸发效数、生蒸汽温度、末效蒸汽温度对蒸发面积、系统汽耗比的影响,为氯化钠多效蒸发浓缩装置在工业生产中的实际应用提供了参考依据。