多物理场中热扩散效应对传热传质的影响

为了便于消除或控制室内挥发性有机化合物(VOCs),分析了VOCs在室内环境中的扩散规律。基于不可逆过程热力学原理,在考虑交叉耦合扩散效应的基础上,建立了3个物理量的梯度驱动下封闭空间内自然对流传热传质的数学模型。采用数值方法研究了室内环境中同时存在温度梯度、湿度梯度和VOCs浓度梯度时的自然对流传热传质现象,并着重考察了多物理量的梯度耦合作用下热附加扩散效应对传热传质的影响,展示了流场、温度场和浓度场等热附加扩散准则数STC的变化状况,研究结果表明,多物理场中热附加扩散效应对传热传质具有一定的影响,且具有复杂多解性。     

膜过程中热质耦合传递分析

研究了透过致密无孔膜的传热传质过程,考察了传热传质的相互作用,建立了膜过程中热质耦合传递的数学模型,并以湿空气透过薄膜分离过程为例,分析了温差及浓度差的变化对传热传质过程的影响,发现温差及浓度差的变化会引起热阻及湿阻的变化,从而进一步影响热流量和传质通量,所以对传热传质过程有加成作用。     

热泵干燥过程中相变传热与传质分析

根据孤立系统热力学耦合原理,分析热泵干燥过程中存在的气液相变过程,揭示了相变过程中传热过程与传质过程之间的相互作用机制.分析得到,提高蒸发器的蒸发温度、降低冷凝器工质的冷凝温度,可以减少系统的熵产率.通过介绍干燥过程中水分汽化相变和迁移扩散中流与力的关系,得到热流和质流的线性唯象方程组,结合散度概念推导质量守恒方程和能...     

类比在化工原理传热和传质教学中的应用

传热和传质都是化工原理教学的核心内容。本文针对传热和传质的共性,将类比法引入教学过程中,使学生能够利用相对容易理解的传热的规律来促进较难理解的传质规律的掌握,进而促进更难理解的热质同时传递过程的理解和掌握,提高教学效果。     

基于热质传递解耦特性的溶液除湿过程传热传质系数(Ⅰ)模型与Le-hD分离测量法

溶液除湿过程是溶液除湿空调系统中的一个非常重要的耦合传热传质过程。本文对填料塔结构的溶液除湿器建立了一种NTU-Le模型,并基于此模型得到了溶液除湿过程传热传质特性——Lewis数对空气出口含湿量基本无影响,提出一种溶液除湿耦合热质传递过程的热质传递解耦方法——Le -h_D分离测量法,来测定溶液除湿过程的耦合传热传质系数。     

基于热不平衡考虑的溶液除湿/再生传热传质系数(Ⅰ)模型与Le-hD测量法

溶液除湿装置是溶液除湿空调系统中一个重要单元,其内部传热传质规律对系统性能起到决定性影响.在溶液绝热除湿模型基础上,提出考虑热不平衡的除湿模型用以计算溶液除湿过程的传热传质系数.模拟计算发现考虑热不平衡模型计算的溶液和空气出口参数与实验值能更好吻合,从而说明该模型能更准确计算除湿过程传热传质系数.当热容率比C*≥1.0...     

雾的形成对蒸气和不凝性气体混合物的强迫对流膜状凝结换热的影响

本文研究了雾的形成对饱和蒸气和不凝性气体混合物的强迫对流膜状凝结时传热、传质的影响,提出了以两相边界层内液滴质量成分Y_(?)为表征雾的影响参数。通过通用模型的建立,分析了液滴存在时气相传热传质的机理,获得了气相传热传质系数和液滴平均质量成分与冷凝条件之间的解析关系式。计算结果表明,雾的形成对蒸气传质系数影响较小,而对混合物显热对流换热系数影响较大。本文理论值与文献中数值解也较吻合。     

超声波作用对液滴冷却冻结过程的影响

为了揭示超声波辅助冷却冻结过程中的热质传递机理,在声场理论和热质守恒的基础上,结合液滴冷却冻结过程,建立了超声波作用下液滴冷却冻结数学模型,分析了冷却冻结过程中超声波对液滴温度、液固界面、液滴直径的影响,揭示了冷却冻结过程中超声波空化效应导致传质引起的传热量与超声波热效应产热量的变化规律。结果表明:超声波空化效应强化了液滴表面的传质,有利于液滴的冷却冻结;对于不同频率和强度的超声波,存在合理的超声波加载时间;将超声波作用下液滴冻结过程中液固界面的模拟结果与实验结果进行了对比,二者吻合性好,最大误差10.6%,最小误差0.3%。     

超临界二氧化碳传热特性的研究

超临界流体是新兴的化工技术之一,其传热特性是其工程应用研究的重要方向。由于在超临界压力条件下流体的热物性随温度和压力的变化比在亚临界压力条件下更加剧烈,相应的传热与传质过程也更加复杂,这对改善化学工程上传统的传质、传热过程具有重要意义。     

Heat and mass transfer coefficients of liquid desiccant dehumidification/regeneration processes with non-thermal equilibrium(Ⅰ) Model and Le-hD evaluation method

溶液除湿装置是溶液除湿空调系统中一个重要单元,其内部传热传质规律对系统性能起到决定性影响。在溶液绝热除湿模型基础上,提出考虑热不平衡的除湿模型用以计算溶液除湿过程的传热传质系数。模拟计算发现考虑热不平衡模型计算的溶液和空气出口参数与实验值能更好吻合,从而说明该模型能更准确计算除湿过程传热传质系数。当热容率比C^*≥1.0时,考虑热不平衡除湿模型计算的传质单元数和Lewis数要远优于绝热模型计算结果;而当C^*≤0.05时,考虑热不平衡除湿模型和绝热模型计算结果相差较小。     

Separation of ideal mixtures in multistage systems: An algorithm for selecting a separation sequence

An algorithm is suggested for selecting a separation sequence for multicomponent mixture separation in multistage systems such that the mixture entering each step is separated into two streams. The optimality criterion is minimum energy consumption at a given throughput capacity for systems utilizing mechanical energy and maximum throughput capacity for heat-driven systems. Expressions for optimal distribution of heat transfer and mass transfer areas among the separation stages are presented.     

微通道内超临界氮气三维热流场实验与数值模拟

利用实验与数值模拟相结合的方法研究了超临界氮气（SCN₂）三维热流场特性,在用实验数据验证数值方法可靠性基础上,分析了压力（3.6~7 MPa）和质量流速［800~1200 kg/（m²?s）］对SCN₂对流传热特性的影响,揭示了微通道圆管不同圆周方向上SCN₂热流场规律。结果表明：在低压力和高质量流速下,同一轴向位置处,径向内壁温最大值出现在圆管90°处;质量流速越大,内壁温最大值和对流传热系数最小值由圆管180°向90°处发生了转移;当浮升力系数Gr*/Re²>1时,浮升力有利于强化圆管底部区域流体传热能力;基于获得的数据,提出了一个新的适合预测微通道圆管内SCN₂对流传热特性的无量纲换热关联式,预测误差小于20%。研究结果为微通道换热器优化设计提供了参考。     

风洞真空排气系统直接接触传热过程

某风洞真空排气系统在运行过程中,会产生大量含水蒸气的混合气体。为了提高排气效率降低能耗,本文引入冷凝塔工艺,采用直接接触换热冷凝方式使来流含水蒸气的混合气体降温冷凝。基于微元塔高传质模型,对进入冷凝塔的热流气体与冷却水直接接触换热过程分析,推导出传质系数数学方程表达式。结合实验数据考察了进气压力与冷凝降温排出气体中水蒸气含量的影响,并拟合得到一定温度下进气压力与该气体水蒸气含量的数学表达式;也考察了冷却水质量通量和气液比变化对传质系数、体积传热系数、出气温度的影响,在此基础上拟合得到针对风洞气流直接接触换热气液比与体积传热系数数学关系式,并计算出最优气液比。实验得出的规律对风洞气流的直接接触换热优化设计和应用起到了指导作用。     

一维换热器中温差场均匀性原则的证明

换热器的温差场均匀性原则是一个唯象原理,还没有得到理论上的证明。采用变分方法,用火积耗散极值原理对两股流和三股流一维换热器的传热过程进行了优化,表明不管是给定换热量寻求火积耗散最小,还是给定火积耗散寻求换热量最大,均应使冷热流体的温差场完全均匀,从而初步证明了换热器温差场均匀性原则的正确性。     

基于改进NSGA-Ⅱ算法的FCC分离系统多目标优化

应用流程模拟软件HYSYS对某炼厂65万吨/年重油催化裂化装置进行全流程模拟。以最大目的产品（汽油+液化气）收率与最小分离系统能耗为优化目标,采用改进的非支配排序遗传算法（NSGA-Ⅱ）对FCC分离系统进行多目标优化。通过对决策变量的择优选取、最优算法参数的研究（包括种群规模、P_c与P_m自适应策略、遗传代数）、最优点的决策建立了一套缜密的多目标优化方法。优化结果显示,目的产品（汽油+液化气）收率提升4.32个百分点,分离系统能耗降低16.88%,为FCC分离系统的操作变量优化提供了重要的数据支持与优化建议。     

煤基甲醇芳构化分离过程多目标优化

国内煤化工产品普遍存在产能过剩和同质化严重的问题,开发以煤基甲醇合成二甲苯的新技术具有重大意义.针对煤基甲醇合成二甲苯技术中面临分离过程能耗高的难题,本工作基于甲醇芳构化技术,利用Aspen Plus与Matlab的交互链接,对非芳烃、苯、甲苯、二甲苯、三甲苯的分离过程开展了多目标优化研究.采用NSGA-Ⅱ遗传算法,以...     

A new technique for simultaneous water and energy minimisation in process plant

This paper presents a new technique for simultaneous minimisation of water and energy in process plants through a combination of numerical and graphical tools. The technique consists of three steps, namely, setting the minimum water and wastewater targets; design of minimum water utilisation network, and finally, heat recovery network design. This technique offers two key advantages over current state-of-the art techniques. Firstly, it is applicable to mass transfer based and non-mass transfer based water-using operations. Secondly, it introduces a new graphical visualisation tool through a plot of temperature versus stream flowrate, termed as heat surplus diagram to guide water and energy reduction simultaneously. The heat surplus diagram provide insights on the energy demand as well as on stream matching scenarios during design of a maximum water and energy recovery network. A case study on a paper mill plant demonstrates that significant reductions in water and energy consumption can be achieved using this approach.     

声场作用下含盐液滴冻结过程及组分迁移特性的研究

为了揭示超声波辅助冻结的内部作用机理，明确声场作用下相变冻结过程中的热质传递规律及组分迁移特性，根据声场理论分析了超声波的空化作用和热效应，并在冻结过程能质守恒的基础上建立了超声波作用下液滴相变冻结及盐分迁移数学模型，研究了超声波对液滴冻结过程中气泡状态和液滴温度的影响，分析了不同盐浓度下液滴冻结过程中固液界面、溶液比例、盐度及盐水残余率的变化规律。结果表明，超声波空化作用强化了界面处的热质传递，液滴温度下降较快，有利于液滴的冻结；液滴盐浓度越高，凝固界面的移动越慢，液滴直径为2 mm时，盐浓度5wt%时达到冻结点的时间为15 s，盐浓度8wt%时达到冻结点的时间为20 s；超声波作用下盐浓度越低，冻结过程中盐分迁移变化越剧烈。     

蒸发器换热过程对ORC系统混合工质选择和运行工况的影响

在有机朗肯循环（ORC）系统其他部件的效率均相同的条件下，蒸发器的换热量越大，不可逆损失越小，系统的做功潜力就越大。由于混合工质的相变温度滑移与热源的温度变化具有较好的“匹配性”，采用混合工质为循环工质，并使用流耗散率来描述混合工质与热源流体换热过程中的不可逆损失。结合 T-Q 图来分析蒸发器中混合工质与热源流体换热过程，发现混合工质与热源流体换热曲线围成的面积为流耗散率，并且分别得出了蒸发器换热量最大与不可逆损失最小的条件，以此指导系统最佳混合工质和运行条件的选择。针对确定的热源条件，在蒸发器换热量达到最大的条件下，以不可逆损失最小为目标，建立了基于蒸发器性能的系统最佳混合工质和运行条件的选择方法。采用参考文献中热源条件，筛选出最佳混合工质为R600a/R134a(0.2/0.8)，在最佳蒸发器出口温度为365.75 K的运行条件下，换热量是文献中最佳混合工质的3.3倍，在系统其他部件的参数选择均相同的条件下，系统的净输出功率是文献中最佳混合工质的2.4倍。     

垂直下降沸腾管两相流传热恶化研究

<正>1引言 传热恶化有不同的类型,就工程换热设备设计和运行的实际需要来说,人们最关心的是以下几点：（1）传热恶化发生的位置（壁温飞升起始点）,一般用。cr来表示;（2）传热恶化发生后壁温飞升的最大值,一般用A儿。。来表示;（3）壁温飞升最大值的位置,一般用K。。。来表示;（4）传热恶化发生后的。mi。。本文着重分析讨论后3个问题。