大通量高效传质技术——立体传质塔板CTST的研究进展

立体传质塔板CTST是河北工业大学研究开发的一系列大通量高效喷射型塔板,其结构为独特的空间立体结构,具有处理能力大、效率高、压降低、操作弹性大、抗堵塞能力强、消泡性能等特点.已对CTST塔板的进行了较为系统的研究,包括流体力学性能、传质性能的研究、复合塔板的研究等.结合CFD技术,加强了CTST塔板两相流场的流体力学方面的研究.复合塔板是一种新型的高效率的气液接触设备,介绍了CTST-F1复合塔板流体力学性能,为后续复合塔板的研究开发提供了良好的理论基础.     

气雾两相受限射流特性的研究

本文采用自由射流理论研究了有限空间中气雾两相射流的流动特性,考虑雾相的存在对气相流速的作用,并由此推出了受限气雾两相流气速分布和雾相浓度分布计算方法,结果表明雾滴的卷入对气流的流动起到了阻滞作用,使其流速减小,在此基础上对受限射流在排出口附近存在的分离面进行了讨论,并采用单颗粒动力学模型求解了雾滴的速度分布,得知当雾滴的直径dp=5μm,在距喷嘴出口30mm的地方将雾滴加入到出口气速u0=140m/s的气相射流中时,雾滴在15mm左右的距离内就能被加速与气流等速,最后经过实验论证得知模型计算值与实验值吻合较好,该模型能较好的体现有限窨中的气雾两相射流特性。     

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.     

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κ-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．     

纤维冷却场内高温高速气粒两相射流的数值模拟

对燃烧室喷出的射入通道内的高温高速两相流进行了数值模拟。建立了考虑辐射及射流周围空间具有一定速度的气粒两相射流的数学模型和物理模型。利用积分方法求解了高温高速射流的速度分布和流量分布。利用网格离散的数值算法求解了温度分布。同时给出了颗粒相的浓度分布规律。计算结果在定性分析上是合理的。     

非定常不稳定气固两相流动的离散涡数值仿真—Ⅱ．具有剧烈分离的不稳定气流场的数值模拟

应用离散涡方法数值模拟了高雷诺数下的钝体（圆柱、方柱等）绕流,得到了流谱、涡谱等流动信息。从流谱和涡谱中可以明显看到流动分离、旋涡以及旋涡时间的发展演化,即成功模拟出流动所具有的非定常、不稳定等非线性特征。     

管内冰浆在振动工况下的流动及传热特性

针对船舶在北极航道航行时管道内流体流动受到船舶机械振动的影响,本文采用计算流体力学(CFD)中的欧拉-欧拉模型、壁面函数模型,并通过UFD加载相间传质模型对水平管道中的冰晶进行数值模拟.研究振幅、频率、入口含冰率和速度对冰晶流动和传热特性的影响.结果显示:在振动工况下在流速改变时其压降增长趋势为二次函数增长趋势.振动频...     

非线性单自由度复合随机振动的蒙特卡罗模拟

以材料非线性单自由度复合随机振动系统为例,运用直接Monte Carlo模拟法模拟出结构随机场以及地震波,运用非线性有限元理论求解了非线性系统的地震反应,然后采用数理统计的方法得到非线性单自由度复合随机振动系统的反应统计特征值,并得到一些有意义的结论.     

旋转填料床用于易溶气体吸收的传质性能研究

利用离心传质分离装置—旋转填料床,对易溶气体吸收过程的传质性能进行了实验研究。对于含少量氨的空气,其中氨被水吸收的总气相体积吸收系数随气相流速的增大而增大。在一定的转速范围内,气相流速不变时,吸收系数随转子转速的增加而增加。同时得出与重力场吸收相当的传质单元高度。     

低温等离子体处理甲酰胺溶液过程中活性粒子传质的数值模拟

采用一维漂移-扩散流体模型,对活性粒子在甲酰胺溶液中的传质进行了数值模拟。分析了等离子体处理甲酰胺溶液中5种主要活性氧粒子(OH、OH₂、O₃、O₂^- 、H₂O₂)的浓度和渗透深度。结果表明:在甲酰胺溶液中,O₃和OH的渗透深度可以达到13~14 μm,高于水中的7~9 μm;O₂^-渗透深度为580 μm,约为其在水溶液中的50%;甲酰胺浓度在10^-5~10^-3 mol/L内,对活性氧粒子传质过程的影响较明显;溶液中O₂对活性氧离子多样性有积极作用。这些现象表明,可以通过控制实际环境改变活性氧粒子的渗透深度。     

直接接触式湿烟气余热回收热质传递数值研究

在Fluent软件中,基于欧拉-拉格朗日方法和自定义函数(UDF),构建了三维稳态模型,并在离散相模型(DPM)基础上,耦合欧拉壁膜模型(EWF)对冷凝室内湿烟气与喷淋液滴及周围壁面间的凝结传热进行数值模拟研究。研究结果表明,DPM与EWF耦合可以更精确地模拟湿烟气在冷凝室内的凝结换热;入口烟气流速越大,冷凝室高度越低,则出口烟气温度和出口烟气水蒸气体积分数越高,烟气换热效率越低,且变化幅度逐渐减缓;冷凝室高度越高,则壁面湿烟气凝结量越大,但随着入口烟气流速增大,冷凝室高度对凝结换热的影响逐渐减弱,换热效率提高幅度也明显减小。     

气升柱式多相反应器的气含率及传质特性

研究了２×０．０５（ｍ）实验室气升柱式反应器，并分别对空柱和带静态混合器这两种情况进行了测试，得出了气含率和传质系数关联式     

湿式石灰石烟气脱硫过程添加剂对传质的影响

以具有水平气液相界面的双搅拌釜为吸收设备,研究了湿式石灰石烟气脱硫过程中添加剂对传质的影响,得出了不同反应时间、不同pH值下的液相传质分系数、增强因子和总传质系数。硫酸钠、硫酸镁和腐殖酸钠均能有效地改善浆液的传质性能,与非强化过程相比,反应时间相同时,添加剂强化过程的传质系数大幅度提高;相同pH下,添加剂强化过程石灰石的利用率大幅度提高,其中以钠强化过程的提高幅度为最大。传质系数随浆液中石灰石含量的降低而降低。当浆液pH值较低而石灰石消耗殆尽时,脱硫剂将以亚硫酸钙为主。     

瞬态分子扩散传质过程中质量迁移特性理论研究

对瞬态扩散传质问题的物理过程进行了分析。依据热量、质量传递的类比关系，提出了质量传播速度的概念，继而对传质本构方程－费克第一定律进行修正，以此为基础，建立了瞬态分子扩散传质问题质量传递微分方程式，并以一维瞬态扩散传质问题为例对本文所述问题进行了理论上的分析。     

熔滴过渡光谱传感器原理及测控效果

为实现熔化极脉冲焊熔滴过渡的精确控制,研制了电弧熔滴过渡光谱传感器,并设计了多信息同步的高速摄像装置,对电弧熔滴过渡光谱传感器的传感灵敏性和控制的可靠性进行检测和验证,证实了电弧光谱对熔滴过渡检测的准确性及光谱信号实时控制熔滴过渡的可靠性,实现了1脉1滴和1脉2滴的熔滴过渡脉冲焊接过程.     

空间辐射散热器液滴层的瞬态辐射换热

采用光线踪迹法结合区域法,考察了壁面的多次反射及各向性微散射的能量传递份额的再分配,导出了两侧均为半透明界面下一维吸收,发射,各向性散射介质的辐射传递系数。     

二维传热传质及应力分析有限元模拟软件的开发和应用

详细介绍了二维传热传质及应力分析有限元模拟软件（FEASGD）的组成、结构和功能，论述了FEASGD的数据处理和开发过程，给出了应用例程和使用方法。     

磷酸二铵工艺尾气脱湿过程的数值研究(Ⅰ)--雾状冷凝区传热传质

针对湿含量高达0．604kg（H2O）／kg（Air）的磷酸二铵尾气脱湿过程，提出雾状与膜状冷凝并存的机制。传热传质数值模拟结果表明，雾状冷凝仅发生在靠近冷壁面的气膜层内，气相主体的湿份通过扩散到达气膜内而冷凝。雾状冷凝权重α=0．2时气膜层内蒸汽分子扩散时间尺度与冷凝时间尺度相当，表明湿份的扩散速率是相变脱湿的控制步骤。