NaCl水溶液喷射闪蒸-掺混蒸发的实验研究

喷射闪蒸与热空气掺混蒸发(FME)结合是实现含盐废水深度脱盐的有效方法之一。本文搭建了喷射闪蒸-横流掺混蒸发实验系统,结合PIV和Malvern激光粒度仪对FME流场中液滴群的运动、蒸发特性开展了实验研究。实验中掺混风温为104.7～145.3℃、风速为10～17 m·s^-1;液侧液滴初始盐质量分数为0～0.15,温度为20.0～132.0℃,喷射压力为0.5～1.2 MPa。FME中喷射闪蒸主要影响雾化破碎区,而掺混蒸发主要影响蒸发区。液滴群初始粒径随喷射压力或质量分数的提高趋于均匀,而随液滴温度的升高先趋于均匀而后均匀性变差。气液间的动量和能量交换主要发生在蒸发区内的水平方向;定义液滴沿水平方向截面平均速度为FME特征速度,该特征速度随掺混距离的增大先陡增后缓增,而在相同掺混距离处,该特征速度随掺混风温、风速或喷射压力的增大而增大;液滴群的Sauter平均直径沿掺混方向不断减小;增加掺混风温、提高掺混风速、增大喷射压力是强化FME蒸发的有效手段。根据实验结果计算了液滴群表面平均传热系数,并给出了该传热系数的实验关联式。在本文研究范围内,其计算值与实验值的主体误...     

压力雾化喷嘴在受限空间气流中喷雾特性的实验研究

对出口直径为0.21、0.28、0.38、0.46mm的4种压力雾化喷嘴及其组合在150mm×150mm×1 000mm的矩形通道中的喷雾流场进行了实验研究,矩形通道中的空气流速为10m/s。研究了喷嘴布置和组合方式对雾化流场的影响。实验结果表明:喷雾不碰壁距离随入射角的增大而增大;顺流喷雾比无气流时液滴的平均D32减小10%,粒径范围略有扩大;逆流喷雾比无气流时液滴的平均D32增大约70μm,粒径范围扩大了3⁴倍;出口直径小的喷嘴可通过逆流布置和顺流布置的组合,获得液滴粒径分布范围更宽的气液两相流场。双喷嘴在有限空间内的雾化效果与流场中气液流量比有关。所得研究结论对天然气加湿技术的开发有一定参考价值。     

底吹钢包两相区两段模型

在考虑雷诺应力的基础上，建立了底吹钢包中气液两相区流体流动的两段模型。这一模型可用于计算近喷嘴处和浮羽流区各截面处两相流的平均速度、速度分布、流股直径和平均含气率等．数值计算表明：理论含气率与实验值符合很好．计算还表明：平均含气率和平均速度随高度的增大而减小，但流股直径随高度的增大而增大．另一方面，平均速度随初始供气量的增大而增大，而抽引比则随供气量增大而减小．通过两段模型可很好地描述喷嘴处气液流的行为．     

基于微观结构的褶式滤芯拟态化模型及其过滤性能的数值模拟

基于随机多层纤维过滤介质算法建立褶式滤芯三维拟态化结构模型,对褶式滤芯内部气-固两相流动进行数值模拟,计算不同运行参数及结构参数下滤芯的压力损失及过滤效率,并与文献计算值进行比较. 结果表明,压力损失随过滤风速增大呈线性增加;随褶尖角增大,压力损失呈先减小后增加,压力损失计算值与文献计算值吻合较好. 褶尖角和过滤风速一定时,过滤效率随粒径增加先减小后增大,在给出的颗粒直径范围内存在最易穿透颗粒直径(MPPS). 不同过滤风速下,当颗粒粒径小于0.5 mm时,扩散作用使过滤效率随过滤风速增加而减小;大于0.5 mm时,惯性作用使其随过滤风速增加而增加;MPPS随风速增加而减小;本计算值与文献计算值趋势一致. 不同褶尖角下,当颗粒粒径小于1 mm时,扩散作用使过滤效率随褶尖角增大而减小;大于1 mm时,惯性作用使其随褶尖角增大而增加.     

双通道气流式喷嘴雾化特性实验研究

以清水和空气为实验介质,对同轴双通道气流式喷嘴雾化特性进行了实验研究,分析了喷淋量对雾化角及径向流通量分布的影响,分别考察了气速和喷嘴轴向位置对液滴索特平均直径(SMD)的影响。研究结果表明,喷嘴径向流通量分布随着雾化气量的升高而趋于集中,当气体流量高于1500 L/min时,雾化角随着气量升高而降低;喷口处气速与喷嘴轴向位置均是影响液滴SMD与粒径分布的重要因素,液滴SMD随着气速增大逐渐减小,当气速超过150 m/s时其下降趋势变缓,粒径分布均匀度显著提高;随着喷嘴轴向距离增大液滴SMD逐渐减小,当距离大于300 mm时其变化不再显著,但粒径分布均匀度显著提高。     

转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔喷嘴雾化特性的模拟

利用离散相模型对转炉一次除尘新OG系统高效喷淋塔内喷嘴的雾化特性进行模拟,分析了喷射角度、喷射压力、喷射流量及喷嘴水平间距等因素对雾化场索太尔平均直径(SMD)和蒸发效率的影响. 结果表明,在一定范围内随喷射角度增加,液滴在雾化场中的覆盖面增大,液滴驻留时间变长,蒸发效率增加,雾化场SMD减小,喷射角度大于60o时,SMD值减小缓慢. 随喷射压力增大,液滴蒸发效率增加,雾化场SMD减小,压力大于1.0 MPa时对SMD的影响较小. 随喷射流量增加,液滴蒸发效率减小,雾化场SMD增加,流量小于0.15 kg/s时,SMD增加幅度偏小. 两喷嘴水平间距越大,液滴分布面积越大,但对雾化场SMD影响较小. 在一定条件下,喷嘴间距约为800 mm时,截面速度分布较均匀.     

水刺加固喷嘴高速喷射流场的数值模拟及验证

以水刺加固喷嘴高速射流对聚合物纤维进行水力缠结加固成形的过程为研究对象,通过建立水刺加固喷嘴喷射流场理论模型,经过数值模拟研究了4个不同水刺加固喷嘴高压喷射流场的运动特征,并与粒子图像测速仪系统测试的结果进行了对比。结果表明：采用Realizable k-ε湍流模型描述水刺工艺水腔内喷嘴的喷射流场正确,建立的数值模拟计算求解方法有效,与实验测试值十分吻合;适当增大喷嘴喷口的高度,可使流体在喷嘴喷口轴向方向的速度增大;适当增大射流初始段的长度,可使流体的流量和压力增大,提高水刺非织造纤维网缠结效果;随着射流过渡段长度的增大,混合段(即过渡段和充分发展段)出口压力增大,喷射流体的速度增大,纤维网所受到的冲击力增大;适当减小喷嘴过渡段高度,混合段出口处压力增大,可以实现较大范围内喷射流体速度的增大,改善水刺非织造纤维网缠结效果。     

RESS法制备超细萘粒子

采用常规、简便的喷射装置，建立了一套超临界溶液快速膨胀（Rapid Expansion of Supercritical Solutions,RESS)实验装置。该装置能有效地防止堵塞。以CO2为溶剂，萘为溶质，考察了喷嘴直径及收集距离对沉积微粒粒径的影响，研究了在不同的收集距离时粒径随浓液浓度的变化规律。结果表明喷嘴直径增大将使产物粒子粒径增大；在50mm的范围内，产物粒径随着收集距离的增回而明显增加，结果也显示出RESS产物是通过更小粒子之间的碰撞凝结而生长。当收集距离较大时，晶体的生长过程相比于晶核的形成过程对沉积微粒的粒径影响更大，故粒子粒径随溶液浓度增加而增大；当收集距离较小时，晶核的形成过程占主导地位，因此产物粒径随溶液浓度的增加而减小，符合经典成核理论。     

基于图像法的环雾状流液滴参数测量与分析

环雾状流广泛存在于石油化工领域,其内部流场测量具有重要意义。本文结合光学图像法和高速摄影技术对撞针式喷嘴的雾化特性进行了测量分析,以此为基础对基于雾化混合的环雾状流中夹带液滴特性开展了实验研究。利用高速摄影技术对喷雾进行可视化,采用单帧单曝光法对液滴尺寸和速度信息进行提取。研究发现,液滴速度随轴向距离增大呈衰减趋势,且相同轴向距离（约在径向位置10mm处）条件下,速度达到峰值;液滴索泰尔平均直径（SMD）随喷嘴孔径d₀的增大而增大,并与液相质量流量m_l和喷嘴上下游压差?p均呈负相关;另外,在环雾状流环境中,相同气压条件下液滴SMD随气相体积流量Q_g增大而减小,而相同气相体积流量条件下SMD随气压p_g增大而增大。基于实验测量结果,以气相韦伯数We_g和液相雷诺数Re_l为主影响参数,引入相间滑移和压力系数建立了基于量纲分析的环雾状流液滴SMD预测模型,平均绝对百分比误差MAPE为11.4672%。     

一种新型多喷嘴汽-液喷射器的性能

目前汽-液喷射技术中关于湿蒸汽的研究较少,然而在实际工业中,相当一部分低压蒸汽是具有一定干度的湿蒸汽。为此,设计了以湿蒸汽为工作蒸汽的实验台,并采用一种多喷嘴结构的汽-液喷射器作为实验元件,分析了蒸汽压力、蒸汽干度及喷射器背压对其性能的影响。实验结果表明：蒸汽干度使蒸汽质量流量随蒸汽压力变化的曲线平移。喷射系数随蒸汽干度的增大而增大。蒸汽压力较低时,喷射系数和过冷水流量随蒸汽压力的升高而增大,随着蒸汽压力的升高,当汽羽的长度大于喷射器的喉嘴距时,过冷水发生壅塞,喷射系数开始减小,而过冷水流量的减小延迟。总体上,喷射系数随背压的升高而减小,在背压不同的范围内,喷射系数下降的速度有所不同。     

进料位置与风速对旋风分级器颗粒分级效果的影响

根据旋风分级器内气流速度分布特点进行了进料区域划分,运用非稳态离散相模型和分级实验对比了3个代表性进料位置对颗粒运动轨迹及分级精度的影响,分析了1 μm和10 μm颗粒在不同区域内的受力情况。结果表明,边壁区域进料造成粗组分中细粉夹带现象严重,分级精度差;中部进料区域内流场强度大,粗颗粒受离心力强,细颗粒受轴向气流曳力大,有利于减少颗粒在分级区的停留时间,实现粗、细颗粒的快速分级,对改善分级精度有利;中心位置进料延长了粗颗粒的分级运动路程,增加了粗组分跑损的概率,模拟计算15 μm的粗颗粒进入细组分的质量分数达到11.7%。经实验验证,入口气速在10～22 m·s^-1,中部区域进料时分级后粗、细组分粒度分布曲线重合区面积最小,分级粒径比率值平均提高了25.3%,研究结果为离心气流分级设备的进料位置设计提供了一定的指导。     

湍动流化床内固体颗粒扩散系数

将高速摄影及基于互相关原理的图像处理技术与颗粒扩散规律的研究进行结合,对湍动流化床中甲醇制烯烃催化剂SAPO-34颗粒的扩散系数进行了实验研究。实验表明,对于Geldart A类的SAPO-34颗粒,颗粒纵向扩散系数在10^-2～10^-1 m²·s^-1量级之间,横向扩散系数在10^-3～10^-2 m²·s^-1量级之间,两者均随流化风速的上升而增大。另外,在相同的流化风速下,粒径较小的颗粒具有更大的扩散系数。该结果对湍动床颗粒运动规律的研究有一定意义。     

RESIDENCE TIMES OF TWO- AND THREE-COMPONENT MIXTURES IN CASCADING ROTARY DRYERS

The residence times of the components of two- and three-component mixtures of fine (195 µm), coarse (1315 µm) and very coarse (5040 µm) sands were measured in a pilot-scale cascading rotary dryer. The effects of mixture composition and air velocity (0-5.4 m s^-1) were determined. With no air flowing through the drum, the residence times of the individual components were almost the same as that of the overall mixture. Increasing the gas velocity caused a large decrease in residence time. In contrast, particle size had very little effect. The spread of residence times increased with air velocity, peaking between 2 and 4 m s^-1; composition had very little effect on the spread. The residence time of the overall mixture could be calculated using the particle transport model of Matchett and Baker if both the modified drag coefficient Φ_d and the particle Reynolds number Re_p were based on the superficial air velocity and the mass-average particle diameter.     

撞击流中颗粒旋转特性

搭建了研究撞击流中颗粒旋转特性的气固两相撞击流实验台,使用高速摄像机拍摄一个截面为0.15 m×0.08 m的撞击区域内固体颗粒的运动。利用所搭建的实验台设置了单喷口和双喷口两种实验方式来研究颗粒旋转影响因素,得出撞击流内颗粒的旋转特性。结果表明:固体颗粒在气相中运动过程一直伴随着其自身的旋转;气相场对颗粒转速的影响较小,可忽略不计;相同实验条件下,颗粒直径越小其转速越大;颗粒以及气相速度越大,则固体颗粒在碰撞后的转速越大,当加速气相速度为25 m·s^-1,氧化铝陶瓷直径为0.003 m时,颗粒碰撞前后转速差平均值可达280 r·s^-1;颗粒间碰撞过程中,颗粒相对运动偏置角度对转速变化影响很小。     

SIMULATION OF THE EFFECT OF AIR VELOCITY IN THE DRYING OF HARDWOOD TIMBER

The effects of different air velocities on the drying of Australian hardwood timber have been investigated using a drying model based on Fickian diffusion. The air velocities studied were 0.05, 0.5, and 2 m.s^-1, corresponding to typical velocities covering the range used from pre-drying to normal kiln conditions. Decreasing tbe air velocity from 2 m.s^-1 to 0.05 m.s^-1 reduces the maximum strain experienced with an optimised drying schedule by 34%, although if the lower velocity is used throughout the drying period, the drying time is predicted to be 40% longer. Explorations with a program to optimise drying schedules suggest that there may Dot be any significant advantage in moving from a low air velocity of 0.05 m.s^-1 to a higher one (2 m.s^-1) in terms of reducing drying time, for the same maximum strain during drying, compared with using a constant air velocity of 0.5 m.s^-1.     

基于扁管的蒸发式冷凝器管外传热传质特性研究

强化蒸发式冷凝器管外传热传质可有效降低系统能耗，利用Fluent软件，结合自编译程序及组分输运模型对扁管蒸发式冷凝器管外传热传质过程建模，选取了等周长圆管模型进行比较，研究了二者传热传质性能的差异。通过研究管外液膜厚度及速度，以及管外温度分布和含湿量的变化规律，对比了扁管和圆管的平均表面传热系数，结果表明扁管的平均表面传热系数于圆管提升了9.04%。模拟了风速从1.5 m·s^-1变化至3 m·s^-1以及喷淋密度从0.15 kg·m^-1·s^-1增加至0.3 kg·m^-1·s^-1时对扁管式蒸发式冷凝器换热的影响，得到随着风速及喷淋密度的增加其平均表面传热系数分别增加了5.68%和30.26%。对扁管式蒸发式冷凝器管外的传热传质特性的研究为其应用提供了理论指导。     

DEHYDRATION OF PEACHES WITHOUT SULPHUR DIOXIDE

The experimental drying behaviour of clingstone peach halves dehydrated without sulphites was investigated. Fruit treatments such as peeling and peeling followed by blanching led to greatly increased drying rates in comparison to unpeeled halves during isothermal dehydration. Superficial product temperature during dehydration was also affected by fruit treatment. Drying rates during isothermal dehydration were found to increase as linear air velocity increased from 2 to 4 m.s^-1. Fruit size had a pronounced effect on drying rates, with halves obtained from the smallest fruit (54 mm.), showing the highest rates. Experimental drying studies were     

小型气-液-固流化床液相的停留时间分布

采用脉冲示踪技术,研究了3 mm床径的小型气-液-固流化床内液相停留时间分布。以KCl为示踪剂,液相为去离子水,气相为空气,固相为平均粒径0.123~0.222 mm的玻璃微珠和氧化铝颗粒,测量流化床出口液相的电导率,得到其停留时间分布曲线。结果表明,增大表观液速和表观气速,分布曲线变窄,平均停留时间缩短,Peclet数增大;固相的存在使液相的平均停留时间增长。表观液速1.96~15.70 mm×s^-1,表观气速1.18~1.96 mm×s^-1的条件下,流动接近层流;平均停留时间的范围为（19.6±0.34）s~（48.0±0.92）s,建立的Pe经验关联式对实验结果有较好的预测,偏差在±25%以内。研究结果对于小型三相流化床的设计放大具有指导意义。     

单孔射流流化床内颗粒混合特性的数值模拟

在欧拉-拉格朗日坐标系下,采用离散单元法对单孔射流流化床内颗粒混合特性进行了数值模拟。引入混合指数对床内轴向及径向布置的颗粒混合质量进行定量分析,并研究了不同表观气速、不同弹性系数对颗粒混合特性的影响。模拟得到了颗粒轴向及径向混合序列图、气体和颗粒速度分布、整床颗粒混合指数分布、参量变化时整床颗粒混合指数分布。结果表明：流化床床层内颗粒混合速度受颗粒内循环能力和颗粒扩散能力的综合作用。单口射流喷动流化床颗粒轴向混合速度主要由颗粒内循环速度决定,颗粒径向混合速度主要由颗粒扩散能力决定。表观气速增大时,颗粒内循环速度增加,从而加快了颗粒轴向混合进程,但对颗粒径向混合影响微弱;弹性系数增大时,颗粒混合速度及混合质量均下降,并且弹性系数增大对颗粒径向混合进程影响小于颗粒轴向混合。     

Drying Characteristics of Barley Grain Dried in a Spouted-Bed and Combined IR-Convection Dryers

A study was performed to determine the drying characteristics and quality of barley grain dried in a laboratory scale spouted-bed dryer at 30, 35, 40, and 45°C and an inlet air velocity of 23 m/s^-1, and in an IR-convection dryer under an infrared radiation intensity of 0.048, 0.061, 0.073, and 0.107 W cm^-2 at an air velocity of 0.5 m/s^-1. The results show that the first, relatively short, phase of a sharp decrease in the drying rate was followed by the phase of a slow decrease. The time of barley drying depended on temperature of inlet air in a spouted-bed dryer and on radiation intensities in an IR-convection dryer. Barley drying at 45°C in a spouted-bed dryer was accompanied by the lowest total energy consumption. The average specific energy consumption was lower and the average efficiency of drying was higher for drying in a spouted-bed dryer. The effective diffusivities were in the range 2.20-4.52 × 10^-11 m² s^-1 and 3.04-4.79 × 10^-11 m²/s^-1 for barley dried in a spouted-bed and in an IR-convection dryer, respectively. There were no significant differences in kernel germination energy and capacity between the two drying methods tested.