溶液再生器传热传质过程的数值模拟

根据湿空气和溶液热质交换的基本理论,建立了叉流溶液再生器的传热传质数学模型,并将该模型简化,得出空气和溶液的质量、能量控制方程。根据数值求解的方法,对方程进行离散简化,利用Matlab语言编程模拟计算。将模拟结果和实验结果进行了比较,结果表明本模型可靠。     

不同工况下除湿溶液再生的模拟与实验

建立了LiCl溶液再生过程的数学模型,通过模拟分析,得到了溶液再生量、溶液温度和溶液浓度随时间的变化规律。以平均再生量为评价指标,对LiCl溶液的再生性能进行了实验研究。分析了热源温度、溶液浓度、溶液初始温度、再生压力和冷水温度5个因素分别对溶液再生性能的影响规律。实验结果表明:溶液浓度和再生压力对溶液再生性能影响显著,冷水温度对溶液再生性能的影响最小。在设定的标准工况下,再生压力为4kPa、溶液中LiCl质量分数从28%增大到34%时,平均再生量由20.45g/(m²·s)减小至7.44g/(m²·s);再生压力从4kPa升高至10kPa时,平均再生量由15.33g/(m²·s)降低至1.92g/(m²·s)。最后,以溶液温度和溶液浓度作为对比目标参数将模拟结果和实验结果进行了对比分析,结果表明,实验值与模拟值符合较好。     

不同工质在溶液除湿真空再生系统中的性能对比

对一种溶液除湿真空再生系统进行了实验及模拟研究,实验对比了LiCl溶液及CaBr₂∶CaCl₂=1∶1(溶质的质量分数比)混合溶液的系统性能,发现两溶液的出口含湿量及COP较为接近,当驱动温度为62℃时,系统COP均为0.65左右。通过模拟研究发现,两种溶液的除湿能力十分接近,混合溶液的COP略高于LiCl溶液。驱动温度84℃时,采用混合溶液的出口含湿量为6.0 g/kg左右,系统COP为0.81左右。进口含湿量越高,系统COP将会越高,得益于混合溶液较小的比热容,其再生溶液的耗热量略低,因此其COP略高于LiCl溶液。在此类溶液除湿系统中,CaBr₂∶CaCl₂=1∶1混合溶液能较好地替代LiCl溶液,实现低成本,高性能。     

溶液除湿能力强化

利用溶液除湿的制冷空调系统有着非常积极的节能意义,但与固体吸附除湿相比,溶液吸收除湿暴露了它除湿能力较差的缺点,这使它的应用普及受到了一定程度上的抑制。为了提高溶液除湿能力,本文介绍了从除湿器和除湿溶液两个方面进行改进的研究结果：利用固体吸附剂对溶液除湿器表面进行了处理;利用混合溶液作为溶液除湿剂。本文利用电解质溶液理论对LiCl和CaCl₂为代表的混合溶液进行了相关热物性的研究,并提出了选择理想溶液除湿剂及其合适配比的解决方案;进行了相应的除湿实验：实验结果揭示了改进的除湿器不仅从增大除湿面积方面对溶液除湿能力强化有所贡献,还可能存在着吸附势叠加的功效;混合溶液的使用使得溶液除湿能力相对于使用单种溶液大大提高。     

两种盐溶液除湿器的建模与对比

描述了绝热型与内冷型两类平板溶液除湿器的结构特点,在盐溶液竖直降膜与湿空气顺流、充分发展的工况下,基于Navier-Stokes动量方程建立盐溶液与湿空气热、质传递过程耦合数学模型,以LiCl水溶液作为除湿剂,考虑气液界面处的剪切力边界条件,在恒壁温与绝热边界条件下,对两种具有相同尺寸规格的除湿器的除湿过程进行了数值模拟,得到沿高度方向上盐溶液温度、浓度和湿空气温度、含湿量的变化情况,并对两者在相同工况下进行对比,定量描述了两类除湿器在除湿性能上的差异.结果发现内冷型除湿器的出口溶液的温度更低,接近于冷却介质温度,而且处理后的湿空气的含湿量比绝热型除湿器低5.1 g·kg^-1,空气的出口温度也要低近10.5℃,但除湿溶液的浓度变化很小,进、出口浓度差不到1％.     

压缩空气溶液除湿中不同除湿剂除湿性能比较

在压缩空气溶液除湿实验平台上,分别以LiBr和LiCl水溶液作为除湿剂,实验研究了两种溶液在压缩空气溶液除湿系统中的除湿性能。以溶液表面水蒸气分压力作为比较基准,压缩空气出口含湿量和除湿量作为除湿性能的评价指标,对二者的除湿能力进行比较分析。同时基于压缩空气溶液除湿器传热传质模型,结合实验数据,研究了LiBr、LiCl溶液与压缩空气间的传质系数大小以及变化规律。结果表明：在相同的处理工况下,采用LiCl溶液对压缩空气进行除湿能得到更低的空气出口含湿量和更高的除湿量,LiCl溶液除湿过程的传质系数也高于LiBr溶液,即在压缩空气溶液除湿系统中LiCl溶液具有更优的除湿能力和传质性能。     

氯化钙溶液喷雾闪蒸再生特性模拟及试验分析

燃煤电厂排放的烟气中含有大量水蒸气，氯化钙溶液循环除湿技术具有较好的除湿潜力。为了研究吸湿后的氯化钙溶液的再生性能，使用Matlab软件对液滴闪蒸过程进行了数值模拟，并搭建了氯化钙溶液喷雾闪蒸试验台。考察了闪蒸压力，溶液初始温度、浓度、溶液流量等因素对氯化钙溶液再生量的影响。试验结果表明了数学模型的准确性；溶液表面蒸气压和再生压力的差值以及溶液过热度是影响再生量的关键因素；闪蒸出口水蒸气经冷凝后Cl^–含量不足0.2 mg/L。浓度为35%的溶液在再生温度为60℃、再生压力为10 kPa、流量为0.2 m³/h的情况下，可以实现5 kg/h以上的水分回收量。     

双波纹板束逆流传热与流动的数值模拟和实验研究

利用Fluent软件对一种全焊式双波纹板式换热器的板束传热与流动性能进行数值模拟,运用场协同原理进行强化传热机理分析的同时对双波纹板式换热器进行传热实验,验证数值模拟和理论分析的合理性。结果表明：双波纹结构使得流体在流道形成湍流,减薄板片的层流边界层并且改善了主流区域的速度与温度梯度的协同程度,强化传热。双波纹板束本身的传热系数受到板束热侧入口尺寸的影响,并且在固定尺寸上达到峰值,增大冷热流体入口速度可以提升板束的传热能力,同时也受到压降增大的影响。     

溶液除湿系统中除湿塔的参数分析

采用已得到实验验证的除湿塔模型以及相应的VC++语言程序模块来描述除湿塔中溶液与湿空气之间的热、质交换过程,同时用正交设计法来安排数值实验。通过对实验结果的方差分析,确定各运行参数及它们之间的交互作用的相对重要性。方差分析结果表明:以除湿塔出口空气含湿量作实验指标时,重要参数包括入口溶液的温度和浓度,入口空气的含湿量,干空气与溶质之间的质量流量比率以及换热单元数;以除湿效率作实验指标时,仅有干空气与溶质之间的质量流量比率及换热单元数是重要参数;参数之间的交互作用对除湿塔出口空气含湿量和除湿效率都没有影响。     

液体射流泵内流场的数值模拟

借助CFDesign 9.0软件平台,基于有限体积法计算连续相控制方程,结合多相流模型中的流体体积模型以及可实现κ-ε湍流模型,对液体射流泵全流场进行了三维数值模拟。     

液固两相流中磨蚀-腐蚀的数值模拟

Erosion-corrosion of liquid-solid two-phase flow occurring in a pipe with sudden expansion in cross-section is numerically simulated in this paper. The global model for erosion-corrosion process includes three main components: the liquid-solid two-phase flow model, erosion model and corrosion model. The Eulerian-Lagrangian approach is used to simulate liquid-solid two-phase flow, while the stochastic trajectory model was adopted to obtain properties of particle phase. Two-way coupling effect between the fluid and the particle phase is considered in the model. The accuracy of the models is tested by the data in the reference. The comparison shows that the model is basically correct and feasible.     

石化管道液固两相流冲蚀磨损的数值模拟研究

液固两相流对管道的冲蚀磨损是石化行业中经常发生的一种管道失效方式。本文采用Fluent中的DPM模型对某炼厂的石化管线进行数值模拟研究,得到了液固两相流条件下整体管线的冲蚀速率分布,并对不同位置的局部管件冲蚀速率进行了分析。模拟结果表明:该管线中盲三通盲管和支管相贯线区域最容易发生冲蚀破坏。本文的研究结果可为工程实际中冲蚀检测提供准确的布点指导。     

液-液旋流分离器内流场的数值模拟研究

用计算流体动力学(CFD)的数值方法,采用RSM模型对油水分离用液一液水力旋流器的流场进行了数值模拟。单相流场的模拟结果表明,旋流器内的流场结构是强旋转和非对称的三维结构,因而对旋流器的研究(无论是数值模拟还是实验测量)必须是基于三维的;旋流器上游区内流体紊流现象严重,两侧有循环流存在,这都对两相分离不利,应改进结构以改变这种流动形式;其模拟结果与他人实验结果吻合较好,说明该湍流模型和算法是可靠的。另外还对油一水两相流场进行了研究,初步揭示了液一液两相分离的现象,这都为进一步研究旋流器特性参数对分离效率的影响和旋流器的结构优化提供了参考。     

传热管外液体流动数值模拟研究

采用计算流体力学方法(CFD),对传热管外液体流动过程进行了模拟研究.建立了传热管三维网格模型,考察了不同布液密度下液体在传热管表面铺展形态、流型、液膜厚度以及绕管停留时间的变化规律.该研究结果对于加深理解降膜流动过程,指导蒸发器优化设计和工艺条件优化有一定的借鉴意义.     

Liquid Flow on Structured Packing: CFD Simulation and Experimental Study

A CFD model of the two‐phase countercurrent flow in the geometry of the plate‐type structured packing Mellapak 250.Y was built, tested and verified. The model was applied to determine the effect of liquid and gas flow rates and physicochemical properties of the flowing liquids on the interfacial area formed on structured packing. The CFD model allowed us to determine the minimum liquid flow rate at which an unbroken liquid film was observed on the packing surface. The simulations confirmed that with an increase of the wetting rate the surface of the packing covered with a liquid film increased until the surface was totally covered up, while further slight changes of an interfacial area were the result of wave formation. The effect of gas load (F factor) on the film surface was in the range of a calculation error. Results of the CFD simulation allow us to predict the stages of film formation during liquid flow, to follow local velocity oscillations, film thickness and velocity profiles of phases.     

液体火箭发动机喷管化学反应黏性流场数值模拟和实验验证

运用耦合点隐式方法的MacCormak两步差分格式求解N-S方程,对喷管中的可压、黏性、湍流流体的流动,进行了数值模拟,得到了一些实验不能得到的参数分布,研究结果对发动机的设计、性能和理论研究具有重要的实际意义和参考价值,最后用实验对数值模拟结果进行了验证。     

微生物在土壤中迁移实验与数值模拟

A thorough understanding of bacteria transport in soil and groundwater is vital to the successful practice of environmental bioremediation.In this work,a dual-process adsorption with growth and decay model of bacterial transport was proposed.The onsite soil and the high efficiency methyl tertbutyl ether (MTBE) degrading bacterium Chryseobacterium sp.A-3,was used in the experiments.The model was validated using one-dimensional soil column experiments.The results show that the dual-process adsorption with growth and decay model proposed well describes the migration mechanism of microorganisms in soil and groundwater environment.According to the model analysis and simulation,the bacterial transport is enhanced as flow velocity and inlet cell concentration increase.Compared with the contaminant MTBE,the bacteria show stronger transport capacity but the irreversible straining in soil prevents the bacteria from transporting longer than MTBE.The results have certain instructive significance to the insitu contamination remediation operation.     

倒置液固流化床内液固两相流动特性的数值模拟

基于欧拉-欧拉双流体模型,数值模拟倒置液固流化床内液固两相流动行为.数值模拟预测了床内颗粒的速度、浓度分布以及空隙率的变化.研究结果表明颗粒在床内分布呈现非均匀分布,床内形成局部高空隙率的流体团;随着床层高度增加,颗粒轴向速度增大:数值模拟床内空隙率与Renganthan等的实验结果相吻合.     

Experimental Investigation and Numerical Simulation of an Expanding Multifront Detonation Wave

Results of experimental investigations of an expanding multifront detonation wave are presented. Two stages of spontaneous formation of new disturbances and transverse waves on the expanding detonationwave front are observed. The main mechanisms of reinitiation of detonation waves are discussed. Twodimensional numerical simulation of the dynamics of a multifront detonation wave in a linearly expanding channel is performed. The effect of spontaneous formation of new disturbances and new transverse waves is confirmed by computations, and the main mechanism of multiplication of transverse waves is the instability of detonationwavefront elements at the stage they cease to be in the overdriven state and are attenuated during expansion.