超低浓度煤层气在流化床燃烧过程中相间的传热传质特性

气泡相和乳化相间的传热传质对超低浓度煤层气在流化床中的燃烧有重要的影响。基于流化床内能量平衡和质量平衡的建立了数学模型,结合催化动力学实验,研究了相间传热传质系数的变化,分析了床层温度、颗粒粒径、气泡直径、进气甲烷浓度对相间的传热传质特性的影响。研究表明:床层温度、颗粒粒径增加时,传热系数减小、传质系数增大、出口处无量纲甲烷浓度减小;存在一个临界气泡尺寸使相间的传热系数最大,颗粒粒径增大时,临界气泡尺寸略减小、出口处无量纲甲烷浓度增加;进气甲烷浓度对传热传质系数影响较小。     

质子交换膜燃料电池三维性能数值仿真

采用CFDResearchCorporation(CFDRC)Ver .2 0 0 3软件进行模型的建立及数值求解。比较了不同流道设计对电池性能的影响。结果发现 :在低操作电压下 ,气体补充速度比反应速度慢 ,容易产生浓度极化 ;栅状流道的气体分布非常不均匀 ,也会有传质极限的现象发生。蛇行流道的气体分布较均匀 ,传质也较好 ,性能比栅状流道好     

凝汽式电厂循环式供水冷端系统耦合数学模型

现有的热力发电厂冷端系统运行优化模型常常把凝汽器进口循环水温度看作定值,但若冷端系统为循环式供水,应考虑冷却塔以及气候条件的影响。为了改进冷端系统运行优化模型,建立了冷却塔内空气饱和或不饱和时传热传质模型和冷却塔通风量计算模型,以及在对凝汽器内传热过程分析简化的基础上建立了凝汽器内换热模型。所建模型相互耦合,联立求解后可得到与凝汽器负荷、循环水量和环境条件相对应的冷端系统各点温度参数,可指导冷端系统优化运行。     

电解水制氢的多物理场建模与监控技术综述

电解水制氢设备中存在电流、温度、流速等多个物理量以能量和物质双重耦合的形式分布于电解槽内，其高效运行离不开对内部多物理场的精确解析与协调控制。对电解水制氢设备中多物理场建模与调控技术进行了系统性综述，系统揭示了电解水制氢设备内传热、传质、气液两相流等多物理过程的耦合机理，并依次综述了各物理场的现有建模技术、研究瓶颈及发展趋势；同时，给电解槽施加磁场和光场可有效监测或调控其内部的多物理过程，分别介绍了外加光场的流场监测原理以及外加磁场的调控技术。最后，总结了电解水制氢设备内场建模与外场调控研究的关键技术与发展方向，以期为电解水制氢设备的多物理场研究的发展提供指导。     

直接甲醇燃料电池中CO2传质的研究

为了促进直接甲醇燃科电池(DMFC)中CO2的有效传质,从而提高其性能,综述了DMFC的应用前景及面临的问题,简单介绍了DMFC工作的原理,分析了DMFC中CO2的传质机理并进一步阐述了其影响因素,介绍了前人对CO2传质研究的现状,并在此基础上提出了研究CO2的新设想.     

多孔介质干燥过程传热传质分析

本文将用于纯粹Ｓｔｅｆａｎ问题中的数位方法—定空间网格、交时间步长的方法推广应用到带有移动边界的干燥过程的传热传质耦合问题中，对干燥过程的三个干燥阶段的温湿度场进行了联合求解。分析了内外部因素对干燥过程的影响，为研究不同干燥条件下的各种具体多孔体的干燥过程提供了基础。     

两组分有机气体等温吸附模拟与传热传质分析

理论与实验研究了丙酮和甲苯气体在活性炭中的吸附性能与温度变化,根据吸附规律,建立了丙酮和甲苯的线性推动力模型(linear driving force,LDF)等温数学模型,并应用有限差分方法求解模型。讨论了传热与传质系数对吸附床层温度和流出浓度曲线的影响, 并与实验进行了对比分析。结果发现吸附相传质系数ki变小,轴向导热系数KL、内换热系数hi和轴向质扩散系数DLi变大时,丙酮和甲苯的吸附饱和时间延长,床层温度波动变小,有利于吸附净化丙酮和甲苯的混合气体;反之,结果相反,但有利于变压吸附分离甲苯和丙酮。同时通过模拟计算得到与实际情况相符的各组分传质传热参数：KL=0.003 19 W/(m×K)-1,hi=0.015 42 W/(m2×K)-1,丙酮DL1=0.056 92 m2/s,k1=0.060 5 s-1,甲苯DL2=0.655 6 m2/s, k2=0.007 56 s-1。     

质量传递过程中的场协同作用

依据三传现象的类比规律，由质量方程导出了各种情况边界层传递的对流传质量与贴壁层扩散量的关系，提出了当量内部生成率即当量源的概念及通过源强化增强传质的结论，且源的强化不是通过常用增加能耗的方法而是改变主要变量即速度场和密度梯度场夹角来强化。该文进行了复杂极端情况下的数值模拟，在平板左侧，Pem增大至7时，使边界层变得很薄，最大程度地强化了质量传递；在平板右侧，Pem增大至7．5时，大大促使边界层增厚，弱化了质量传递，减少了质量流密度，使其效果远不如静止扩散的传递效果。因此可进行涉及传质过程的场协同分析和优劣评价及方法改进，并为传质设备的设计优化和运行提供科学指导。     

Efficiency of Water Purification from Dissolved Gases under Weak and Strong Phase Interaction in Film Degassers

Water purification processes in film decarbonizers and thermal deaerators with different contact arrangements in the modes of weak and strong interaction between phases are considered. Weak interaction is characterized by a separate movement of phases, wherein a gas or vapor flow hardly affects the hydrodynamics of a liquid film. Such a mode is most often implemented in the case of countercurrent phases. At a gas or vapor velocity greater than 8 m/s and an atmospheric pressure, the gas flow carries the liquid film in an ascending or descending flow. In this mode, mass and heat transfer processes are greatly intensified. The modes are considered by the example of removal of aggressive corrosive gases at TPPs and industrial enterprises. Expressions are given for the calculation of the mass exchange characteristics of degassers and for the efficiency of water purification from oxygen and carbon dioxide. It is shown that a strong interaction occurs in the tubes with discrete-rough walls and a ribbon swirler, whereas a weak one takes place in irregular (chaotic) packed beds and regular corrugated packed beds with a rough surface. To calculate the efficiency of mass transfer (the extraction of dissolved gases from water), we used such flow structure models as a diffusion model and a cell model with bulk mass sources. Expressions for the calculation of model parameters—dispersion coefficients, number of cells, mass transfer coefficients in the liquid phase—are presented. The results of calculations of the mass transfer efficiency in packed columns and channels with discrete-rough walls and swirling flows are given. An example for mounting a packed bed in a DSA-300 deaerator is presented. Conclusions are drawn concerning the most rational designs and operating modes of thermal deaerators and decarbonizers.     

漏空气对凝汽器传热性能影响的实验研究

通过凝汽器传热性能实验，研究了凝汽器热负荷和漏空气量变化时凝汽器压力、传热系数和端差的变化规律，得到了各参数变化对应的临界空气相对含量值。实验结果表明，当空气相对含量小于相应临界值时，凝汽器传热性能受空气相对含量变化的影响较小，即随空气相对含量增加，压力和端差缓慢增加，传热系数略有减小；反之，当空气相对含量大于相应临界值时，凝汽器压力和端差迅速增大，传热系数急剧下降。尽管不同凝汽器热负荷下各性能参数变化对应的临界空气相对含量值各不相同，但变化不大，均在1％左右。这为进一步定量研究漏空气对凝汽器传热性能影响奠定了一定基础。     

板式蒸发冷却器传热传质模型与解析解

对热湿交换过程进行质量与能量衡算,建立逆流板式蒸发冷却器传递过程的微分方程组。借鉴Braun的方法,引入空气湿球比热与湿球换热系数,对湿空气饱和线作线性化假设,推导得到了基于空气湿球温度的数学模型和控制微分方程组的解析解,实测结果验证了解析解对流体出口温度预测值的准确合理性。分析循环热水温度、喷淋水温度、空气干湿球温度的变化规律,以及空气进口干湿球温度对冷却器性能的影响。该分析模型与解析解可用于预测板式蒸发冷却器的性能。     

管径对新型复合降膜蒸发器性能的影响

为实现无泵循环高效降膜蒸发换热,提出了基于蒸汽举送效应的新型复合降膜蒸发器。通过建立数学模型,针对管径的改变研究其水力特性和换热性能。结果表明：输运段管径的增加不仅提高了输送流量和高度比H/L(泵送高度与为克服管道阻力所需的浸没深度之比),而且强化了蒸发段的传热传质性能,提高整个系统的性能;而换热段管径的改变主要影响系统的传热传质性能,对输送段水力特性不产生影响。     

填料塔氨法脱硫模型研究

在双膜理论的基础上,通过对氨法脱硫化学反应过程的分析,研究了氨法脱硫过程中SO2的传质速率方程,并在此基础上建立了填料塔氨法脱硫的数学模型。利用该模型对SO2的吸收过程进行了模拟,研究了吸收液浓度、pH值、液气比、温度和初始SO2浓度等因素对脱硫效率的影响。为了验证该模型的合理性,建立了填料塔氨法脱硫实验系统,对影响氨法脱硫效率的几个主要因素进行了实验研究,并与模型计算值进行了比较,结果表明,实验数据和模型计算值基本吻合,证明了该模型的合理性。     

Accounting for the Effect of Noncondensing Gases on Interphasic Heat and Mass Transfer in the Two-Fluid Model Used in the KORSAR Code

A model is presented of the interphasic heat and mass transfer in the presence of noncondensable gases for the KORSAR/GP design code. This code was developed by FGUP NITI and the special design bureau OKB Gidropress. It was certified by Rostekhnadzor in 2009 for numerical substantiation of the safety of reactor installations with VVER reactors. The model is based on the assumption that there are three types of interphasic heat and mass transfer of the vapor component: vapor condensation or evaporation on the interphase under any thermodynamic conditions of the phases, pool boiling of the liquid superheated above the saturation temperature at the total pressure, and spontaneous condensation in the volume of gas phase supercooled below the saturation temperature at the vapor partial pressure. Condensation and evaporation on the interphase continuously occur in a two-phase flow and control the time response of the interphase heat and mass transfer. Boiling and spontaneous condensation take place only at the metastable condition of the phases and run at a quite high speed. The procedure used for calculating condensation and evaporation on the interphase accounts for the combined diffusion and thermal resistance of mass transfer in all regimes of the two-phase flow. The proposed approach accounts for, in a natural manner, a decrease in the rate of steam condensation (or generation) in the presence of noncondensing components in the gas phase due to a decrease (or increase) in the interphase temperature relative to the saturation temperature at the vapor partial pressure. The model of the interphase heat transfer also accounts for the processes of dissolution or release of noncondensing components in or from the liquid. The gas concentration at the interphase and on the saturation curve is calculated by the Henry law. The mass transfer coefficient in gas dissolution is based on the heat and mass transfer analogy. Results are presented of the verification of the interphase heat and mass transfer used in the KORSAR/GP code based on the data on film condensation of steam-air flows in vertical pipes. The proposed model was also tested by solving a problem of nitrogen release from a supersaturated water solution.     

带有冷凝微结构的间歇式膜蒸馏组件传热传质过程机理研究

膜蒸馏技术因具有可低温操作和回收水质好等特点,在燃煤电厂脱硫废水的回收处理中极具应用前景。对一种带有冷凝微结构的新型间歇式膜蒸馏组件的传热传质进行了理论分析,在已有的理论基础上,考虑了膜热侧的传热传质以及膜中加入冷凝微结构后的传热情况,着重分析了微孔膜内的跨膜传质机理,以及在不同孔径及温度下的传质模型选择依据,并通过实验说明了温度及孔径对跨膜传质模型选择的影响,实验结果与理论分析基本吻合。     

臭氧结合钙基湿法脱硫脱硝的模拟分析

为探讨钙基湿法脱硫系统对高价态氮氧化物的脱除能力,从热力学和动力学的角度,对CaSO3协同吸收NO2与SO2进行了反应机理与吸收特性的模拟。构建了吸收反应的计算方法,分析了溶液pH值对传质速率的影响,计算得出吸收烟气体积与吸收浆液体积之比的临界值,模拟了不同NO2分压下NO2在Na2SO3和CaSO3溶液中的传质速率。通过数值模拟和试验测量进行分析结果的校验,得到了较好的一致性。根据计算和试验结果,Na2SO3溶液对NO2的吸收效率随pH值的下降而减少,而CaSO3对NO2的吸收效率随pH值变化不明显。研究结果对臭氧结合钙基湿法协同脱硫脱硝技术的研究发展及工业应用具有一定的参考价值。     

石墨型高能气体开关的电极使用寿命分析

两电极气体开关是大型激光装置能源模块中开关元件的重要候选方案。分析石墨材料相比于传统金属材料烧蚀的特殊性。由于高能脉冲放电(转移电荷量大于25 C)时,石墨烧蚀质量损耗与转移电荷量呈线性关系,提出可用于评估电极使用寿命的烧蚀速率,并给出了实用的烧蚀速率测算方法。针对等电场面设计的石墨电极,提出表征石墨电极在使用过程中的电气寿命模型及相应的寿命终结判据,并对所研制的一种单次转移电荷量超过100 C的石墨型高能气体开关进行了寿命预测和试验验证。所得结论对石墨型高能气体开关的研制和使用具有参考意义。     

加填料饱和器传热传质模型研究

从水气之间的传热传质原理入手,引入水膜模型,建立加填料饱和器的数学模型。将模型的计算结果与实验结果进行了对比,验证了加填料饱和器数学模型的正确性。应用该数学模型分析了压力变化对加填料饱和器传热传质的影响,同时讨论了沿加填料饱和器高度方向的传热传质过程。研究发现,随着饱和器内工作压力的增大,饱和器出口空气更容易达到饱和,但空气的绝对湿度降低了;并且在整个传热传质过程中,质量一直从水膜传向空气主体,而热量的传递方向则有可能发生改变。     

丙酮在活性炭上的脱附实验和数值模拟

实验测试了丙酮在不同温度、真空度和饱和吸附量的活性炭上脱附的出口浓度。结果表明:脱附真空度越大,脱附初始吸附容量越大,但脱附速率相应变小;吸附剂微孔内的毛细管现象作用和脱附过程中的传热传质耦合影响使脱附浓度曲线表现出真空浓缩区、快速衰减区和缓慢衰减区3个阶段,特别在脱附压力低于60kPa时,脱附出口浓度开始出现较长时间的反弹和维持,然后才缓慢下降。通过理论分析和建立脱附过程的耦合模型,数值模拟了丙酮在活性炭上的脱附,实验和理论分析发现脱附引起温度变化不大,相应由于温度变化所引起的传质系数变化以及浓度变化都不大;耦合影响的传质系数在脱附过程的不同阶段对浓度曲线影响程度不一样;分段求取传质系数和轴向扩散系数可以使数值计算结果很好地与实验数据吻合;对于同一初始吸附容量,脱附时丙酮分压越大其传质系数k越大;轴向扩散系数在真空脱附时不宜忽略。     

利用Euler梁模型计算汽轮机叶片静频和动频的传递矩阵法

根据在定常轴向力作用下,均匀梁的横向振动方程,推导了其固有振动特 连续质量传递矩阵模型。通过对模型的修正,获得了在分布轴向力作用下梁振支睡传递矩阵模型,并使用该模型计算了在不同分布轴向力作用下悬 固有频率以及４３２型叶片的频和动频,结果表明悬臂梁的固有频率以及４３２型叶片的静频和动频,结果表明此方法不仅能精确地计算在分布轴向力作用下梁结构的振动特性还能比较准确地计算叶片的静态和动态振动特性。