水平管外喷淋式降膜蒸发的研究

本文探讨了水平管喷淋式降膜蒸发的研究.本实验分别采用电加热和蒸汽加热方式,对不锈钢光滑管和电化学腐蚀多孔表面管进行研究,所用工作流体为脱离子水.除了表面几何情况的研究以外,还以液体进料速率(喷淋密度)、热通量的变化、多孔表面管的热处理情况、以及管内蒸汽速度作为研究的参变量.由于多孔表面管对液膜核状沸腾的促进作用,多孔表面管与光滑管相比,其强化作用是显著的.     

临界热流的数值模拟

建立了以加热板为计算域的核沸腾瞬态数值模型,以沸腾表面局部换热为边界条件,对多种工质在不同压力条件下的控制方程、边界条件和计算过程进行了量纲1化处理,并考虑了由核心随机分布产生的气泡重叠效应.数值研究包括模拟整个核沸腾曲线和临界热流（CHF）.研究结果表明平均瞬态活化核心间距和气泡覆盖率可以作为沸腾到达CHF的判据.数值模拟的CHF与表面粗糙度无关,而与饱和压力有关,这与Kutateladze和Zuber等的关系式的结果相符合.     

塔式法硫酸生产的余热发电概况

我厂用塔式法生产硫酸,年产硫酸5万吨。原来采用炉墙水箱移走沸腾炉反应热。1975年在沸腾层安装管式汽化冷却器代替水箱,生产6公斤/厘米~2低压蒸汽供本厂生产、生活用汽,取代了两台锅炉,每年可节约煤2000吨以上。1982年1月18日余热发电系统建成并开始单机试车,2月18日一次联动开车成功,并发电并网,一直运转正常。除抽送部份低压蒸汽供给本厂其他部门生产、生活用汽外,每小时发电900千瓦左右,到8月30日巳发电298.8万度。     

机械加工表面螺纹管池沸腾传热试验研究

对自制的机械加工表面螺纹管以蒸汽-水进行了常压下池沸腾传热试验,试验表明机械加工表面螺纹管的传热性能比同规格的工业光管的传热性能有一定的提高,在本实验热流密度范围内,其强化效果达到了普通光管的2倍以上。试验装置可以直观的观察机械加工表面螺纹管与普通光管的传热区别。     

朝下沟槽结构表面池沸腾换热

核电站熔融物堆内滞留技术是一项关键的严重事故应对策略,该策略已被核电站广泛采用。为增强核电站压力容器下封头外表面的沸腾换热能力,实验研究了常压下朝下沟槽结构表面的池沸腾换热,测量了倾角5°、30°、45°、60°和90°下热通量随壁面过热度的变化,获得了相应倾角下的临界热通量(CHF)。与光表面相比,朝下沟槽结构表面的CHF可提高65%~90%。实验观察发现,在高热通量下朝下沟槽结构表面气泡运动形态存在蒸汽膜和波浪蒸汽层两种结构。分析表明,沸腾换热显著增强、临界热通量大幅提高的原因是沟槽结构大幅增加了换热面积同时还明显改善了表面的润湿性。     

沸腾传热结构化表面与多尺度协同研究进展

介绍沸腾传热的工作原理,分析国内外文献提出的微结构表面对沸腾传热的影响,阐述多尺度协同强化沸腾传热的国内外研究状况,指出多尺度结构表面由于能够协同沸腾传热过程中蒸汽溢出和液体吸入对结构尺度的不同需求,而对沸腾传热有较为显著的强化作用。     

热电厂水资源的综合利用

分析了热电厂的各种水的品质,根据不同情况回收利用:反渗透浓水用作除铁过滤器反洗用水,超滤浓排和超滤反洗水回收至循环水系统,汽轮机凝结水和蒸汽疏水回收到除盐水箱.实施后,每年可减少新水消耗418 300 m3,降低了水资源消耗,减少了废水外排.     

表面沉积对氧化石墨烯水悬浮液淬火沸腾特性的影响

采用淬火法对质量分数为0.002%的氧化石墨烯水悬浮液的瞬态沸腾特性进行了表征。通过对三种代表性工况的对比分析研究了氧化石墨烯在沸腾表面的沉积对淬火沸腾过程的影响。由于氧化石墨烯在过渡沸腾阶段的沉积,水悬浮液的淬火过程较之去离子水缩短了约10 s,临界热通量则提升了约10%,对应的表面接触角从104°减小到78°。将已沉积表面再次在去离子水中淬火后,表面接触角回升到89°,临界热通量则有所回落。结果表明,氧化石墨烯的表面沉积虽然是强化临界热通量的决定性因素,但淬火过程的速率和过渡沸腾阶段的传热速率还受到氧化石墨烯的动态沉积过程和水悬浮液中悬浮氧化石墨烯的共同影响。     

朝下沟槽结构表面池沸腾换热

核电站熔融物堆内滞留技术是一项关键的严重事故应对策略,该策略已被核电站广泛采用。为增强核电站压力容器下封头外表面的沸腾换热能力,实验研究了常压下朝下沟槽结构表面的池沸腾换热,测量了倾角5°、30°、45°、60°和90°下热通量随壁面过热度的变化,获得了相应倾角下的临界热通量（CHF）。与光表面相比,朝下沟槽结构表面的CHF可提高65%～90%。实验观察发现,在高热通量下朝下沟槽结构表面气泡运动形态存在蒸汽膜和波浪蒸汽层两种结构。分析表明,沸腾换热显著增强、临界热通量大幅提高的原因是沟槽结构大幅增加了换热面积同时还明显改善了表面的润湿性。     

多孔管管内流动沸腾传热实验

在常压条件下,采用单管换热器进行实验,水为介质,管内垂直向上流动,管外由蒸汽加热,分别在不同流量、不同加热蒸汽温度下对内表面烧结型多孔管和光管中的流动沸腾传热进行了实验,并将实验结果进行了比较。结果表明,多孔管强化传热效果明显,多孔管能够将流动沸腾传热系数提高3倍,换热器总传热系数提高了1.8倍。     

不同充液率平板热管性能实验

搭建了平板热管测试实验台，对不同充液率下热管性能进行了实验研究，并以最佳充液率的热管为研究对象，分析了加热功率、冷却水温及冷却水流速对热管性能的影响。实验结果表明：充液率为20%和30%时热管在各加热功率下展现了良好的性能，最小热阻为0.18℃/W和0.19℃/W，热导率为8158W/(m·℃)和8540W/(m·℃)。由于沸腾换热滞后性，相较于功率增加，功率减少时热管性能更优，同等加热功率条件下蒸发段温度更低。功率增加和功率减少对热管蒸发段热阻影响较大，而冷凝段热阻几乎不受影响。当冷却水温为17℃和22℃时，热管蒸发段温度比冷却水温为7℃和12℃时蒸发段温度低2℃左右。相较于冷却水温22℃时，冷却水温为17℃时热管蒸发段温度能更快达到稳定值。冷却水流速影响蒸发段温度及达到稳定运行的时间，实验表明热管工作的最佳冷却水流速为5.81g/s。     

Enhanced Boiling of Methanol on Copper Coated Surface

This paper presents an experimental investigation on nucleate pool boiling of saturated methanol on uncoated as well as copper‐coated mild steel heating tubes of various thicknesses at atmospheric and subatmospheric pressures. It also includes the effect of heat flux, pressure and coating thickness on the boiling heat transfer coefficient of coated tube surfaces. Heat flux was progressively increased from 15,670.20 to 43,151.57 W/m² in six steps and pressure from 23.02 to 98.68 kN/m² in five steps. Boiling characteristics on such surfaces are compared with those on uncoated ones. Also, a criterion for enhanced boiling of methanol on copper‐coated tubes is described.     

Pilot Scale Continuous Microwave Dry‐Media Reactor – Part 1: Design and Modeling

This work presents a new pilot plant continuous microwave dry‐media reactor (CMDR) for industrial chemical applications. The CMDR consists of a 6 kW conveyor microwave oven with a subsequent hot air holding section. This microwave reactor has been designed for dry media or solvent‐free reactions and can treat through‐put in the range of 10–100 kg/h. The microwave heating behavior on the small scale is analyzed and the results are used to estimate the electromagnetic field requirements on the large scale. The temperature and the electric field distribution in the reactor are modeled and experimentally validated. In the second part of this study, a “waxy” esterification reaction was investigated with the CMDR. The reaction time needed for 95% yield was reduced by a factor of 20–30 compared to conventional industrial reactors. This was due to the more homogeneous heat transfer of microwaves, which allows a higher bulk temperature to be reached.     

Use of Wire Matrix Inserts in Thermosiphon Reboilers in the Lower Operating Range

Turbulators are applied to increase the thermal efficiency of heat transfer units. The additional pressure drop can be challenging for the self-circulation of thermosiphon reboilers. Thus, the effects of hiTRAN®-wire matrix inserts for the boiling of water and a water/glycerol mixture were investigated herein, using the performance of a thermosiphon reboiler with plain tubes as a reference. The reboiler was operated at sub-atmospheric pressures, small driving temperature differences, and under flooded conditions. Favorable and unfavorable operating conditions for using inserts were specified. Especially for the water/glycerol mixture, significant improvements of self-circulation and heat transfer up to six times compared to the plain tube reference were observed, allowing an operation of thermosiphon reboilers at smaller driving temperature differences under sub-atmospheric pressures.     

单轴滚塑成型传热过程的数学建模

阐述了滚塑成型技术的基本原理、工艺特点。以单轴滚塑成型实验为依据,对工艺过程进行了适当简化和假设,着重对粉料在加热及熔融状态下的物理过程进行了分析,详细提出了单轴滚塑成型传热过程的数学模型,对模具加热时间、粉料熔融时间、熔融温度场时间函数、半径函数及温度场分布进行了求解。     

多物理场耦合模拟微波蒸馏反应器：升温和沸腾过程

使用COMSOL Multiphysics软件建立了耦合电磁场、流体流动、传热以及物质传输的多物理场模型用于模拟蒸馏型反应器的微波能量利用过程,探究了蒸馏反应器中水负载在微波能辐射作用下从升温至沸腾过程,阐明了在升温阶段,样品温度呈上下层分布,上层温度较高,最大温差达20 K,自然对流的产生改善了温度分布的不均匀性;在沸腾阶段,由于下层温度较低,沸腾现象有延迟,气泡的产生消除了部分过热,其中表面蒸发量更大,最大时约为内部蒸发量的3倍,与此同时湍流现象明显改善了温度均匀性。探究了馈入功率对全沸腾状态的影响,揭示了全沸腾状态的最终温度取决于馈入功率和蒸发损耗功率的相对大小。研究结果可为微波辅助分离、反应等化工过程及装备设计提供理论基础与借鉴。     

纳米结构表面液体沸腾传热的分子动力学模拟

为了从纳米尺度了解表面结构和润湿性对池沸腾液体与固体壁面的传热性能,本文采用分子动力学方法研究了超亲水至超疏水不同润湿性的液体氩在光滑表面和含凹、凸半球纳米结构表面的沸腾传热过程,分析了三种表面上液氩在受热过程的形态、温度、热流密度等相关参数的变化情况。结果表明,液氩层沸腾过程大致可分为液氩层吸附于固体表面和液氩层从壁面脱离两个加热阶段,当液氩层吸附于固体表面时,温度升高、热流密度及气态氩原子产生速度均大于液氩层脱离壁面时的情况,在这两个阶段亲水表面上氩原子温度变化有明显的拐点,而疏水表面在两个阶段加热过程相差不大。亲水表面上的微结构能吸附更多液氩原子,促进了气泡产生及加速温度、热流密度的变化,而在疏水及超疏水微结构表面,微纳结构与液氩间的气膜层促进了气泡产生,计算结果为池沸腾传热及微结构选择提供了理论依据。     

Boiling Heat Transfer Enhancement of Water/Salt Mixtures on Roll‐Worked Enhanced Tubes in Compact Staggered Tube Bundles

An experimental study was performed for the boiling heat transfer enhancement of water/salt mixtures on both plane and roll‐worked enhanced tubes in compact staggered tube‐bundle evaporators under atmospheric and increased pressure conditions. The effects of tube spacing, position of tubes, test pressure and salt‐water concentration on the boiling heat transfer characteristics in restricted spaces of compact tube bundles consisting of plane and roll‐worked tubes were investigated. The experimental results indicate that the single roll‐worked tubes in a bulk liquid have a greater boiling heat transfer promotion than the single plane tubes. For the plane tubes in compact tube bundles, the effect of tube spacing on the boiling heat transfer is very significant. The boiling heat transfer has a maximum enhancement when the optimum tube spacing is selected. For the roll‐worked tubes in compact bundles, the effect of tube spacing on the boiling heat transfer is also significant as the tube spacing is small. The boiling heat transfer still has a maximum value and a compound enhancement effect of the boiling heat transfer from both the optimum tube spacing and the surface treatment is observed for the enhanced tube bundles.     

R22在水平双侧强化管外池沸腾换热

对2根双侧高效强化管(管I,管II)在饱和温度为9.6℃和5.8℃工况下进行了水平管外R22池沸腾换热实验研究,采用Wilson热阻分离法得到制冷剂侧沸腾换热表面传热系数,并对实验结果进行了热阻分析。实验结果表明:在同样条件下,2根强化管的管内对流换热表面传热系数是光管的2.2—2.8倍。在饱和温度为9.6℃时,管II的管外沸腾换热表面传热系数达到(2.2—3.4)×104W/(m2.K),高出光管一个量级。随后进行的热阻分析工作,有利于强化换热管的进一步开发。热阻分析表明:在实验范围内,管内外两侧的热阻基本相当,随着管内水流速的增加,管内水侧热阻所占比例降低,管外制冷剂侧热阻所占比例增大。对于沸腾高效强化管的开发,两侧的强化都是应该关注的。     

纳米流体热管启动过程的试验研究

对Al2O3-水、CuO-水和SiO2-水3种纳米流体热管进行测试,给出了这3种纳米流体热管启动过程的温度分布,并与水热管进行比较。结果表明,纳米流体热管启动方式为均匀启动;与水热管相比,其加热段启动温度降低,启动时间缩短;加热段和冷凝段的温差相比水热管降低了2~5℃;加热段长度对其启动过程影响较小。