利用气-液相变热传热提高传热效率技术在化工生产中的应用

针对放热反应的化工生产过程，将生产实践经验和气一液相变过程的传热、流体流动形态变化的特点结合进行理论分析，总结出利用气一液相变热传热提高传热效率技术在化工生产中的应用方案，并对其在化工生产中应用的优点和局限性进行分析。     

气液相变换热过程中界面腐蚀的基础研究进展

由于两相之间会不断转换,相变换热被称为复杂的传热传质过程,其过程中会引起相变腐蚀,如冷凝液滴腐蚀、气泡腐蚀以及多相流流动腐蚀等。目前对于气液相变腐蚀的研究集中在对腐蚀产物的表征、分析,忽略了相变过程中由于能量传递引起的界面变化对腐蚀的影响。本文从相变腐蚀机理、腐蚀防护两方面出发,系统地总结管道内外冷凝液滴腐蚀、气泡腐蚀与多相流流动腐蚀等气液相变腐蚀领域的研究进展,并对其中存在的问题进行总结,同时归纳了用于研究相变腐蚀过程的腐蚀预测模型,分析其应用场合以及各种模型的优势与不足,以期为研究气液相变腐蚀监测与控制的学者提供参考,并指出气液相变换热过程中的气液两相界面腐蚀问题是未来相变腐蚀研究的重要方向。     

基于焓法与伪焓法的固液相变传热LB模型分析

固液相变传热过程在各个领域有着重广泛的应用,为深入研究固液相变传热过程特性,对格子Boltzmann方法在解决固液相变传热问题的相关模型进行了介绍.重点分析了基于焓法及伪焓法的固液相变LB模型,接着指出了基于焓法的LB模型可以根据焓值直接追踪相界面但需要迭代计算,而基于伪焓法的LB模型通过"预测"和"修正"无须进行迭代但将源项完全根据显热计算,从而改变了能量方程的形式,并未考虑潜热影响.对模型的对比分析,为解决固液相变相关问题提供指导与借鉴作用.     

化工热力学中气液平衡和汽液平衡的应用

相平衡是本科生化工热力学课程教学中的核心内容,气液平衡和汽液平衡是吸收和精馏单元操作的理论基础。以混合物平衡准则^fαi=^fβi为理论基础,介绍了化工热力学课程中气液平衡和汽液平衡不同体系在不同压力下的相平衡简化关系式。气液平衡和汽液平衡计算为研究化工单元与过程的极限操作条件和能量的变化、解决化工热力学分析方法的改进提供理论依据,广泛应用于石油开采、混合物的分离、药物的提纯、食品的保存、环境保护等方面。     

非均匀电场作用下气泡生长及运动特性

气液两相流广泛应用于化工、石油等工业生产中,电场可以有效强化相间作用。为探究电场作用下气泡的生长演化特性,本文采用显微高速数码摄像技术对气泡生长、脱离过程及运动进行可视化研究,精确捕捉了非均匀电场作用下气泡产生、脱离和运动过程的显微形貌特性,结合图像处理技术定量分析了电场强度对气泡生长时间、脱离频率、体积及运动速度的影响规律。实验结果表明电场作用改变了气泡的生长方式,显著地促进了气泡的脱离及运动。电场作用下气泡的脱离频率明显增大,相较于无电场情况下增加了几十倍,最短脱离周期可达到10ms左右。气泡脱离体积显著减小,相应的最小气泡直径为毛细管直径一半。气泡初始速度大约增加4倍,横向速度达到80mm/s左右,强化了气泡在液体中的分散性。这为荷电气液两相流工业应用提供了良好的理论基础。     

物理场强化气液传质的研究进展

分别简述了磁场、电场、电磁场、超声场和超重力场5种物理场的作用机理,综述了这些物理场在强化蒸发、精馏和气体吸收等气液传质过程中的研究进展,同时概述了物理场强化气液传质的热力学研究进展。分析表明,物理场强化气液传质在化工、环保和节能减排等领域具有广泛的应用前景,但目前的研究大多还处于实验阶段,其机理和各种因素对强化效果影响的研究还不够深入和完善。指出今后研究热点主要包括：继续探索物理场强化传质的作用机理,拓展其应用领域,并对过程中的瓶颈问题进行技术攻关;通过实验和热力学研究两种方法对不同种类物理场强化传质效果进行比较,以确定各种物理场的适用体系。     

氢、氮及轻烃混合物热焓的计算

在进行轻烃系统(主要是烯烃生产及天然气液化工业)的生产流程及设备设计工作中,需要H_2、N_2及轻烃的气液相平衡数据及焓热数据,据以进行冷凝、汽化、节流、以及蒸馏、吸收等化工过程的计算。关于气液平衡的计算方法,国内有关单位已陆续发表了一些资料及综述性文章对平衡常数作了较为全面的评述。本文试图对H_2、N_2及轻烃混合物的热焓计算作一简单的评述和介绍。     

关于“相”的思考

在学习和讲授化工原理时,最常用到的字眼之一便是“相”。在基于相平衡而实现的精馏过程中的气液两相、吸收过程中的气液两相、萃取过程中的液液两相、干燥过程中的气固两相;这些过程处理的对象都是均相混合物(干燥过程中物料可能为非均相)。除此之外,还有过滤、沉降、旋风(液)分离等处理非均相混合物的过程。在这些分离过程中还有连续相和分散相之分。传热中伴有相变的传热过程,流体流动和输送中有两相流和多相流的概念。总之,很多地方都出现了“相”一词。 也许是太熟悉了,很难想象这么称呼还有什么缺陷和不足。突然有一日想到了物理化学中“相”的定义,想到了成为“相”的关键是其均匀性。而存在着热、质传递的化工单元操作中哪来的均匀?岂不是化工原理中的定义搞错了?还是化工原理中缺少了一个定义或是说明?教师和学生为什么并没有提出什么疑问? 1.“相”的严格定义     

球形胶囊内约束熔化过程的LBM模拟

为了准确预测球形胶囊内部材料的相变性能,为后续相变微胶囊浆体的多尺度研究提供微观相变信息,采用格子Boltzmann方法（LBM）,引入浸入式移动边界处理方案,借鉴糊状区和热焓理论,构建了适于相变模拟的数值模型,模拟了球形胶囊内部固液相变过程,讨论了不同粒径尺度下熔化机制的区别。结果表明,利用LBM方法得到的预测结果与可视化实验数据吻合较好,清晰地呈现出球体上部温度热分层和下部液相强对流共存的特性。随着粒径尺度的不断减小,胶囊内部对流作用逐渐减弱,甚至当粒径小于3 mm时,其内部对流作用可忽略。     

球形胶囊内约束熔化过程的LBM模拟

为了准确预测球形胶囊内部材料的相变性能,为后续相变微胶囊浆体的多尺度研究提供微观相变信息,采用格子Boltzmann方法(LBM),引入浸入式移动边界处理方案,借鉴糊状区和热焓理论,构建了适于相变模拟的数值模型,模拟了球形胶囊内部固液相变过程,讨论了不同粒径尺度下熔化机制的区别。结果表明,利用LBM方法得到的预测结果与可视化实验数据吻合较好,清晰地呈现出球体上部温度热分层和下部液相强对流共存的特性。随着粒径尺度的不断减小,胶囊内部对流作用逐渐减弱,甚至当粒径小于3 mm时,其内部对流作用可忽略。     

乙酸乙酯-碳酸二乙酯二元体系平衡数据的测定及模拟

采用改进型ROSE汽液平衡釜在100.47 kPa下测定乙酸乙酯(EA)-碳酸二乙酯(DEC)二元体系的汽液平衡数据,进一步得到的液相活度系数,经面积积分法检验符合热力学一致性。并借助化工过程模拟软件,同时采用NRTL和Wilson方程对实验数据进行关联得到模型参数,回归出不同模型下汽相组成与实验中的数据进行比较,平均偏差分别为0.007 8和0.006 8,结果表明2种模型都符合需要。研究结果将为有关工程设计提供化工数据。     

微通道内气-液两相流及并行放大的研究进展

微化工技术从基础研究到工业应用的关键步骤是过程放大。为了实现产品的高通量、易控制和连续生产,微化工过程的研究主要集中于单通道内多相流的稳定性和微通道的并行放大。对单微通道内气液两相流的流型及其对传质的影响进行了综述,阐明了微通道内气液两相流的流动稳定性和传质高效性。同时,综述了微化工技术的应用现状,证明了微化工技术在工业化应用中的潜力。此外,综述了对称并行放大和非对称并行放大2种基本并行放大方式的研究进展,对其中的流体分布及其对传质的影响进行了总结。最后,对未来的研究方向进行了展望。     

超滤技术在化工工艺中的应用解析

超滤技术是当前化工工艺应用中极为重要的一项技术,其在分离溶液、气液等方面发挥了重要作用。基于此,文章就超滤技术在化工工艺中的应用进行分析,希望可以为推动化工行业的发展提供借鉴。     

电场与磁场在非均相分离中的应用技术综述

分别概述了在石油、化工和矿场领域中,电场和磁场在非均相分离中的应用现状和进展。首先介绍了电脱水(液-液分离、固-液分离)、电除尘(气-固分离)等技术及其原理,分析了影响其分离性能的诸多因素。例如,对于电脱水,影响因素主要包括:电场是否为匀强电场、电场强度及电场方向等;对于电除尘包括:除尘颗粒的性质、除尘器内部流场等因素。磁场作用下的非均相分离目前研究热点集中在磁力旋流器上,介绍了磁力旋流器的结构类型和特点,总结了影响分离效果的诸多因素并对旋流器内部磁性颗粒的运动状况进行了对比分析。最后对电场和磁场在非均相分离中的应用技术进行了系统的论述;对促进分离效果的措施进行了总结和归纳;并展望了该项技术未来的发展趋势和研究热点。     

不同浸润性冷表面上水滴碰撞结冰的数值模拟

对冷水滴撞击不同表面时的动力学行为和相变过程进行了模拟。通过耦合VOF和Level-set方法追踪气液自由界面,结合焓-孔隙度相变模型,模拟水滴撞击冷表面的动力学行为及相变特征。选取亲水（接触角30°）、疏水（接触角114°）和超疏水（接触角163°）3种典型浸润性的表面,计算了多种壁温条件下的水滴撞击结冰过程。结果表明提高表面疏水性,将减小水滴与冷表面的接触时间和接触面积,降低水滴内的相变速率,延缓水滴结冰的时间。在表面温度高于-15℃时,超疏水表面可以避免冷水滴的冻结黏附,保持表面洁净。将模拟得到的最大铺展直径、回缩速率以及冻结情况,与已有实验结果进行对比验证,表明了模拟方法的有效性和准确性。     

不同浸润性冷表面上水滴碰撞结冰的数值模拟

对冷水滴撞击不同表面时的动力学行为和相变过程进行了模拟。通过耦合VOF和Level-set方法追踪气液自由界面,结合焓-孔隙度相变模型,模拟水滴撞击冷表面的动力学行为及相变特征。选取亲水(接触角30°)、疏水(接触角114°)和超疏水(接触角163°)3种典型浸润性的表面,计算了多种壁温条件下的水滴撞击结冰过程。结果表明提高表面疏水性,将减小水滴与冷表面的接触时间和接触面积,降低水滴内的相变速率,延缓水滴结冰的时间。在表面温度高于-15℃时,超疏水表面可以避免冷水滴的冻结黏附,保持表面洁净。将模拟得到的最大铺展直径、回缩速率以及冻结情况,与已有实验结果进行对比验证,表明了模拟方法的有效性和准确性。     

竖直上升气液泡状流数学模型封闭的研究

竖直上升管气液两相流广泛应用于相变传热、核反应堆等工业过程。本文以竖直上升气液两相流为研究对象,运用欧拉双流体模型,针对表观液速为0.45m/s、表观气速分别为0.015m/s和0.1m/s的泡状流数值模拟过程中的升力、壁面润滑力、湍流扩散力、气泡诱导湍流（BIT）等封闭模型,开展数值模拟比较研究。模拟发现：①低气速泡状流中,升力和壁面润滑力的同时加入能够改善壁面附近的气含率,气泡在这两个力作用下在径向上达到一个相对平衡,得到与实验气含率类似的壁面峰,模拟的液相速度较合理;低气速时,BIT的影响可以忽略。②高气速泡状流中,BIT对气-液两相流的模拟结果影响比较明显,湍动耗散源项的加入能使液速分布的模拟结果得到改善,Troshko模型相对Sato模型更能反映气泡诱导湍流对液相湍流的作用。③高气速时升力的引入使气含率产生壁面峰,加入湍流扩散力能使峰值略微降低,但仍没有解决高气速时引入升力出现的气含率壁面峰问题,说明在径向上湍流扩散力还不足以抵抗升力。     

论电气自动化技术在化工生产中的应用及发展趋势

随着当前社会经济及科学技术不断发展,电气自动化技术也得到很好发展,并且在实际生产中得到越来越广泛的应用,其中常见的一个方面就是在化工生产过程中的应用。为能够化工生产中电气自动化技术得到更好应用,应当对电气自动化技术清楚认识,并且对其在化工生产中实际运用情况合理掌握,从而使化工生产效率得以提高,同时应当对电气自动化技术今后发展趋势进行分析,从而为准确把握该技术今后发展,以便更好应用。     

无机陶瓷膜分离技术的研究进展

化工生产过程中所需的液固、气固及多组分分离已成为化工生产中的重要技术。无机陶瓷膜具有耐腐蚀、耐高温、机械强度好等一系列优势,被广泛应用于各种化工分离技术中。综述陶瓷膜分离技术中的原理、膜系统的设计及应用。     

测试速率对PEG/GO定型相变材料熔融和结晶性能的影响

以聚乙二醇/氧化石墨烯(PEG/GO)定型相变材料为测试样品,采用差示扫描量热法(DSC)对其熔融、结晶性能进行了表征,研究了测试速率(即升/降温速率)对该相变材料熔融、结晶温度和热焓的影响。结果表明:随着降温速率的增加,PEG/GO相变材料的结晶温度逐渐降低;随着升温速率的增加,材料的熔融温度逐渐提升;测试速率越高,焓值越小;随着GO加入量的增加,升降温时的焓值均呈现降低的趋势;相同GO含量的PEG/GO定型相变材料,其熔融焓总是大于同等测试速率下得到的结晶焓,而且测试速率越快,差值越大;在相同测试速率下,GO的添加量基本不会对PEG/GO相变材料的熔融、结晶温度产生影响。