汽-液-液三相垂直管内充分发展流传热性能

研究了垂直管内连续相水和分散相戊烷泡滴之间的流动和传热性能 .在全面考虑了汽体的膨胀、水蒸气的蒸发、界面张力的作用、汽液两相的相互作用和滑移、泡滴的破碎等影响因素的基础上 ,建立了与实验结果吻合较好的一维流体力学模型和传热模型     

气-液-固三相流数值模拟研究进展

气-液-固三相反应器广泛的应用于工业生产的诸多领域,因此对该系统中气-液-固三相流动行为的研究具有重要的意义。随着计算机技术的高速发展而兴起的数值模拟计算日益成为研究此类问题的重要途径。本文系统的对近几十年来数值模拟在该领域的发展进行了综述。首先依据模拟尺度的不同,阐述了当前的主要模拟手段:欧拉法、拉格朗日法和直接数值模拟法。接着分别对这三类方法展开了详细的介绍,指出欧拉法与拉格朗日法都能开展工业级计算,但精度依赖于本构方程;直接数值模拟法能够捕捉局部界面变化细节,但需要十分精细的网格。最后本文对该领域的研究前景进行了展望。     

空气-石蜡直接接触换热特性实验研究

在间壁式换热器中石蜡因为其热导率低影响了蓄热系统的换热速率,采用石蜡与空气直接接触换热可大幅提高蓄热系统的换热速率。把常温的空气通过气体分布器注入熔融状态的石蜡（100~150℃）中,具体考察了表观气速、静液位高度和传热温差等参数对石蜡-空气鼓泡换热中体积传热系数与气含率的影响。实验结果表明,随着表观气速的增大,体积传热系数与气含率随之增大,并且对于气含率,在较低的表观气速下的增长速率更快;在实验条件下,增加静液位高度都只会导致体积传热系数与气含率的降低,而改变气液温差对体积传热系数的影响不甚明显。根据实验结果获得了石蜡与空气直接接触换热的体积Nusselt数经验关联式。     

三相流化床传热模型与计算式分析

为了增强对汽(气)-液-固三相流传热过程的基础理解,并为理论研究和工业应用提供有价值的信息,对三相流化床传热模型与计算式进行分析和比较。结果表明,在各种传热计算式和机理模型中,无因次准数关联式的预测精确度最高;建立反映传热机理的模型与计算式,开展多相流非线性研究和传热数值模拟是未来的研究方向。     

过氧化氢生产用三相固定床中泡沫流持液量的实验研究

研究采用空气-蒽醌工作液体系模拟过氧化氢生产中蒽醌氢化用三相反应器内流体的流动情况。首先建立了实验测定部分发泡固定床内泡沫流持液量的方法。然后应用建立的方法测定了不同气液表观流速下动态持液量,并考察了气液表观流速对动态和总持液量的影响。最后,比较了10种用于估算发泡体系泡沫流区持液量经验式的计算精度。结果表明,分别采用Specchia和Larachi经验式估算动态和总持液量的计算误差均在5％以内。     

气液固三相流化床流区及其过渡的混沌分析

运用确定性混沌分析技术、研究了气液固三相流化床内压力波动时间序列的混沌动力学行为,结果表明,非线性特征量最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数可以用来定量表征三相流化床的流区及其过渡。并给出了以最大Ｌｙａｐｕｎｏｖ指数为基准的三相流区图,混沌分析还发现,三相流化床内存在着两混沌特性相差较大的塞状泡流区。     

汽-液-固三相流对石墨加热管内壁面磨损的实验研究

利用汽-液-固三相循环流化床蒸发器及动态信号测试采集系统,对石墨加热管内壁面的磨损进行了研究。实验测取了加热管不同轴向位置处振动加速度时间序列,对其进行了标准偏差和峰度分析,评估玻璃珠对壁面的径向冲击强度;通过测定循环流量,研究颗粒对壁面的轴向摩擦冲击程度。同时对磨损产物进行称量、元素分析,结合传感器测试结果共同确定石墨管壁面磨损速率的影响因素。主要结论如下：随着加热蒸汽压力的升高和颗粒体积分率的增加,壁面磨损速率增大;相同加热蒸汽压力和颗粒体积分率下,较小粒径颗粒对壁面的磨损更为严重。峰度分析表明,颗粒对壁面的冲击频率是影响石墨管磨损速率的主要因素。研究结果对将三相流化床换热技术应用于石墨管换热器系统具有一定的指导意义。     

汽液固三相流动沸腾传热计算与实验研究

对汽液固三相循环流化床中流动沸腾传热进行了理论分析和实验研究 ,在此基础上结合渐进模型及表面更新机理建立了汽液固三相流动沸腾传热模型 ,模型计算值和实验数据吻合较好 ,最大偏差在 18%以内     

地质水泥固化体颗粒对溶液中铀的去除性能研究

本文通过振荡吸附实验研究了地质水泥固化体颗粒对溶液中铀的去除性能。由于地质水泥本身呈碱性,溶液的pH在振荡过程中逐渐增加,导致铀自身的沉淀,因此,溶液中铀的去除由吸附和沉淀两方面共同造成。增加溶液初始pH以及增加地质水泥颗粒投加量,均能增加对铀的去除效果。由于普通硅酸盐水泥的碱性更强,普通硅酸盐水泥颗粒对铀的去除率高于地质水泥颗粒。     

汽-液-液三相流流体力学的模型与求解

以直接接触换热器为研究对象,从基本的一维两流体模型出发,在全面地考虑了该换热器中汽体的膨胀、水蒸汽的蒸发、界面张力的作用以及汽液两相的相互作用和滑移等因素影响的基础上,建立了换热器的一维流动模型,并进行了数值求解,模型的结果与实验数据符合较好。     

惰性粒子对水沸腾传热强化的实验研究

通过加入不同种类和体积分率的惰性粒子,在垂直管中进行了水的流动沸腾传热实验,研究了三相流沸腾传热特性。实验中预先对水加热,采用了沸点进料。实验发现,传热膜系数随热通量、液体流量的增加及粒子体积分率的增大而增加。对于不同粒子,这种变化趋势比较一致,但不同粒子对沸腾传热的强化效果不同。实验结果表明:由于固体粒子的存在,强化了沸腾传热,三相流沸腾传热系数是相同条件下汽液二相流沸腾传热系数的1.3—1.7倍。     

换热器壳程局部传热系数的测定方法

提出了一种适用于气体在换热器管束间的局部表面传热系数的实验测试方法。误差分析表明,该方法所产生的最大相对误差为5.11%;分别对空气纵向和横向冲刷正方形与正三角形2种排列方式的管束进行局部传热的实验和数值模拟研究,将实验结果、数值模拟结果与经验公式进行比较。研究表明:实验值与数值模拟、经验公式吻合较好,最大偏差小于10%;综合误差分析与实验结果比较,表明该方法简单、方便,并且可靠。     

直接接触式沸腾换热过程气泡混合均匀度评价

针对直接接触式沸腾换热过程中气泡群扰动的多相流体混合性能评价问题,提出一种基于图像处理技术与像素偏差理论量化混合复杂流体流型均匀性的精确检测与度量新方法。通过气泡群RGB图像的灰度矩阵进行偏差计算,精确地定量描绘了直接接触式换热过程中的气-液混合状态,其值大小反映了气泡群的分布状况,而不同工况下混合均匀时间的差异反映了不同多相体系的均匀性差异;对偏差序列进行正态性检验,发现其近似符合正态分布;运用混沌检测方法对序列进行混沌特征分析,发现整个混合过程是混沌的。通过一个简单的指标实现了复杂条件下气泡群的量化和表征,为多相流流型识别提供了新的分析思路并指导换热过程的混沌强化。     

错流旋转填料床的质、热同传性能及传热机理研究

为了研究错流旋转填料床的质、热同传性能,采用热空气-氨水体系,考察了进气温度T、超重力因子β、液体喷淋密度q和气速u对错流旋转填料床传热性能的影响,在相同实验条件下对比了丝网填料和乱堆填料的传热性能。研究结果表明：气相体积传质系数k_ya_e、体积传热系数(Ua)_s随进气温度、超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热效率ε、传热面积A随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大而增大;传热系数K随超重力因子、气速、液体喷淋密度的增大几乎不变,从而揭示了错流旋转填料床强化气液直接传热的机理是通过提高传热面积进而提高体积传热系数,而不是显著提高传热系数。在相同条件下,以丝网为填料时k_ya_e和(Ua)_s分别是乱堆填料的1.09~1.63倍和1.24~3.53倍。     

板棒式换热器传热与流阻性能研究

简要介绍了板棒式换热器的结构和工作原理,设计制造了板棒式换热器,对板棒式换热器进行了传热与流阻实验。实验结果表明总传热系数理论计算与实验结果吻合较好,验证了模型公式的正确性。板棒式换热器是一种性能优良、结构紧凑的高效换热器,在硫酸工业等气体换热场合将有广阔的应用前景。     

Gas holdup and overall volumetric mass transfer coefficient in a modified reversed flow jet loop reactor

Experiments were conducted in a modified reversed flow jet loop reactor having the liquid outlet at the top of the reactor to determine the gas holdup and overall volumetric mass transfer coefficient in the air-water system. The influence of gas and liquid flow rates, and the draft tube to reactor diameter ratio were studied. It was observed that both gas holdup and volumetric mass transfer coefficient increased with increased gas and liquid flow rates and were found to be significantly higher in the modified reactor compared to the conventional one. The optimum draft tube to reactor diameter ratio was found to be in the range of 0.4 to 0.5. Empirical correlations are presented to predict gas holdup and overall volumetric mass transfer coefficient in terms of operational and geometrical variables.     

用于低干度混合工质制冷的板翅式换热器传热系数

对于中小型天然气液化装置,板翅式换热器被广泛应用于回热换热。然而,目前对低干度混合工质在板翅式换热器中低温换热性能优化等问题的研究甚少。因此,搭建一套采用单级压缩、一级回热的Linde-Hampson制冷循环系统,并以N₂-CH₄-C₂H₄-C₃H₈-iC₄H₁₀作为混合制冷剂制取-160℃低温,用以重点分析板翅式换热器中的总传热系数以及影响板翅式换热器传热系数的因素。实验结果表明:低干度下板翅式换热器中总传热系数在2.6~22.7 W·m^-2·K^-1之间,受制冷温度和循环浓度变化的影响不明显,而目前对低干度低流速下混合制冷剂的低温换热性能预测仍存在一定的偏差,其中Cavallini和Modified Granryd的计算模型经修正后可推荐使用;同时,也从制冷剂流速、压降等方面对板翅式换热器优化设计提出了相关建议。     

Surface radiative transfer in gas‐to‐gas cocurrent microheat exchanger

The influence of surface radiative transfer in parallel flow microheat exchanger is numerically studied for its importance at high temperatures and for small flow dimensions. For these heat exchangers, the role of radiation is beneficial when the convective heat transfer to the annulus flow exceeds the convective heat transfer from the core flow. For this case, radiation improves the heat exchanger performance by decreasing the logarithmic mean temperature difference and by increasing the capacity, effectiveness, and volumetric heat transfer coefficient. Additional surface area is made available for convection to the annulus flow, thereby increasing the specific heat transfer surface for fixed geometry. Therefore, a high emissivity layer over the surfaces of microheat exchanger can improve the heat exchange performance. The active heat transfer area weighted by the convective heat flow rates is introduced as the true measure of heat exchanger compactness. © 2010 American Institute of Chemical Engineers AIChE J, 2011