脉冲气流中多孔物料干燥过程的数值分析──降速干燥段的模拟与计算

为强化多孔物料的传热传质过程，热载体设计成脉冲周期运行方式。在多孔物料的降速干燥阶段，针对其特有的运动形式与传热传质过程，提出了此阶段的气固两相流动的运动与传热传质模型。并对不同类型的物料可能出现的三种降速干燥曲线进行了数值计算。实际应用结果表明，模型的计算结果与实际的干燥过程能较好地吻合。有助于提高干燥过程的计算速度与精度，并了解过程的传热传质机理     

螺纹表面上降液膜中的传递过程

分别以重铬酸钾水溶液和蒸馏水等介质做了螺纹管外降液膜流动时的强化传热和传质实验,并得到传热膜系数的关联式。螺纹管上的降液膜流动实验表明,当加入少量表面活性剂时发现“激发扰动”现象,且此时的传热速率增大。本文认为这是由于液膜内存在“二次流”使液膜表面更新所致,进而对“二次流”在传递过程中的影响加以研究。     

热管式降膜吸收器波动降膜传热传质过程研究

本文对升温型吸收热泵热管式降膜吸收器溶液吸收传热传质并通过热管移出吸收热的过程进行了数值研究。根据所求得的波动膜流解及建立的数学模型,通过求解热管加热段外壁面溶液波动降膜传递方程和热管传热方程,研究了膜雷诺数。低位余热温度、输出热温度等因素对传热传质过程的影响,对今后的研究工作提出了新的见解。     

降膜蒸发器传热传质与流动过程数值模拟

随着计算机技术的发展,计算流体力学成为深入研究流动传热传质过程的重要方法。文章基于流体动力学基本原理和VOF多相流模型,建立了水平管外降膜流动与相变传热传质过程数学模型,针对降膜蒸发复杂的相变过程,通过用户自定义函数UDF,将编制的计算程序嵌入FLUENT软件相应模块,对降膜蒸发过程进行了模拟研究,阐明了管外液膜、速度、温度分布及其局部传热传质特性沿圆周方向的变化规律。结果表明:在X=0.5~0.8时,液膜厚度较薄,有利于过程传热,圆管底部与顶部局部传热系数较大,并在管顶部出现传热系数最大值;相界面过余温度沿周向距离的增大而增加,圆管下方具有最大的相界面换热温差和最高的蒸发速率;此数值模拟方法和传热传质模型可以较为合理地进行水平管外降膜蒸发过程的理论分析。     

液体薄膜流的流动和传热特性

液体薄膜流作为一种高效传热传质方式,具有广泛的工业应用价值,其内在流动过程和传热机理十分复杂。通过全面分析液体薄膜流的表面波特征、流动和传热特性的研究现状,总结了目前已取得的研究成果,并指出其中存在的不足和可供深入研究的方向。     

VOF模型界面传质与体积传质的转换方法

针对流体体积模型(volume of fluid,VOF)在模拟相间传质过程时需要将界面质量流密度转换为单位体积传质速率的问题,对VOF模型中的界面传质与体积传质转换方法进行了改进。提出一种既解决了网格无关性问题又可以反映局部界面传质特性的转换方法,并给出了理论推导证明。推导出相应的网格无关性条件,通过划分3组不同尺寸的网格模拟了汽泡冷凝问题,并在汽泡生长方面对该转换方法加以简单应用,模拟结果与理论分析及实验结果符合良好,合理可行,可广泛应用到多相流中界面传热传质模拟的过程。     

热管式溶液吸收器传热传质过程的数值模拟

本文首次利用水重力热管，以溴化锂水溶液为工质，对在热管外壁面上溶液降膜吸收水蒸气并移出吸收热的传热传质过程进行了数值模拟。结果表明，在一定条件下，所需热管加热段长度随膜雷诺数的增加而增加，随输出热温度的提高而减小，并且降膜平均传热和传质系数随膜雷诺数的增加而降低；利用热管作为吸收器的传热传质元件，其传热温差很小，但在较大浓差和较大雷诺数下，所需热管加热段长度太长。在热管外壁面上的溶液降膜吸收过程有待强化，以使吸收过程产生的热量与热管的传热能力相匹配。     

强化传热与节能技术的研究与开发

介绍了５种强化传热与节能技术：（１）粘性流体的传热强化;（２）新型的壳程折流板;（３）花瓣形翅片管强化冷凝传热;（４）Ｔ－形翅片管强化沸腾传热;（５）错齿圆翅片管强化苯酐凝化过程。同时,对以上５种技术的研究进展及工业应用情况进行了分析。     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型．采用标准κ-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算．计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度．计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区．     

自然通风湿式冷却塔传热传质的三维数值分析

基于CFD软件Fluent和传热传质理论,建立了自然通风逆流湿式冷却塔空气三维运动控制方程、液相冷却水运动控制方程以及气水两相间传热传质的理论模型.采用标准k-ε湍流模型进行应力封闭,对塔内传热传质过程进行了三维数值计算.计算分析了塔内外空气的速度场、温度场和含湿量场,给出了塔内冷却水温度分布场,指出塔内雨区外侧部分区域空气和冷却水温度均低于环境干球温度,并指出进风口上沿存在纵向漩涡影响气水两相间的局部传热传质强度.计算了塔内各区冷却水蒸发量,给出塔内不同高度处淋水密度的径向分布曲线和塔内传热传质区的气水比分布场,指出传热传质主要发生在填料区.     

多孔介质干燥过程数值分析——内部迁移特性对干燥过程的影响

本文利用传热传质耦合方程,对带有移动边界的多孔介质干燥过程的三个干燥阶段的温湿度场进行了联合数值求解.分析了内部迁移特性对传热传质过程的作用和影响.提出了一种无量纲准则关系式,将干燥过程中的传热与传质联系起来.通过计算分析,对影响干燥过程的各种内部因素有了一个较为全面的了解,为研究不同干燥条件下的各种具体干燥过程提供了理论基础.     

可逆反应过程耦合强化策略研究

介绍了化工过程强化中的反应过程耦合强化技术,从反应、传热、传质等方面研究探讨了可逆反应过程耦合共性特征,着重从理论上分析单产品可逆反应过程与多产品可逆反应过程的耦合强化途径及其强化机理,提出解决可逆反应过程受动力学、热力学平衡限制的有效途径,同时结合实例进行论证。所提出的过程强化策略对发展现有系统节能方法和策略以及实现传统过程工业的节能降耗、增进效益有着一定的理论和实际意义。     

一种太阳能溶液除湿空调集热再生器及其性能分析

提出并设计了一种采用翅化表面吸热板，溶液流程分为集热加温段与集热再生段的太阳能溶液除湿空调集热再生器，采用等温模型与集总参数法对其做了初步的理论分析．分析结果表明：翅化表面吸热板可通过扩大传热传质面积与增进局部紊流强度来实现传热传质过程强化；溶液流程二段式布置可保证传质方向以及实现近似于等温的再生过程；在一定范围内，增加吸热板的翅化比有利于提高太阳能利用系数．     

管壳式换热器中旋流片强化管外传热的数值模拟

提出并分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管壳式换热器管隙间支撑物的传热强化机理.在实验基础上,采用周期性单元流道模型数值模拟了旋流片产生的衰减性自旋流的流动和传热特性,并采用分段综合因子分析了传热强化的机理.结果显示,旋流片能起到扰流作用,并使流体强烈地冲刷传热管壁面强化传热.有旋流片段的综合因子最小,尾流段的综合因子接近于1,在自旋流段的综合因子最佳,应当充分利用自旋流段低阻高效的特点对换热器进行优化.     

脉动流诱导振动的双向热流固耦合强化传热机制

脉动流诱导振动换热管强化传热技术是实现过程换热设备节能降耗的一种有效途径。基于热流固双向耦合理论,研究了脉动流诱导振动换热管的边界变形运动与近壁脉动流动的双向耦合作用对流固共轭耦合传热特性的影响。结果表明:脉动流诱导振动边界变形运动与近壁脉动流动的热流固双向耦合作用能有效强化近壁壳程流体的传热,且其热流固双向耦合作用和强化传热强度随脉动流的脉动频率加快而增加。研究发现热流固双向耦合作用是通过传热驱动力温差的增大和近壁壳程流体产生的内涡流所诱发的微对流来强化壳程流体的传热,当脉动流频率为50 Hz时,可使换热管的壳程传热系数增加24.3%,强化传热效果明显。     

外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性模拟

为进一步揭示外掠管束间蒸发冷却传热传质及压降特性,综合考虑了管束壁面水膜的形成及湿空气-喷淋水间传质过程,采用DPM(Discrete phase model)与水膜耦合的欧拉-拉格朗日方法,建立了外掠管束间空气-水蒸发冷却传热传质及压降特性分析模型。首先,采用文献实验数据验证了模型的可靠性,其误差在1%范围内;然后,采用模拟方法,研究了外掠管束间传热传质及压降沿竖直高度方向的变化特征。结果表明：由于湿空气焓差和饱和空气焓差的变化,导致传质系数沿盘管高度方向发生波动,但总体呈降低趋势;在同一工况下,湿空气焓差对传质系数的影响较大,传质系数的波动主要是湿空气焓变化造成的;外掠交错管束间喷淋水膜温度并非保持恒定不变,而是随盘管高度的降低而降低,即沿下落方向液膜温度逐渐降低;交错管束底部区域喷淋水蒸发量最大,沿盘管高度方向,喷淋水蒸发量降低;喷淋水发过程主要发生在管束表面及管束尾流区,通过在管束间增加挡板或者减小管间距,可以强化管束表面及尾流区流场扰流作用,增强喷淋水的蒸发冷却作用;交错管束间传热系数在换热盘管中间稳定区域变化较小,其受进气温度、喷淋水温度及相对湿度的影响较小;交错管束间压力...     

波浪形扰流元件对管翅式换热器传热及压降的影响

为了进一步提高管翅式换热器在气体侧的传热性能,在矩形扰流元件对管翅式换热器强化传热以及压降影响的基础上,对特殊的波浪形扰流元件案例进行了数值分析。对比分析了1 000～1 400雷诺数范围内,矩形、上波浪形和下波浪形扰流元件以及无扰流元件案例对气体侧的传热特性以及压降的影响。结果表明:管翅式换热器的传热性能受扰流元件形状的影响较大,且在相同雷诺数下,采用下波浪形扰流元件可以显著增强气体侧的传热性能,同时又使得气体在流动过程中具有相对适中的压降。     

能量传递系统强化的热力学判据

审视了传热和传质强化以及能量传递过程系统优化设计方法,指出了强化能量传递过程推动力与降低能量耗散的矛盾。基于场协同原理和火用传递过程动力学理论,导出了火用传递速率与能量损耗(火用损)及其与能量传递过程推动力的热力学关系,表明了强化能量传递过程推动力与降低能量耗散矛盾的统一性。进一步给出优化设计能量传递系统的热力学判据。依此分析了热传导和对流传热单元过程的优化设计方法。结果表明,可以通过协调不同驱动力之间的关系及其驱动力的大小,实现强化能量传递和降低能耗之间的权衡。该热力学判据具有普适性,场协同原理和最小熵产原理为该判据特例。     

旋膜除氧器除氧机理的研究

旋膜除氧器的除氧效果优于其它类型，溶氧合格率达到９９．４％。本文从传动、传热、传质三方面对其机理进行分析，提出除氧器在结构上改进的方向，应从强化传动、传质效果入手。     

旋膜除氧器除氧机理的研究

旋膜除氧器的除氧效果优于其它类型，溶氧合格率达到99．4％。本文从传动、传热、传质三方面对其机理进行分析，提出除氧器在结构上改进的方向，应从强化传动、传质效果入手。