多物理场中热扩散效应对传热传质的影响

为了便于消除或控制室内挥发性有机化合物(VOCs),分析了VOCs在室内环境中的扩散规律。基于不可逆过程热力学原理,在考虑交叉耦合扩散效应的基础上,建立了3个物理量的梯度驱动下封闭空间内自然对流传热传质的数学模型。采用数值方法研究了室内环境中同时存在温度梯度、湿度梯度和VOCs浓度梯度时的自然对流传热传质现象,并着重考察了多物理量的梯度耦合作用下热附加扩散效应对传热传质的影响,展示了流场、温度场和浓度场等热附加扩散准则数STC的变化状况,研究结果表明,多物理场中热附加扩散效应对传热传质具有一定的影响,且具有复杂多解性。     

螺旋管内传热与流动性能的场协同分析

采用数值模拟的方法,分析了螺旋管内流体速度场和温度场的分布规律,研究了曲率和无量纲螺距对管内流体传热和流动性能的影响,以性能评价指标PEC(Performance Evaluation Criteria)为标准评价强化传热综合性能,并运用场协同理论对此进行了分析。结果表明:螺旋管内流体受二次流的影响,随着转角的增大,最大速度逐渐靠近外侧壁面,热量逐渐从管壁传递到管内核心区域;在相同雷诺数下,管内努塞尔数、摩擦系数和PEC均随曲率的增大而增大,而无量纲螺距对螺旋管传热和流动性能的影响则可以忽略不计;场协同理论可以很好地解释螺旋管结构参数对管内传热和流动性能的影响规律。     

析湿工况下平直开缝翅片传热传质特性的数值研究

针对现有冷凝模型计算中未考虑对流传质对传质通量的影响,利用Fluent软件中的UDF建立了新的对流冷凝传热模型和基于场协同理论的传热传质特性分析方法。使用新的冷凝模型和分析方法对除湿条件下,入口参数、翅片结构、开缝位置对平直开缝翅片换热器湿空气侧的流动、传热和传质特性的影响进行了研究。结果表明：考虑对流传质的冷凝模型准确度得到提升;传热量、冷凝量随翅片表面开缝高度的增加先减小后增加;上游开缝翅片管的传热量、冷凝量均低于下游开缝翅片管,利用建立的分析方法发现,相同边界条件下,下游开缝翅片的传热场协同角α_m、传质场协同角β_m均小于上游开缝翅片,表明下游开缝翅片的速度场、温度梯度场和浓度梯度场的协同性更优,传热传质能力更强。     

管形状对平片换热芯片传热性能影响的试验

利用萘升华传质/传热比拟试验方法,研究了三排圆管、扁管顺排和错排布置平片换热板芯在片间距一定时,管形状对换热性能的影响,分析了相同板芯在不同片间距时的传热特性.结果表明,对于给定的片间距,相同管形状错排布置时的换热系数Sh高于顺排布置;对于给定的胎数,同一板芯Sh数随片间距的增大而增大.     

初始饱和度对微波冷冻干燥过程传热传质的影响

以非饱和含湿牛肉为例,进行了微波冷冻干燥实验研究。获得了干燥时间与物料初始饱和度近似成正比的结论。与升华面模型的计算结果比较表明,升华冷凝模型更符合实验规律,证实了非饱和含湿多孔介质微波冷冻干燥时升华冷凝区的存在。     

小管径/粒径比有序填充床流动传热性能及场协同分析

以小管径/粒径比有序填充床为研究对象,分析了管径/粒径比对填充床流动与传热特性的影响规律,并应用场协同理论研究了床层内部不同物理量场之间的耦合协同关系。结果表明,颗粒填充通道内压力沿轴向的变化趋势在入口段、充分发展段及出口段各不相同,且不同管径/粒径比时均具有相似的规律。当雷诺数相同时,努塞尔数与阻力系数均随着管径/粒径比的增大而增加。同时,随着管径/粒径比的增大,速度场与温度梯度场之间的协同性变好,而速度场与压力梯度场之间的协同性变差。此外,拟合得到了适用于小管径/粒径比有序填充床的传热与阻力性能准则关联式,可为其合理设计及校核提供理论依据。     

传质型塔间冷却器传热性能的试验研究

对传质型塔间冷却器的传热性能进行了试验研究。在换热管内填充金属填料后,冷却器的传热性能大大提高,传热系数比空管提高了４９％～１０１％,所需传热温差减少,温度分布均匀。     

分区流化床床面粒子抛撒对床内传热传质的影响

本文从试验和数模计算两个方面研究了床面粒子抛撒对床内传热传质的影响.床面粒子抛撒量随着流化速度的增加而增加,同时也随床层高度的增高而增加.区间床面粒子抛撒量约占区间总传质量的50%～65%,因而对床内过程有较大影响.本文利用戎-范的浅床数模,并考虑区间床面粒子的抛撒,引出了一个动态数模,采用Sincover和Madson提出的“在线法”解非线性偏微分方程组,提高了精度.计算结果与试验结果吻合较好.     

螺旋管内对流传质场协同强化模拟

通过计算流体力学方法对层流直管内浓度场的模拟,发现大部分区域浓度梯度在径向比轴向高2个数量级。为了强化传质,应降低浓度梯度矢量和速度矢量的夹角,在径向产生一定的流动。对螺旋管内浓度场和速度场的计算表明,二次流横穿浓度等值线,提高了两场的协同。两种螺旋结构的比较表明,二次流随着Reynolds数的增大而增强,传质增强效果也越显著,正是二次流显著提高了速度场和浓度场的协同。所研究的螺旋结构在Re=1000~2400时,平均二次流速度最大达到主流速度的6.5%~6.8%,Sherwood数增大了4.99~6.43倍。     

旋流片强化传热的数值模拟和场协同分析

基于壳程周期性单元流道模型;采用数值模拟方法分析了一种新型的传热强化元件——旋流片作为管间支撑物的湍流流动与传热特性。数值模拟采用重整化（RNG）κ ε双方程湍流模型;SIMPLEC算法进行压力和速度的耦合;壁面处理采用强化壁面处理法。分析了单元流道横截面流场和湍流强度的周期性变化;以及截面上流场和温度场的协同关系。比较了截面平均Nusselt数和平均协同角的对应变化趋势。结果表明;旋流片使流体在管束间做三维螺旋运动;破坏了流体流动的连续性和稳定性;增强湍流强度从而强化传热;同时改变了管束间流体的速度场与温度场分布;旋流片强化传热的根本机理是改善了两场的协同关系。     

扭曲椭圆管换热器的数值模拟及场协同分析

为了分析换热管几何参数对扭曲椭圆管换热器管程和壳程的传热与压降性能以及场协同关系的影响,今运用Fluent 6.3.26对不同几何参数的扭曲椭圆管换热器的管内和管外对流传热进行了数值模拟,并编写UDF程序计算温度场与速度场的夹角,即场协同角。结果表明:Realizable k-ε模型相对更好地模拟出扭曲椭圆管换热器管内和管外的流场和温度场,努赛尔数Nu以及摩擦系数f与实验结果的差别都在5%以内。在扭曲椭圆管换热器的管程和壳程,Nu和f都随着扭曲椭圆管长短轴比的增大而增大,随着扭矩的减小而增大。基于场协同理论分析,协同角随Re的变化不大,但不同几何参数的扭曲椭圆管管内和管外的协同角都存在差异,二次流的出现优化了速度场以及温度场分布,减小了速度场以及温度梯度场之间的夹角,实现强化传热。     

Effect of Turbulence on Heat and Mass Transfer in the Atomization Zone

One of possibilities to extend operating efficiency of spray dryers is to increase turbulence of the drying agent flow. In the literature no quantitative data describing this phenomenon are available.

In the paper results of experimental investigations on the effect of turbulence on heat and mass transfer during atomization are discussed. The scope of experiments covered the analysis of changing evaporation capacity. temperature of gas and atomized material and particle size distribution as a function of distance to the atomizer. It was proven that an increase of air flow turbulence could cause 20-25% increase of evaporation capacity.     

基于场协同理论的板式换热器性能优化数值研究

建立了与实物尺寸相同的人字形板式换热器冷热双流道模型,运用数值模拟方法和三场协同原理,对板式换热器单边流动和对角流动时的流动与换热特性进行了分析。结果表明:在相同的流速下,单边流动的速度场和温度场的协同性及速度场和压力场的协同性较好,改善了流道内各场的协同关系,因而单边流动换热效果要优于对角流动,且压降低于对角流动。     

升温型吸收式热泵吸收器强化传热传质研究进展

文章综合介绍了国内外关于升温型吸收式热泵吸收器强化传热传质的研究进展。主要从添加表面活性剂,采用高效换热管和改进吸收循环结构三个方面进行了简要的阐述,介绍了三种方式强化传质传热的原理及国内外研究的情况。最后对热管式吸收器应用的可能性做了初步的探讨。     

平板上凝华过程传热传质分析研究

本文报导了苯酐(邻苯二甲酸酐)混合气在平板表面的传热传质过程。并对平板表面的传热传质机理进行了研究,根据凝华特性研究了平板表面凝华固体苯酐层厚度,密度以及导热系数随着凝华时间而变化的关系,对不同的苯酐混合气进气浓度和流速进行了平板凝华实验,实验还观察了结酐厚度和密度随时间的变化情况,以探讨强化凝华传热传质的途径。     

热管换热器耦合源模型及其场协同分析

讨论了热管换热器冷、热端共轭传热特性。根据热管内部相变传热特性,以热管内蒸汽温度作为独立变量,利用冷凝段与蒸发段热量守恒关系,将热管换热器分解成2个独立部分进行分析。针对热管壁面、冷端耦合传热特性,应用耦合源模型,借助Fluent软件计算热管换热器内流动与传热过程,并采用场协同原理对模拟结果进行分析。结果表明耦合源模型能够有效用于热管换热器、及类似结构的性能分析;耦合源模型与场协同原理结合是解决热管换热器等耦合传热及优化问题的有效方法。     

流化床喷雾造粒过程的传热传质

This article presents a mathematical model of heat and mass transfer for the process of fluidized-bed spray granulation, which can be applied in the analysis of bed temperature profile, temperature and humidity of outlet gas and moisture content of particles. Effects of operation parameters on the batch granulation are investigated. The theoretical calculation agrees reasonably well with the experimental data.Keywords fluidized-bed spray granulation, mathematical model, heat and mass transfer     

Heat and Mass Transfer in Process of Fluidized-Bed Spray Granulation

This article presents a mathematical model of heat and mass transfer for the process of fluidized-bed spray granulation, which can be applied in the analysis of bed temperature profile, temperature and humidity of outlet gas and moisture content of particles. Effects of operation parameters on the batch granulation are investigated. The theoretical calculation agrees reasonably well with the experimental data.     

帘式折流片换热器强化传热数值研究

为解决折流板换热器壳程流体阻力过大和折流杆换热器低Re下传热系数较小等管壳式换热器的不足,提出了壳程流体"斜向流"的新概念,研制了新型高效节能管壳式换热器?帘式折流片换热器,其壳程传热系数高于折流杆换热器20%～30%,而壳程压力损失大幅低于折流板换热器。以场协同原理分析了斜向流的强化传热机理,指出在帘式折流片换热器壳程中流体速度场与温度梯度场间的夹角小于折流杆换热器,是其强化传热的重要原因。对帘式折流片换热器中折流栅间距、折流片倾角、折流片宽度等重要几何参数对传热和压降的影响规律进行了数值模拟研究,并据此推导了壳程传热系数和流体阻力降准数关联式,为其工程设计和推广应用提供了参考依据。     

滚筒干燥器内丝状物料的传热传质特性研究

干燥涉及众多生产领域,卷烟加工过程中存在干燥环节,滚筒烘丝机是用于干燥烟丝的主要设备。在滚筒烘丝机内,烟丝与周围环境进行热质交换,不同的运行控制条件,将直接影响烟丝的品质。由于干燥过程受众多因素的影响,至今烟草加工企业对烘丝机内部烟丝的传热传质特性缺乏深层次的认识,不利于烟丝品质的提高。针对上述背景,本文基于传热传质学、流体力学、多相流动等相关理论,通过计算机数值模拟方法,建立并求解滚筒内的传热传质数学模型,获得不同操作条件下烟丝温度、含水率变化的详细信息,并将所得结果与实际生产数据相验证。研究结果表明,烟丝与气流逆流流动条件下,干燥过程存在三个阶段：预热段、恒速段、降速段,烟丝含水率先升后降,烟丝温度经历先升高、后降低、再升高的过程;顺流流动条件下,干燥过程存在两个阶段：预热段与恒速段,烟丝含水率沿程单调下降,烟丝温度在预热段急剧上升,在恒速段平缓上升。