真空喷雾法制取冰浆的理论分析研究

以扩散控制蒸发模型为基础,在考虑了液滴和固体碰撞影响的情况下,建立了真空喷雾法制取冰浆的分析模型,并对液滴在闪蒸器内的温度变化的影响因素进行了分析.研究发现:液滴直径对液滴温度变化影响较大,降低液滴初温对于减少降温时间的影响不大,而降低环境压力可以使得液滴更快达到形成冰晶的条件;研究还发现采用上喷方式可以大大减少闪蒸器的尺寸.     

新型吸附式盐溶液水分离装置设计与机理研究

为了在盐水分离领域更高效地利用太阳能、地热及发动机余热等低温热源,参考传统海水淡化装置,设计一种将喷雾闪蒸、热管传热与固体吸附耦合集成的新型吸附式盐溶液水分离装置,并对氯化钠含量为3%的盐溶液进行水分离试验,结果表明:溶液经雾化闪蒸后温度骤降,接触热管冷端后吸收大量热量蒸发,该装置可利用40~100℃的低温热源,单级可分离盐溶液中18%~60%的水分;热源温度是影响分离率的关键因素;吸附剂的吸附作用在相同热源温度下可大幅降低闪蒸室蒸发压力,提高过热度;整个吸附及脱附周期内压力呈规律性变化,不仅受吸附床切换而骤变,还受闪蒸室热源与吸附剂内冷却水温度的变化影响;降低冷却水温度可明显降低蒸发室平衡压力,保证蒸发器内液滴持续蒸发,提高分离率。     

以多组分碳氢为基础的燃料液滴蒸发特性的研究

建立了一种在对流热空气下蒸发两组分燃料液滴的蒸发模型。分析了蒸发质量、液滴寿命等参数随燃料碳链长度、环境温度、液滴半径、掺混比等影响因素的变化规律。分析的结果是,随着碳链长度,环境温度,液滴半径和混合比的增加,液滴的蒸发速率加快。     

真空环境下的二元冰制备特性研究

采用理论分析与试验相结合的方法,对真空环境下的二元冰生成动态特性进行研究。分析了闪蒸室内压力、水套温度、供水温度、速率、不同水质等各因素对二元冰晶生成的影响。研究结果表明:闪蒸室压力、供水水温、水质以及水滴初始直径、速率都对二元冰真空制备具有较大的影响,其中,闪蒸室压力升高,水滴闪蒸、结冰速率明显下降;供水温度越低,水滴达到同一状态所需的时间越短;水滴初始粒径的增加,水滴闪蒸、结冰的进程明显变慢。闪蒸室温度对水滴的闪蒸、结晶影响不是很大。     

均匀液滴喷射过程中温度的测量及计算

针对喷射过程中飞行液滴的温度难以准确测量的问题,本文设计了微小液滴温度检测系统.采用该系统测量并得到了液滴初始温度,沉积板预热温度,液滴的冷却速率及其飞行轨迹的环境气体温度.利用快速响应热电偶测量液滴在飞行时的温度,直径为400 μm和600 μm液滴的冷却速率分别为-3.76 ℃/mm和-1.82 ℃/mm.根据液滴的初始温度和冷却速率即可求得其在飞行时的瞬时温度值.依据飞行液滴降温模型,将液滴初始温度和环境气体温度分布函数代入模型的传热控制方程,计算出液滴的冷却速率分别为-4.01 ℃/mm和-1.99 ℃/mm.该计算值与实验测量值吻合良好,证明了本文液滴温度测量方法的可行性.     

活塞式压缩机喷水蒸发冷却中液滴雾化的研究

活塞式压缩机的喷水蒸发冷却是节能的一种有效途径。本文针对该冷却方法中的一个关键问题:喷雾的细化,阐述理论分析计算喷雾液滴直径对蒸发冷却效果的影响:拟订喷水系统;设计雾化器;测量喷雾液滴直径、分析滴径谱。本文采用的两种雾化器能获得平均直径为30μ左右的雾化效果,大大优于国外研究者推荐采用的离心式雾化器。给出它用于压缩机喷水蒸发冷却时经济效益的实验结果及喷雾粒度不同时,压缩机蒸发冷却效果的比较。     

甲醇蒸发喷雾的非线性大涡模拟

在使用拉格朗日-欧拉方法模拟柴油喷雾的框架下,Kelvin-HelmholtzRayleigh-Taylor(KH-RT)破碎模型是使用最广泛的预测喷雾液滴一次和二次破碎过程的模型。破碎产生的液滴喷雾特性由燃料性质(密度、粘性、表面张力等)及数个可以调整的KH-RT模型参数(B1、C子、CRT等)决定。本研究的目的是在使用梯度结构模型的甲醇蒸发喷雾大涡模拟中探究KH-RT模型参数对模拟结果的影响。研究表明,模型参数的调整对甲醇蒸发喷雾的贯穿距有一定影响,对喷雾的质量分数及索特平均直径影响较大。通过与实验的对照,本研究给出了能够准确地模拟甲醇蒸发喷雾的模型参数范围(其中B1可取80,CRT可取0.4-0.8,C子可取9)。但也揭示了KH-RT模型的准确性过于依赖模型参数数值的缺陷。     

车载LNG气瓶在高温下热力学参数的变化研究

为研究高温下气瓶内LNG质量、蒸发量、温度和压力随时间的变化规律,以LNG为工质,选取常用的365 L规格的气瓶进行传热计算,环境温度分别取40℃、270℃和600℃。采用饱和均质模型,根据饱和状态下的热力学关系,拟合出甲烷物性参数与温度的关系并编制了程序。结果表明,在计算方法得到液氮实验数据验证的前提下,得到了在不同温度下、绝热层是否损坏时,气瓶内热力学参数随时间的变化规律。在蒸发的初始阶段时,介质温度上升速率、LNG蒸发速率和气瓶内介质升压速率较慢,而后速率增快。当环境温度增加时,三者速率随之增快。在绝热层未损坏时,三者速率较慢。由于相变所产生的蒸发气(BOG)质量最终达到气瓶内介质总质量的0.59%。     

湿空气超音速凝结实验平台设计

音速喷嘴作为流量计和量值传递标准,被广泛应用于工业过程中。当介质为蒸汽或含湿气体时,其流过音速喷嘴会由于自身温降而发生凝结现象,这对音速喷嘴计量产生重要影响。为研究音速喷嘴中的凝结现象,设计了一套凝结实验平台,分为气路调节系统、高压雾化系统和蒸发加湿系统3部分。针对核心的蒸发加湿单元设计,建立了有限空间内液滴蒸发模型。基于液滴最大蒸发时间,设计了蒸发器尺寸和结构并通过计算流体动力学(CFD)数值模拟验证了设计效果。通过压力控制、管道加热、液滴雾化和蒸发加湿,可实现压力pa=0.1~0.6 MPa、温度Ta=45~65℃和相对湿度RH=0%~100%的快速准确调节。实验结果表明,本实验平台可为音速喷嘴提供不同压力、温度和相对湿度的准确入口条件,为凝结现象研究提供实验基础。     

喷雾冷却液滴换热特性研究

针对热镀锌合金化炉冷却段冷却效果不佳的问题,采用数值模拟的方法对喷雾冷却装置进行传热优化。建立了单喷嘴喷雾冷却系统的物理模型和数学模型,利用FLUENT软件对喷雾区非稳态雾化场和温度场进行仿真分析,探究不同条件下雾化场液滴的分布、液滴速度和液滴直径的分布规律以及在钢板冷却过程中壁面温度的分布特征。结果表明,在滞止点以外的喷雾区域,液滴的分布更加均匀,并且液滴速度也更大。从喷雾中心区域到边缘区域,液滴的平均直径在不断减小。壁面的温度分布呈非线性变化,随着时间的增加,温度不均匀性减小。本研究所得结论为喷雾冷却的具体应用提供了理论基础和技术指导。     

不同气流场中水面蒸发模型的研究

为了探究不同气流场中水面蒸发情况,在温、湿度可控和风速可调的微型气候室内,运用统计方法研究了6种不同温、湿度组合下风速对水面蒸发的影响,结果显示,气流场中的温度与湿度有交互作用,通过观察大气压下温、湿度的相应变化,拟合得到温、湿度关系式,并截取6种温、湿度组合作为风速蒸发实验的环境条件,实验表明:风速增加致使蒸发速率显著增加,呈先快后慢的趋势。文章结合风速蒸发率关系式与温、湿度关系式推导得出不同气流场中水面蒸发的完整拟合模型。     

液滴在钛合金疏水表面上的接触铺展特性

研究液滴与固体基体疏水表面的接触铺展特性。采用定量注射的方法,使液滴从固定高度落下撞击钛合金基底表面,研究液滴撞击疏水表面并铺展的过程,通过CCD和接触角测量仪观察、记录液滴与基底表面接触直径、接触角等参数的变化。结果表明:液滴与基底表面的接触分为撞击和扩散2个阶段;撞击过程中,液滴的体积越大,其与基底表面接触的平均速率越快;扩散过程中,液滴体积和表面张力的减小均可增加其与基底表面接触的速率,但表面张力对接触速率的影响随着表面疏水性的增强而减小。     

液滴撞击多孔表面动力学特性研究进展

液滴与多孔表面碰撞时，多孔表面的孔隙所引起的毛细力作用将对液滴的动力学行为产生一定的影响。研究液滴撞击多孔表面后的铺展、渗透、蒸发、传热等问题对调控多孔表面液滴的铺展以满足不同领域的应用需求具有重要的意义。总结归纳了液滴撞击多孔表面的理论、数值和实验方面的研究方法，对液滴撞击速度、液滴直径、孔隙率、孔径、韦伯数、黏度和表面张力等主要因素对液滴撞击动力学特性的影响规律进行综述，提出液滴在多孔表面的研究可从更加符合液滴撞击多孔介质的理论模型建立，新型多孔介质内部液滴特性及热物理参数测试技术等方面进行。     

考虑换热温差的新型有机朗肯循环-分流闪蒸系统热力性能分析

为了提高有机朗肯循环(Organic Rankine cycle,ORC)系统热力性能,减少ORC发电中不可逆损失,实现对低品位热量的充分回收,以363~463 K地热水为热源,基于热力学第一、第二定律,从减小换热器换热温差考虑,提出一种新型ORC-分流闪蒸系统并建立系统热力学理论模型,通过编制计算程序对两种系统在不同热源温度下随蒸发温度的变化进行分析及比较,并针对4种临界温度不同的低沸点有机工质对系统的影响进行研究。结果表明:当热源不足以使工质在近临界温度下蒸发时,采用分流闪蒸系统可以提高系统热力性能,在热源温度Tg=363 K、393 K、423 K时,其效率较ORC系统分别增加10.51%、8.9%及7.07%;同时,分流闪蒸有助于减小工质对系统性能的影响,各工质热力性能表现相近;但随热源温度变化,系统适用工质不同,当热源温度高于工质临界温度15 K左右时,系统可在近临界状态下蒸发,此时选用该工质热力性能最佳。     

静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性研究

为掌握静电喷雾润滑液滴的粒径分布特性,将图像识别检测技术应用到荷电润滑液滴的粒径测量中.开展了采集图像中液滴区域的特征抽取和识别分析,建立了液滴的平面二维直径和空间三维直径的转换关系,提出了一种实用的气雾液滴粒径分布特性的检测方法.在建立液滴采集装置的基础上,进行了气雾不同截面液滴的采集和识别试验.实验结果表明,随着静电电压升高,喷雾索特平均直径减小,雾滴颗粒趋于均匀,雾化质量明显改善;在距喷嘴60 mm～140 mm的3个截面上,随着距离的增加,雾滴索特平均直径增大,雾滴趋于发散.     

方波脉冲电压下电喷印技术的实验研究

基于电流体动力学原理的电喷印技术是一种用于制造微纳尺度三维结构的喷印技术,可以在喷头不易堵塞的基础上实现亚微米和纳米级分辨率的高精度图案化,对电喷印施加脉冲电压可以实现按需喷印。通过实验得出方波脉冲电压对于喷印的影响规律,其中频率越大,沉积液滴直径越小;频率不变,电压幅值或入口压力增大都会使沉积液滴直径增大;而增大电压或气压值,可以提高液滴最大释放频率。最终获得了频率为300 Hz和平均直径为52.3μm的液滴,确立了较为理想的喷印工艺条件。     

射弹打击下油箱燃油泄露研究

为了确定射弹击穿飞机油箱后附近干舱的引燃和燃烧,需要对燃油通过穿孔泄露过程中燃油的泄露质量及雾化液滴的数目和尺寸进行定量计算分析。该文建立了用于模拟高速射弹击穿油箱后燃油泄露过程的解析模型,给出了燃油初始泄露速度的定量计算方法,利用最大熵原理和质量守恒定律,推出了弹丸撞击条件下泄露燃油液滴尺寸数目分布函数和索特尔平均直径SMD的计算公式,并采用Harmon液滴索特尔平均直径经验计算公式定量计算泄露燃油的平均直径。研究结果表明燃油的初始泄露速度随射弹速度的增加而呈线性增加,液滴索特尔平均直径随穿孔直径的增加而增加,随射弹速度的增加而呈线性减小。研究结果为下一步进行油箱附近干舱引燃和燃烧提供理论基础。     

工艺参数和沉积方法对ZnS／YbF3薄膜缺陷的影响

研究了不同沉积方式和工艺参数对沉积在K 9基底上的单层ZnS、Y bF3薄膜和多层ZnS/Y bF3薄膜缺陷的影响,发现基底温度和蒸发速率等工艺参数对缺陷的产生有较大的影响,太高或太低的基底温度和蒸发速率都会导致缺陷增加,采用电子束蒸发和蒸发源形状不同的阻蒸蒸发方式,缺陷密度分布有较大的差异。通过比较不同蒸发方式和工艺参数所镀薄膜的缺陷密度,找到了现有工艺条件下缺陷密度最小的最佳蒸发方式和工艺参数。     

轴承用Z型全氟聚醚润滑剂极限温度试验确定

为研究Z型全氟聚醚(PFPE-Z)系润滑剂在高温大气环境中的适用性，在高温大气环境中分别进行PFPE-Z润滑剂的蒸发损失试验、极限使用温度试验和腐蚀性试验，确定轴承用PFPE-Z系润滑剂的极限使用温度；使用超景深数码显微系统、能谱仪、红外光谱仪对试验后的轴承材料和PFPE-Z润滑油进行微观检测及成分分析，获得PFPE-Z润滑油对不同金属的腐蚀速率及PFPE-Z润滑油的降解速率。结果表明：在高温大气环境中，PFPE-Z润滑脂(聚四氟乙烯增稠)的极限使用温度为290℃,PFPE-Z润滑油的极限使用温度为310℃;PFPE-Z润滑油对轴承常用金属材料均有腐蚀性，但对不同的金属材料腐蚀速率各不相同。     

空调用滚动转子压缩机变工况的性能

介绍了空调用滚动转子压缩机变冷凝温度和变蒸发温度的实验结果,分析了制冷量、电机功率、制冷系数、工质循环流量以及排气温度与蒸发温度、压比的关系,由此得出该压缩机可以应用到冷冻及冷藏等装置中的结论。