电极上气泡分离行为及其强化技术研究进展

电解水作为大规模生产氢气的途径,增强电解水效率对于氢能源的生产具有十分重要的意义。而如何提高电解水工艺的电解效率是一个被广泛关注的问题。在电解过程中,电极两端产生的气体有三种去向：逸出电解槽、溶解于电解质中、附着在电极上。但在电解过程中,附着在电极上的气泡会严重影响电极与电解质之间的接触面积,直接降低了电解效率。降低气泡在电极上的停留时间能够有效增加电解质与电极的接触时间,提高产氢效率。本工作主要综述了近年来促进电解过程中极板上氢氧气泡从电极分离行为的研究,分别从极板属性、电流、溶液浓度和外加物理场这几个方面对气泡成核、生长、聚结和分离行为进行了具体的归纳总结,讨论了各种强化气泡分离方法的特点,并展望了未来的发展方向和路线,为未来的电解气泡脱离技术的研究提供参考。     

基于响应面法的新型螺旋管传热性能优化研究

采用Box Behnken方法,对新型螺旋管的传热性能和阻力性能的模拟计算进行实验设计。设定螺旋管内径、进口流速、螺旋槽波高、螺距和单节螺旋管与光滑管长度比5个影响因素,应用响应面法建立综合性能评价指标（PEC）与5个因素之间的二次多项式模型,确定螺旋管的最佳参数,对螺旋管强化传热机理进行研究。结果表明：换热管中的螺旋槽增加了换热面积,同时使流体产生周期性扰动,加快热量的传递;在实验优化范围内,螺旋管内径是影响PEC最显著的参数;换热管的最佳参数为：换热管内径25 mm,进口流速0.4 m/s,螺旋槽波高3 mm,单节螺旋管与光滑管长度比为1,螺距15 mm;在该条件下,计算得到努塞尔数为395.8,阻力系数为0.044,综合性能影响因子为3.82。     

基于正交试验的水平换热器充气模拟实验研究

为提高水平套管式换热器中的强化传热效果,基于正交试验方法,选取3个因素5水平,设计模拟试验,以努塞尔数为实验目标,分析多因素交互作用对换热器换热性能的影响。结果表明：在试验优化范围内,在换热器内充入气体可以提高传热性能;壳程流量对其影响最大,其次是管程流量和气流量;最佳实验方案为充气流量7L/min,壳程流体流量3m³/h,管程流体流量3m³/h。     

连续螺旋折流板换热器热力学性能的数值模拟研究及实验论证

螺旋折流板是公认比较良好的弓形折流板的替代品，因此，本文采用数值模拟分析结合实验论证的方法对理想连续螺旋折流板换热器的热力学性能进行了综合研究。结果表明,连续螺旋折流板的阻力传热综合性能相较于弓形折流板换热器提高了9.24%～23.05%，且该实验结果与数值模拟吻合较好。此外，本文通过数值模拟进一步研究了螺旋角对连续螺旋折流板换热器的整体性能影响。结果表明同壳程流量下，折流板螺旋角的减小可以提升换热器的总传热系数。在螺旋角为28.42°时，总传热系数提高幅度达到峰值，为38.91%；螺旋角为17.66°时提高幅度有最小值30.80%。同传热水平，大螺旋角的换热器阻力和传热综合性能相较于小螺旋角的换热器提高了4.55%～59.95%。     

脉冲电场电化学软化水协同特性分析

为了探究脉冲电场下电化学水软化特性，选取溶液质量浓度、高频脉冲电源的频率与占空比3个重要因素，基于Box-Behnken响应面法进行分析，研究各因素及其组合效果对水软化效率的影响程度，并进行优化，得到最佳参数。实验结果表明：溶液质量浓度对水软化效率影响最为显著，3因素的影响效果依次为溶液质量浓度>占空比>频率。在电压为36 V下，初始质量浓度在300～400 mg·L^-1时，电解反应和沉积反应达到最佳协同状态，软化性能达到最佳。脉冲电源占空比的改变对碳酸钙晶体的相组成没有影响，但对碳酸钙晶体的成核以及晶体的生长有较大影响。