鼓泡式冷却机理分析与实验研究

提出了制冷空调中的一种新型冷却方式──鼓泡式冷却，并对其冷却机理进行了初步分析与实验研究。实验结果表明：该冷却方式在一定的鼓泡条件下，可以将循环水冷却到环境温度之下。     

空气-水鼓泡流动的阻力与蒸发传热特性

实验研究了一种新的适用于蒸发冷却过程的鼓泡装置的阻力与传热特性.实验中将换热盘管浸没于空气-水的鼓泡层中,空气-水两相流通过盘管的表面.这种换热方式可以极大的提高换热管与空气之间的换热系数,降低水泵功率的消耗,而且对气流速度的要求低于空冷式冷凝器.文中给出了空气穿过空气-水鼓泡层的压降以及盘管与冷却水之间换热的实验数据,该结果显示影响压降及换热系数的因素包括多孔板的几何尺寸,鼓泡层的高度,空塔速度及热流密度.换热盘管与冷却水之间的换热系数比管外降膜冷却的换热系数大2倍多.     

工作参数对垂直管内R124/DMAC鼓泡吸收能力的影响

通过搭建一套垂直管管内鼓泡吸收可视化实验平台,探究工作参数变化对以R124/DMAC为工质的管内鼓泡吸收过程流型变化及吸收高度的影响情况.吸收高度表征鼓泡吸收器的吸收能力,在相同的工作参数下,吸收高度越低表明鼓泡吸收器的吸收能力越强.实验结果表明,吸收高度与气、液体积流率,溶液入口温度、质量分数,喷嘴孔径,吸收压力及冷却效果均有关系.增加液体体积流率、吸收压力与增强冷却效果,降低溶液入口温度、质量分数及喷嘴孔径,均能降低鼓泡吸收高度,提高吸收器的吸收能力.经对实验数据进行多元线性回归处理,给出R124/DMAC鼓泡吸收高度的估算式,误差约为±20%,.     

高速透平机械全金属鼓泡箔片动压气体轴承稳定性研究

为了验证高速透平机械中鼓泡箔片轴承完全取代传统静压轴承的可行性,将全金属鼓泡箔片径向轴承和鼓泡箔片止推轴承同时应用在主轴直径为25mm、产量为150m3/h工业制氧机用的高速透平膨胀机上,进行了全动压鼓泡箔片轴承透平膨胀机的实验研究,实验用的鼓泡箔片径向轴承采用周向叉排,鼓泡箔片止推轴承采用径向叉排。实验结果表明:透平转子在全动压鼓泡箔片轴承透平膨胀机上能够稳定运行,表现出良好的动态性能和稳定性;由于良好的柔弹性结构、惯性小等特点,鼓泡箔片轴承能够迅速适应转子运动;随着转子转速的升高,转子轴心轨迹由不规则半圆环状逐渐变成规则的圆环状,在多次重复性实验中轨迹重复性较好;鼓泡箔片轴承可有效抑制转子涡动,转子能够在高转速下持续稳定运行。     

基于耗散结构理论的鼓泡流化床过渡态分析

把鼓泡流化床看成是一个与环境有能质交换和能量耗散的热力学系统，用非平衡态热力学和耗散结构理论研究了流化床由均匀到不均匀流化状态的过渡。根据流化床的质量、动量、能量方程和Ｇｉｂｂｓ公式得出了系统的熵平衡方程和熵产生方程，基于Ｐｒｉｇｏｇｉｎｅ的耗散结构理论建立了鼓泡流化床的过渡态判据，提出了临界鼓泡速度计算方法。应用该判据对流化床中产生气泡的几个主要影响因素进行了分析，临界鼓泡速度与临界流化速度之比与颗粒直径的立方和气－固密度差成反比，与流体粘度的平方成正比，计算表明理论结果与有关文献的实验值吻合较好     

中心进气式鼓泡反应器内气液流动的大涡模拟

研究鼓泡塔内涡的结构及其演变规律，对揭示反应器内传热、传质性能具有重要意义．用大涡模拟（LES）方法对中心进气式鼓泡塔内瞬态流动性能进行了模拟研究，结果表明，增大气速可使涡结构剧烈变化，增加液体黏度限制了涡尺度的发展，减少气泡尺寸加快了涡的变化速率．模拟结果与实验值吻合良好，大涡模拟方法能有效地揭示鼓泡塔内不同尺度的涡结构及其发展变化规律．     

CFD研究短导流筒对鼓泡塔流体动力学的影响

采用双流体模型及k-ε湍流模型模拟研究了短导流筒内构件对鼓泡塔流体力学性能的影响。共模拟了4种鼓泡塔,即简单鼓泡塔和3种安装有导流筒的鼓泡塔,塔径D均为190 mm,导流筒离底距离分别为0.5D、1.0D、1.5D,导流筒直径为0.7D,长度为1.0D。结果表明,简单鼓泡塔模拟结果与文献实验值吻合较好;安装导流筒后,导流筒下游气含率和轴向液相速度径向分布更为均匀,并且在不降低整体气含率的情况下,显著提高了鼓泡塔底部的液相轴向脉动速度,将有利于三相鼓泡塔内的固体颗粒悬浮。     

气液固三相填充床光催化反应器数学模拟

以中心光源填充床鼓泡管式反应器中的苯酚光催化降解反应为例，经合理简化建立了该反应器的二维数学模型，针对影响宏观速率的几个主要工程因素（催化剂、鼓泡、光强）进行了模拟计算，描述了在不同操作条件下的反应器行为，模型与实验的吻合验证仍需做进一步的研究。     

浓海水鼓泡晒盐动力学与热力学分析

通过对浓海水鼓泡蒸发过程进行传质动力学与能量转化热力学分析,揭示出卤水鼓泡蒸发与气象条件之间的内在联系。采用双膜理论确定了蒸发传质过程的五个步骤,阐明了鼓泡操作可以大幅提高相界面积与液相传质系数,风可以显著提高气相传质系数。分析了浓海水敞开系统与周围环境之间的能量转化,论述了鼓泡操作能强化浓海水与空气之间的传热,揭示出随着浓海水波美度的提高,传热方向渐渐发生逆转,并使鼓泡效率逐步降低。分析所得结论与实验结果相吻合,这些结论对于鼓泡晒盐工艺的优化、建模与推广具有重要参考价值。     

鼓泡法测量有机薄膜力学性能

为了检验鼓泡法测试薄膜力学性能的可靠性,用鼓泡法试验研究了一种有机薄膜的弹性模量、弹性极限,及其在低碳钢基体上粘结的界面结合能.结果表明,该膜力学性能的测试结果与鼓泡法试样尺寸无明显关系,且与单向拉伸和拉脱实验结果基本相符.鼓泡实验测得该膜的二维弹性模量Y为(2.5±0.3)GPa,弹性极限σ e 为(14.0±1.5)MPa,界面结合能G为(13.9±2.2)N/m.     

基于断裂力学的钢桥面鼓泡扩展准则及影响因素研究

文章基于一阶剪切变形板理论和断裂力学理论,将钢桥面环氧沥青混凝土铺装层鼓泡形成扩展的脱粘过程简化为界面裂纹的扩展过程,得到了鼓泡裂纹尖端的位移场,推导出鼓泡裂纹尖端能量释放率的解析解,并与采用虚拟裂纹闭合法计算结果进行了对比,建立了鼓泡扩展的判断准则,讨论了载荷、鼓泡半径、铺装层厚度和弹性模量等因素对鼓泡裂纹扩展的影响。研究结果表明:鼓泡的径厚比较小时,剪切变形对鼓泡尖端能量释放率的影响不容忽视;鼓泡裂纹尖端的能量释放率随载荷和鼓泡半径的增加而变大,随铺装层厚度和弹性模量的增加而减小;适当增加铺装层厚度可以对鼓泡扩展起到抑制作用。研究结果对有效开展鼓泡模型试验和研究鼓泡病害的防治措施具有理论与应用价值。     

培养紫苏细胞的生物反应器的比较

在培养紫苏植物细胞以生产花色素的过程中，选择或设计了鼓泡式和搅拌式四种不同的生物反应器，考察了各种反应器中的培养条件，结果表明，基于花色素的生产率，鼓泡式和带螺旋桨的搅拌式反应器优于两种涡轮桨反应器，本研究为该细胞培养所用反应器的选择、设计、优化和放大，提供了一定的实验依据。     

鼓泡塔中气液两相流与浸没在其中的水平管间的传热研究

本研究对鼓泡塔中气液两相流与浸没在其中的水平管间的对流传热系数进行了实验测定。着重研究了表观气速、液相粘度和液相表面张力对传热系数的影响。实验证明,鼓泡塔内的传热系数与传热管的方位无关,其传热系数可按文献[1]的关联式进行关联。     

气液两相单孔鼓泡过程的小波分析

运用小波能谱分析中的能量最大准则,对双头电导探针前针在单孔鼓泡口测得的时间序列进行了分析,并用最大尺度强度考察了液体性质和鼓泡口直径对鼓泡过程的影响。结果表明：单孔鼓泡过程,随着雷诺数的增加分为低频鼓泡、过渡鼓泡和高频鼓泡3个过程;最大尺度强度随雷诺数增加不是严格意义上的单调递减,在雷诺数约为1600左右时出现了一极值点;液体粘度增加会使最大尺度强度相应增加而鼓泡口直径主要影响高雷诺数下的最大尺度强度。     

掌上透平弹性箔片动压气体轴承的试验研究

为了满足微小型高速透平稳定、可靠运转的要求,设计研制了一种以精密机加工制作为目的的微小型箔片气体轴承,提出了以弹性鼓泡支承的新型波箔结构,其中箔片元件由表面光滑的平箔和半球型鼓泡突起体的弹性底箔组成,鼓泡箔片可采用单层鼓泡或多层鼓泡,多层鼓泡的第一层鼓泡在第二层鼓泡的跨距中央。在一台主轴轴径为6mm的掌上高速透平上首次进行了振动特性及稳定性试验,结果表明:新型鼓泡箔片轴承具有良好的阻尼特性,对转子不稳定涡动的抑制能力较强;鼓泡自身变形具有调节刚度和阻尼的特点;在全动压条件下,试验透平稳定运转达到近36万r/min。     

甲苯磺化反应工艺条件的实验研究

论述以气相三氧化硫作为磺化剂与液相甲苯进行气液反应制备对甲苯磺酸的实验研究过程。通过降膜式反应器与鼓泡式反应器的实验对比，得出降膜式反应器优于鼓泡式反应器，产品色泽好，反应速度快。用正交法进行优化工艺条件实验得出，温度为17－20℃，选取有机酸为定位剂，用量为1％，SO3气体浓度6％－9％，反应得到对甲苯磺酸纯度高。重复实验，对甲苯磺酸纯度平均达到93．44％，置信区间为92．46％－94．42％，置信度为95％。     

臭氧在水中的吸收和自分解

研究了臭氧在水中的吸收和自分解特性，探讨了ｐＨ值和气速对溶解臭氧平衡浓度的影响。实验测定了臭氧在鼓泡反应器中的传质系数。     

多层鼓泡弹性支承箔片动压气体轴承的实验研究

在单层鼓泡箔片动压气体轴承的基础上,提出了多层鼓泡箔片轴承的新型结构.该种新型结构可以通过合理选择上下层鼓泡箔片上鼓泡的结构参数和相对位置,产生不同的刚度和阻尼效果.该种轴承结构弹性支承元件的轴向和周向刚度可调,且具有良好的结构阻尼特性;同时多层鼓泡箔片之间的滑移能够产生附加库仑阻尼,因此提高了轴承的稳定性.实验中透平膨胀机采用25mm直径的转子时最高转速达到了99044r/min.在整个升速和降速过程中低频涡动均较小,验证了此种新型箔片轴承具有优异的抑制不稳定涡动的效果,有望应用在高速透平机械中.     

折皱型筛网填料在气-液鼓泡塔中流体力学特性的研究

本文研究了鼓泡塔中装置折皱型筛网填料后的气含率与液相返混。实验在直径 ８．５ｃｍ，高１２０ｃｍ的玻璃塔内进行，填料由４，５，７目金属筛网压制而成．实验结 果看到折皱型筛网填料对两相鼓泡流起着梳整的作用。操作中气泡尺寸受到网孔尺寸 的限制，并使得气液分散均一，气含率有所增加．本文还用不规整脉冲示踪法测定了 液相轴向混合分散系数，探讨了气速、液速、填料尺寸对它的影响，总的结果表明， 液相轴向混合分散系数要比无填料鼓泡塔的数值小一个数量级。     

用MAC法和数字图象分析技术研究鼓泡过程

以奈维－斯托克斯方程和流体连续性方程为机理模型，对液体中的鼓泡过程用ＭＡＣ数值方法进行了模拟计算，采用数字图象分析技术对实验结果进行了处理。理论计算值与实验数据符合很好。