场协同原理强化管外降膜吸收传热特性实验研究

对基于场协同原理设计的两种强化传热管型进行了LiBr降膜吸收水蒸气过程的传热实验研究,并与光滑铜管作比较,考查该传热管型在吸收过程中的强化作用.实验测量参数包括;溶液进出口温度、浓度,流量,冷却水进出口温度、流量等.实验结果表明,两种强化传热管型在低雷诺数时对LiBr降膜吸收传热的强化比分别为20%和50%,而且随着雷诺数的增大而增大.利用场协同理论和降液膜流动的波动特性分析了强化降膜吸收过程传热特性的物理机制,发现速度矢量与温度梯度的夹角及降液膜厚度形成的阻力对对流换热有一定影响.     

界面湍流下溴化锂水溶液膜流吸收强化的研究

利用降膜吸收试验系统 ,研究了在不同的溶液降膜流动雷诺数 Re下 ,无活性介质和加有3× 1 0 -5质量浓度 2 -乙基己醇的溴化锂水溶液降膜吸收强化过程 .结果表明 ,上述两种情况下 ,降膜吸收随 Re的增加 ,溶液侧平均换热系数和吸收传质系数均增大 ;且在 Re<80下 ,加有 2 -乙基己醇的吸收效果比无活性介质的吸收有明显的增强 ,随 Re进一步增加 ,强化效果逐渐变得不明显 .利用激光全息干涉技术 ,观察了流动液膜吸收过程中膜内溶液温度和质量分数变化引起的干涉条纹变化以及液膜流动的表面状况 .观察到 ,加有活性介质吸收中引起的干涉条纹较无活性介质的分布密 ,条纹要细 ,且液膜表面还出现不规则扰动 .这种扰动是由加入活性介质后吸收中溶液表面张力变化所引起的界面湍流     

流化活性碳纤维脱除烟气中的SO2

应用流化状态下的聚丙烯腈基活性碳纤维(PAN-ACF)对模拟的工业烟气中的SO2进行吸附脱除实验,通过改变烟气流量、烟气温度、烟气中水蒸气的体积分数及SO2的质量浓度、ACF的循环比及新加入ACF的质量流量,研究了流化状态下ACF脱除SO2效率的影响因素与变化规律.结果表明:PAN-ACF具有良好的脱硫性能,其脱硫效率随着烟气流量的增大、烟气温度的升高和SO2质量浓度的增高而降低,随着烟气中水蒸气体积分数的增高先增高后降低,随着ACF循环比与新加入ACF的质量流量的增大而增高.     

竖直矩形通道降膜吸收器热质性能的试验研究

试验研究了溴化锂水溶液沿竖直矩形通道降膜吸收过程的传热传质情况。结果表明,溴化锂水溶液降膜流量、吸收压力、溶液进口浓度及进口温度对总传热系数、平均降膜吸收率的影响比较大。     

氨-硝酸锂在多根竖管内的降膜吸收实验研究

设计了含多根竖管的降膜式吸收器,以氨-硝酸锂作为吸收实验的工质对,对吸收器内氨蒸汽压力及其对应的饱和温度、吸收压力势、溶液进口温度、溶液进口质量分数和溶液喷淋密度等对氨的平均吸收速率的影响进行了实验.实验结果表明:当吸收速率变化范围为2.2×10~(-6)～4.8×10~(-6) g·m~(-2)·s~(-1)·Pa~(-1)时,吸收速率随吸收压力的变化趋于线性;吸收速率随吸收器溶液进口温度的增大而降低;吸收速率随吸收器进口溶液喷淋质量分数的降低而增大;并且随着喷淋密度的增大,吸收速率先增大后趋于平稳.     

平原水库运行条件下的土工膜气胀试验研究

为研究土工膜气胀及其与地下水位上升、水库蓄水及库水位骤降等影响因素的关系,研制了土工膜气胀模型试验装置,并对不同模拟工况下的土工膜位移、膜下气压、吸力、孔隙水压力以及竖向土压力的变化规律进行了试验研究。结果表明:膜下气压和孔隙水压力均随地下水位上升而增大,其大小由地下水位上升幅度决定;当地下水位与土工膜之间的非饱和区域较小时,膜下孔隙压力受库水荷载作用增加显著,在蓄水初期极易引发土工膜气胀变形,建议在膜上设置一定压重防止土工膜被顶起;膜下孔隙压力变化滞后于膜上荷载,库水位骤降时,膜下气压将大于膜上荷载,从而引起土工膜气胀破坏。     

纳滤法去除模拟矿山废水中金属离子的研究

采用Toray公司生产的UTC-60低压纳滤膜处理模拟矿山废水,主要考察了压力、温度、流量、pH等参数对UTC-60膜通量和金属离子截留率的影响。结果表明：压力升高,膜通量增大,金属离子截留率先升后降;温度升高,膜通量增大,金属离子截留率先降后升;膜通量和金属离子截留率随流量增大均略有增大;pH对膜通量无明显影响,金属离子截留率随pH的升高先升高,到达等电点附近（pH=5）降至最低,随后由于部分金属离子结合OH^-形成可溶性氢氧化物导致截留率升高。     

酒窝状竖板降落液膜结垢性能研究

研究了葡萄糖溶液、酒糟离心液、盐水溶液 3种不同流体在酒窝状竖板降膜蒸发器上结垢特性 ,讨论了影响结垢的主要因素 ,其中包括液体的流量、质量分数、传热温差、流体的特性及传热元件表面加工精度等。研究结果表明 ,结垢过程大体上分为 3个阶段 ,即垢层萌芽期、垢层发展期和垢层成熟期 ,而且结垢速率随着质量分数和传热温差的增大而增大 ,随着液体流量的增大而减小 ,流体不同 ,结垢速率相差较大。同时分析了酒窝状竖板降膜蒸发器的成垢机理 ,提出了减少结垢的一些方法     

梯形横截面微通道内的水蒸气凝结压降实验及其模型修正

通过梯形微通道内水的单相流动摩擦压降和水蒸气凝结压降实验,分析水蒸气冷凝过程及压力和温度等参数对其水蒸气凝结压降的影响,根据实验数据修正Lockhart-Martinelli的两相流压降模型,提出了新的实验关联式,并将实验结果与现有微通道和常规通道的压降关联式进行比较.结果表明:单相层流摩擦因数随Re的增加而缓慢增大;凝结压降在质量流量保持不变的条件下,随干度的增加而增大,在相同千度条件下,随质量流量增加而增大,同时随微通道水力直径的增加而减小;根据实验结果回归得到适用于梯形微通道内凝结摩擦压降Martinelli-Chisholm常数C的关联式.     

水平管外降膜蒸发传热性能实验研究

建立了降膜蒸发实验台,研究了在低压状态下水平管喷淋降膜蒸发的传热性能.实验蒸发管分别使用光管和某种型号强化管.实验测试了管子结构、喷淋流量以及在喷淋液中加入添加剂对换热的影响.结果表明,喷淋流量增大,管外换热系数和总传热系数都会有一定的增加,当增大到一定程度会出现换热效果变差的情况.强化管的总传热系数比普通光管高62%.本次实验使用的质量分数为4.15%的添加剂对于换热无强化效果.     

操作参数对MEA法捕集CO2吸收过程的影响研究

为了得到MEA溶液吸收烟气中CO2的规律,采用流程模拟软件PRO/Ⅱ对不同MEA质量分数的吸收液吸收CO2过程分别进行了模拟研究.模拟结果为:随着贫液体积流量的增加,CO2吸收率逐渐增大,且随着MEA溶液的质量分数的增加,CO2的吸收率也是逐渐增大的,但增大幅度逐渐变小.当吸收液中MEA的摩尔流量不足时,吸收液体积流率对CO2吸收率的影响比较明显,随着MEA摩尔流量的增加,影响越来越小.MEA质量分数偏低时,随着吸收液温度的升高,CO2吸收率先增大后减小;当MEA质量分数较高时,CO2吸收率逐渐增大,但增大幅度有限.烟气温度对CO2吸收率影响较小.吸收率随塔板数增多逐渐增大,但增大幅度越来越小.     

水压作用下硫酸盐在混凝土桩中的侵蚀分布规律

为模拟地下桩身混凝土硫酸盐侵蚀机理,考虑水压力对硫酸盐在混凝土桩中的侵蚀分布影响,基于达西定律,探讨渗流速度与水压力和时间的关系,建立了水压作用下的渗透深度计算模型.依据Fick第二定律,建立水压力作用下的硫酸盐在混凝土桩中的扩散侵蚀方程.采用分离变量、变量代换和积分变换得到对流侵蚀方程的解析解,以及水压影响范围外的扩散侵蚀方程解析解.同时,分析了水压力对渗透深度影响的敏感性,以及水压力、水灰比、渗透深度,裂缝宽度对桩中硫酸盐质量分数分布的影响.结果表明,随着水压力的增大,渗透深度显著增大;水压力作用下,混凝土桩中的硫酸盐质量分数分布明显高于无水压作用时的硫酸盐质量分数分布;水灰比、渗透深度、裂缝宽度对硫酸盐在混凝土桩中的质量分数分布影响显著.     

太阳能平板降膜再生过程的数值模拟

针对太阳能平板集热型再生器中辐射传热和对流传热边界条件,建立了传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了数值模拟分析,对影响再生过程的各种主要因素做了较详尽的分析.模拟结果表明,较低的溶液入口质量分数和空气入口含湿量以及较高的溶液入口温度能够增大溶液表面和空气间的水蒸气压力差;而增大空气流动Re数和空气/溶液质量流量比可以提高空气、溶液间水分传质系数.采用这些措施都能够得到更好的再生效果.     

膜气体吸收法分离混合气中的苯

采用自行设计的膜气体吸收-减压膜蒸馏组合工艺装置,以N-甲酰吗啉(NFM)水溶液为吸收剂,疏水性多孔聚丙烯中空纤维膜组件(HEPPM)为膜接触器,研究膜气体吸收法分离C6H6/N2混合气性能,考察含苯废气流量、质量浓度,吸收剂流量、NFM体积分数、温度及负载对分离效果的影响。实验结果表明:在NFM体积分数为40%,含苯废气质量浓度为3.6~9.6 mg/L,吸收剂流量为15~75 m L/min,含苯废气流量为50~300 m L/min条件下,苯的去除率为52.8%~99.3%,总体积传质系数为0.008~0.026 s-1;采用膜气体吸收法分离C6H6/N2混合气具有较高的分离效率和较快的传质速率。     

水-酒精混合蒸气在竖直管外凝结特性的研究

在低于大气压下,通过实验研究了水蒸气和不同酒精含量的水-酒精混合蒸气在竖直铜管外的凝结换热特性,同时记录了凝结状态.实验结果显示:在不同的酒精含量下,随着过冷度的变化,凝结换热系数均呈现出具有峰值的非线性变化特征;随着酒精含量的减少,凝结换热系数显著增大;当酒精的质量分数为1%时,凝结换热系数的峰值是相同条件下水蒸气凝结换热系数的9倍;当酒精的质量分数为50%时,凝结换热系数与相同条件下的水蒸气凝结换热系数相当.分析表明,凝结换热系数的非线性特征是由于凝结液热阻以及扩散热阻的复杂变化所引起的.     

加压流化床中影响生物质气化气组成因素的研究

以加压流化床为反应器,锯末为原料,通过测定生物质空气气化产物的组成及其随反应条件变化的规律,确定了生物质结构与生物质气化气组成的关系。在700~850℃的温度范围内,以50℃为增量,考察了温度对气化产品气的影响。结果表明:CO是生物质气化的主要产物,在700~850℃的范围内,CO含量迅速升高,同时H2、CH4和烃类气体(包括CH4、C2H4、C2H2、C2H6、C3H6、C3H8)的含量也有升高,CO2的含量先升高后降低。生物质加压空气气化的实验中,压力从0.5 MPa变化到1.7 MPa,随着压力升高,CO2的体积分数上升,而CO和H2的体积分数下降,CH4和烃类气体的体积分数随压力的升高有上升趋势。生物质空气-水蒸气气化的实验中,水蒸气与生物质质量比mS/mB从1.1变化到2.6,随着mS/mB的升高,CO2,H2的体积分数均有所上升。反应结果表明,升高温度有助于生物质转化为气体;而压力越高越有利于CH4等烃类气体的生成,且随着压力的升高,反应器的处理量增大,反应程度加深;水蒸气的加入,减少了空气的消耗量,并生成了更多的H2及碳氢化合物,改善了产品气的质量。     

管内垂直降膜绝热吸收评估方法与实验分析

构建了氨水降膜吸收实验设备,研究垂直管内降膜绝热吸收性能.通过套管换热器调节稀溶液入口过冷度,给予溶液吸收潜力,进行变工况降膜吸收实验.基于传质微分方程推导一种新的舍伍德数计算方法,用于传质性能评估.实验表明,传质速率以及舍伍德数随着雷诺数的增大而增大.增加吸收压力,稀溶液入口过冷度均能强化传质效果.具有过冷度的耦合传热传质过程传质速率及舍伍德数大于单独的过冷绝热吸收或者耦合传热传质吸收.利用实验结果拟合绝热吸收传质舍伍德数方程,可应用于传热传质分离的降膜吸收器热设计.
     

下降管内壁激冷水降膜流动特性

为了研究Texaco气化炉激冷室下降管内气液两相流动特性,在不考虑气液两相热质传递的条件下,采用数值方法探讨了激冷水流量、入口气体速度对下降管内壁降膜的流动特征、流型与断裂所产生的影响.结果表明,随着激冷水流量增大,下降管内壁降膜连续性越好,气体速度对降膜结构的影响相对较小.当激冷水流量保持不变的情况下,降膜入口速度对降膜连续性的影响比降膜入口厚度的影响显著,增加降膜入口速度对抑制降膜断裂具有更为重要的作用.     

正十二烷单液滴在含乙醇氛围中的蒸发特性

考虑液滴与环境气流物性瞬态变化的单液滴非平衡蒸发,建立了模型,研究正十二烷液滴在含乙醇氛围中的对流蒸发过程,获得环境参数(环境温度、压力、对流强度、环境气体中乙醇蒸气和水蒸气质量分数)对液滴蒸发特性的影响规律.计算结果表明:环境因素中影响液滴蒸发的主要因素是环境温度、环境压力和对流强度,乙醇蒸气和水蒸气质量分数对液滴蒸发特性几乎没有影响;环境温度和对流强度的增加,有利于液滴蒸发;对初始温度较低的燃料液滴,环境压力对蒸发的影响与环境温度、气流相对速度相关;在一定的热环境参数下,压力效应发生逆转;增加液滴周围气体中乙醇蒸气质量分数和降低水蒸气质量分数,会加速液滴蒸发,液滴寿命略微缩短.     

弯曲通道中凸、凹表面水膜流动特性的数值研究

针对航空发动机吸雨的问题,建立了气流与壁面水膜双向耦合作用的数值分析方法,对弯曲通道中凸、凹表面水膜流动特性进行了数值研究。结果表明:弯曲通道中二次流的作用引起凹面水膜向凸面迁移,在凸面沿垂直流动方向两端形成水膜的聚集区,在凹面的两端则出现水膜厚度减小的现象;来流马赫数与凸、凹表面水膜厚度成负相关关系,水膜流量与凸、凹表面水膜厚度成正相关关系;进口气流角增大导致凸面水膜厚度增大、凹面水膜厚度减小;通道曲率增大引起凸面水膜沿流动方向加剧收缩;相界面处压力波动是引起水膜波动的原因,水膜厚度的波动幅度与来流马赫数和进口气流角成正相关关系。该结果可为改善航空发动机吸雨引起的气动特性恶化问题研究提供参考。