常压吸附流化冷冻干燥过程的理论分析

为探索节能型的冷冻干燥方式,进行了在常压下利用流化床中吸附剂吸附水分同时放出热量实现冷冻干燥的研究.以粒状物料为例,建立了球坐标下常压冷冻干燥的传热过程理论模型,计算了物料干燥过程中的温度和升华界面的移动距离,并对床温、物料尺寸和吸附剂粒径等影响因素进行了理论分析.实验测量了物料内的温度分布变化,验证了数学模型的可靠性.结果表明,通过适当提高床温、采用小尺寸物料和吸附剂,可以提高干燥速率.     

常压吸附流化冷冻干燥影响因素的实验研究

建立了一套常压吸附流化冷冻干燥装置，选用粒状马铃薯等作为冻干物料，硅胶为吸附剂，对物料的冻干规律进行了实验研究，考察了流化床温度、物料尺寸、吸附剂粒径、风速、物料种类及形状和吸附剂加入方式等不同因素对干燥过程的影响。通过适当提高床温、减小物料尺寸和采用粒径较小的吸附剂等，均可以提高干燥速率。在床温略高于物料共晶点温度时，常压冷冻干燥过程仍可以进行．     

冷冻干燥升华过程数学模型传热传质机理

提出冷冻干燥升华过程主要由传热控制和传质过程两阶段组成，分析认为升华过程是传热传质的逆过程，并得出该过程的合理工艺条件，即物料表面的加热温度和干燥箱内真空度的变化规律。     

冷冻干燥过程中非定常传热传质研究

本文对制品在两端同时受热条件下的冷冻干燥过程的非定常传热传质进行了研究,建立了冻结层和多孔干燥层的传输过程的数学模型,讨论了干燥箱内的流动及传热,通过热量和质量传递之间的相互耦合求得升华界面温度的变化以及干燥速率。     

初始非饱和多孔物料对冷冻干燥影响理论分析

为提高过程的经济性,提出了液体物料初始非饱和冷冻干燥的技术思想.推导了冷冻干燥质、热耦合传递模型,模型采用了新的吸附-解吸平衡关系,并考虑了吸湿效应.控制方程用有限容积法进行数值求解.待干水溶液中的溶质选用典型的药物赋形剂———甘露醇.结果表明,初始非饱和多孔物料能够显著减少干燥时间,达到强化冷冻干燥的目的.随初始孔隙率ε0(1-S0)的不断增大,干燥时间逐渐缩短;在物料初始饱和度S0为0.30~0.35时,干燥时间达到最短.依据干燥过程中饱和度和温度的分布,分析了物料内部质、热传递机理和干燥速率控制因素.对有效质量扩散系数KS和有效导热系数λ+KTΔH的分析显示,随着冷冻干燥的进行,物料瞬时孔隙率ε0(1-S)不断增大,过程将由传质控制逐渐变为传热控制.     

吸附制冷系统中吸附床的传热传质分析及结构设计

对化学吸附制冷系统中吸附剂颗粒之间以及整个吸附床的传热传质特性进行了分析，并总结了目前国内外强化吸附床传热传质性能的主要措施和方法．分析比较了两种用于化学吸附制冷的典型吸附床结构，在此基础上设计了一种新型的吸附床．     

冷冻干燥过程的数学模型研究

通过对冷冻干燥过程微分质量和能量衡算，推导出描写冷冻干燥整个过程的传热与传质数学模型，该模型的计算值与实验值吻合良好。     

多孔介质微波冷冻干燥的升华－冷凝理论

本文分析了非饱和含湿多孔介质微波冷冻干燥的物理过程，提出了一个更适合于实际情况的升令冷凝物理模型，导出了相应的传热传质微分方程组，模型中考虑了升华冷凝区内由于蒸汽迁移造成的合湿量重新分布及其对热质传递的影响；对传递参数分析表明，Ｌｕｉｋｏｖ理论不适用于描述微波冻干过程。     

胡萝卜冷冻干燥的实验研究

通过对胡萝卜的中心与外层部分进行冷冻干燥实验的研究,比较了胡萝卜在冻干过程中的传质、传热性能;建立了胡萝卜在升华阶段的冻干模型。对由本模型计算得出的模型参数和升华干燥时间与实验结果进行对比讨论。     

真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床的理论和实验研究

为提高太阳能吸附集热床的集热和散热性能,本文设计了一种新型真空集热管—水冷型太阳能吸附集热床。以活性炭纤维—甲醇为工质对,建立了吸附床非动态平衡吸附传热传质数学模型。以南京夏季典型一天的太阳辐射强度和温度为条件,模拟了吸附床内各点温度、压力、吸附率等随时间的变化规律。实验研究表明,在吸附阶段通水冷却可以迅速降低吸附床的温度,并验证了所建立数学模型的合理性,为系统的进一步优化设计提供了依据。     

食品冷冻干燥过程机理的研究

通过对胡萝卜和土豆的冷冻干燥实验研究，探讨了加热方式、热源温度、系统真空度等过程参数对冷冻干燥过程的影响。在合理简化的基础上，导出了所需参数较少的数学模型，且模拟值与实验值吻合良好。     

滚动轮胎表面对流换热系数的研究

对滚动轮胎表面同时考虑风吹和旋转的影响,在风洞中采用热质比拟原理,对风吹旋转圆盘的对流换热规律进行了研究,得到了圆盘半径范围内局部点的无量纲因次方程式.用相似原理把对流换热实验结果模拟到轮胎上,确定了在行驶速度为60~90 km/h的范围内,165/70R10型轮胎的平均对流换热系数随速度的变化规律,得到了拟合公式.研究表明平均对流换热系数随着速度的增加呈现线性增加的趋势.     

螺旋折流板换热器壳程传热和压降的实验研究

实验研究了螺旋折流板换热器的传热性能和壳程压力降,并与传统的弓形折流板换热器进行比较。结果发现如果螺旋折流板螺旋角过小（小于15°）,螺旋折流板换热器壳程压力降可能会超过普通弓形折流板换热器;螺旋角增大（大于15°）,螺旋折流板换热器壳程传热系数会下降。综合考虑螺旋折流板换热器的壳程压力降和壳程传热系数,螺旋折流板螺旋角不能过大,也不能过小,所以在工程设计中,螺旋角一般应取在6°~12°之间。     

流体在螺旋管内对流换热和压降性能的数值模拟

分别对螺旋椭圆管和螺旋扁管建模并进行数值模拟和理论分析,对比研究两种螺旋管道的流动换热性能及沿程换热情况,结果表明:层流范围内,螺旋扁管的换热性能好于螺旋椭圆管,但流动阻力较大,根据综合性能评价因子得知螺旋扁管较好;湍流范围内,螺旋椭圆管性能好于螺旋扁管.沿程换热情况表明螺旋管长约为0.5 m时换热效果最佳,同时螺旋管几何尺寸对换热性能也有影响.     

温度梯度对Taylor稳定性影响及其应用

分析有传热传质效应时的Rayeigh-Taylor界面稳定性问题,导出了相应的Rayeigh-Taylor不稳定临界波长和最危险波长的表达式,并有很好的外延性.结果表明:温度梯度G1＜105时,传热传质效应对临界波长和最危险波长的影响很小,可以忽略不计;G1＞106时,界面传热传质效应的影响就不可忽略.温度梯度会增强界面的Rayeigh-Taylor稳定性,提高临界波长和最危险波长的值,从而降低临界热负荷的预示值.     

圆筒壁和球壁中固液相变强化传热机理分析

为研究固液相变强化传热机理,通过有内热源的稳态导热与固液相变传热之间的比较,对一维圆筒壁和球壁在等温(第一类)边界条件下的导热问题进行了理论分析。揭示了该种情况下固液相变强化传热的机理,推导出以无内热源稳态和瞬态传热速率为基准的相变界面换热强化度的解析表达式。结果表明,当几何尺寸给定时,影响相变界面换热强化度的因素有:相变材料的导热系数、定压比热容、融解热、密度、以及相变温度与接触表面的温度差;且Stefan数及Fourier数越小,相变界面强化传热的程度就越大。