中空纤维膜萃取器内流动特性

对中空纤维膜器内流动特性的研究是膜器设计和放大的基础。该文通过测量装填因子不同的 3个聚丙烯中空纤维膜萃取器壳程和管程的停留时间分布曲线 ,研究了不同流速下膜器的流动状况 ,并用轴向扩散模型描述了流动的非理想性。结果表明 ,中空纤维膜萃取器的管程和壳程流动与理想平推流和理想全混流相差较大 ,装填因子与流速对二者均有较大影响。采用轴向扩散模型得到的响应曲线的计算值与实验值符合较好 ,且中空纤维膜萃取器中轴向返混的影响不可忽略。     

中空纤维膜吸收过程多釜串联传质模型

建立了一个可用于描述中空纤维壳程非理想流动的全混釜多级（多釜）串联传质模型，研究了中空纤维膜吸收器壳程非理想流动对其传质性能的影响，并对中空纤维膜吸收器的总传质系数进行了估算．模型预测与实验结果的比较表明，多釜串联传质模型可以较为准确地预测中空纤维膜吸收器的传质性能，有助于中空纤维膜吸收器的设计与优化．     

装填分率对中空纤维膜组件壳程传质性能的影响

文中测定了不同装填分率中空纤维膜组件壳程的流体力学性能,并对其传质性能进行了理论计算及实验研究,获得了传质准数关联式。结果表明：在相同Re下,当装填分率小于60%时,传质系数随装填分率的增大而增大;当装填分率大于60%时,传质系数则随装填分率的增大而减小。将传质系数的理论计算值与实测值进行比较,二者基本吻合,表明该理论方法可以较好地预测中空纤维膜组件壳程的传质性能。     

中空纤维膜组件结构对其膜蒸馏性能的影响

对一系列不同封装分率和不同膜面积的中空纤维膜组件进行了直接接触式膜蒸馏对比实验,并考察了操作方式对跨膜通量的影响。结果表明：提高封装分率可以明显降低沟流效应,使壳程流体分布趋于均匀,总体传质、传热效果得到改善,从而使跨膜通量提高,增幅可达40%以上; 在组件封装分率较低时,热流体走管程更有利于跨膜传质。在进料状况不变的条件下,随着膜面积的增加,组件单位膜面积的跨膜通量明显降低,而总产量则有所增加。     

中空纤维膜接触器精馏过程传质性能的研究

以乙醇-水体系的精馏分离为研究对象,选用不同装填分率的中空纤维膜组件,研究了中空纤维膜接触器的气液传质性能。结果表明：不同装填分率的中空纤维膜接触器,随着装填分率的减小,壳程膜丝分布更加均匀、传质阻力减小、传质性能提高;乙醇-水体系的精馏传质过程为液膜控制,可通过控制液相传质来改善总传质效果;当装填分率一定时,随着气相速度的增加,总传质系数增大、传质性能增强,且其实际值与理论值存在差异。     

膜法在废气处理中的应用

简要介绍了含硫废气和有机废气的来源与危害。较详细地论述了中空纤维膜法、双极膜法处理含硫废气,中空纤维膜法主要是使用利用膜上的微孔将气、液两相分隔开来,并利用吸收剂吸收烟气中的硫;双极膜法主要利用电能为推动力去除硫。吸收膜法、选择性分离膜法、传质分离膜法处理有机废气,主要利用吸收剂吸收废气中的有机物、膜对气体的选择性分离、不同物质在膜中的传递速度不同而处理有机废气。     

中空纤维管随机分布下透析器的管外传质特性

研究了中空纤维透析器壳程纤维管随机分布时透析器的管外传质特性,即同时考虑透析器壳程纤维管的空间和管径随机分布.利用二维联合概率密度函数的均方差反映中空纤维管空间和管径的不均匀分布程度,理论推导了在此二维随机分布下透析器管外传质系数的表达式,并利用该表达式考察了管外流体定流速、定流量时壳程纤维管随机分布对管外传质系数的影响. 结果表明,中空纤维管空间和管径的随机分布不仅影响中空纤维透析器管外传质系数的大小,也影响与最大传质系数相对应的最佳填充密度的大小,在高填充密度时其影响更加显著.     

膜吸收CO2过程中甘氨酸钾吸收剂对聚偏氟乙烯中空纤维膜的浸润研究

研究了聚偏氟乙烯(PVDF)中空纤维膜接触器吸收CO2过程中,吸收剂甘氨酸钾(PG)溶液对微孔膜的浸润随操作时间的变化,分别考察了溶液浓度、温度、吸收时间等条件对膜浸润的影响。结果表明:PG溶液浓度越高,膜浸润程度越低;温度越高,膜浸润程度越大;膜浸润程度随着吸收时间的延长而不断增大。同时还研究了膜浸润对总吸收传质系数的影响,极小程度的膜浸润导致传质系数大幅下降,在0.5 mol/L,308.15 K条件下实验运行40 h后膜孔平均浸润率达到0.181,总传质系数下降幅度达88.33%。     

纤维膜萃取器的传质特性

根据液液萃取中两相表面张力以及对膜材料浸润性的不同,选用聚丙烯中空纤维膜器为接触器,设计了新型纤维膜萃取器。这种萃取器具有比表面积大,易于液液两相分离澄清的特点。以水苯酚30%TBP(煤油)和水硝酸30%TBP(煤油)为实验体系,采用两相并流非分散性接触方式,研究了两相流量及膜器长度对纤维膜萃取器传质特性的影响。实验结果表明,纤维膜萃取器可在较宽的水相与油相的体积流量比范围内(0.5～11.0)正常操作;传质系数随两相流量的增加而增大;膜器长度对萃取器的传质系数影响较小,但对级效率的影响较大;对于苯酚体系,级效率接近100%。     

天然气膜基吸收法脱除H2S过程模拟

建立微分方程和阻力方程组合模型,模拟了以MDEA（N-甲基二乙醇胺）为吸收剂,聚丙烯疏水性中空纤维膜接触器吸收H₂S的传质过程。采用聚丙烯中空纤维制成膜接触器,以MDEA溶液为吸收剂,进行天然气脱除H₂S实验。对实验值与模拟值进行比较。结果表明,以膜组件出口气H₂S浓度作为衡量标准,在低气速和低液速的情况下,模型值与实验值符合很好;在高气速和低液速的情况下,实验值高于模型值,但相差不大。该模型能很好地模拟膜基吸收法脱除H₂S的过程。     

波壁管式换热器内壳侧流体流动与换热特性

传统的直壁管式换热器的换热效率不高,为了增强换热器内流体的换热效率。采用数值模拟的方法对<1-2>型波壁管式换热器内流体的流动与换热特性进行了研究,重点探讨了雷诺数Re与波壁管半径比i对换热器内流体的流动特性、阻力特性、换热特性以及综合换热性能的影响。结果发现,与直壁管式换热器相比,波壁管式换热器内流体的流动状态能够得到较大的改善。波壁管式换热器壳程流体的进出口平均压降比直壁管式换热器低,平均压降最大可降低11.01%,并且发现随着Re的增加,平均压降明显增大,随着i的增加,平均压降略有增大。波壁管式换热器壳程内流体的对流换热系数h_s明显大于直壁管式换热器,h_s最大可增加14.17%。h_s随着Re的增大逐渐增加,而i对h_s的影响不明显。同时发现波壁管式换热器的综合换热性能与雷诺数Re成正相关,而与半径比i成负相关。与直壁管式换热器相比,波壁管式换热器的综合换热性能更强。     

交错百叶折流板管壳式换热器性能分析

针对传统弓形折流板换热器壳侧压降大的问题,提出交错百叶折流板管壳式换热器,通过三维数值模拟,对不同周期下的交错百叶折流板管壳式换热器性能进行研究,获得壳侧流场、温度场的换热和阻力性能.结果表明:与传统弓形折流板换热器相比,交错百叶折流板管壳式换热器壳侧形成了较好的螺旋状流动,温度场分布均匀;在相同的质量流量下,交错百叶折流板管壳式换热器壳侧压降显著降低,单位压降的传热系数最高提高110.51%,综合性能大幅提高.     

轴流型换热器壳程的传热优化设计

本文分析了在空心环支承条件下光滑管管束与缩放管管束换热器的壳程流体压降与传热膜系数分布，对换热器壳程传热设计做了优化分析，认为管束的排列结构与长径比是优化壳程传热的重要因素。     

锥纹管换热器流体流动与传热性能实验研究

波纹换热管是一种具有特殊形状的双面强化传热管,传热效率高,轴向变形补偿能力强,被广泛应用于工程实际中。锥纹管是在传统波纹管的基础上进行改进得到的新管型,具有优越的强化传热特性。针对锥纹管弓形折流板换热器的流动与传热特性进行实验研究,并将其与传统光滑管弓形折流板换热器进行对比,实验结果表明：在所测试流量范围内,当管程介质为水,壳程介质分别为水和32#液压油时,与光滑管换热器相比,锥纹管换热器的总传热系数分别提高了5%~40%和5%~20%,管程压力降升高了20%~70%,壳程压力降降低了10%。同时进行了相关数值模拟计算,并基于实验和模拟结果,对以水为介质的锥纹管换热器的管壳程传热准则关联式进行了拟合,数值验算结果表明,关联式可以满足工程设计的精度要求。     

锥纹管换热器流体流动与传热性能实验研究

波纹换热管是一种具有特殊形状的双面强化传热管,传热效率高,轴向变形补偿能力强,被广泛应用于工程实际中。锥纹管是在传统波纹管的基础上进行改进得到的新管型,具有优越的强化传热特性。针对锥纹管弓形折流板换热器的流动与传热特性进行实验研究,并将其与传统光滑管弓形折流板换热器进行对比,实验结果表明：在所测试流量范围内,当管程介质为水,壳程介质分别为水和32#液压油时,与光滑管换热器相比,锥纹管换热器的总传热系数分别提高了5%～40%和5%～20%,管程压力降升高了20%～70%,壳程压力降降低了10%。同时进行了相关数值模拟计算,并基于实验和模拟结果,对以水为介质的锥纹管换热器的管壳程传热准则关联式进行了拟合,数值验算结果表明,关联式可以满足工程设计的精度要求。     

Analysis of condenser venting rates based on the air mass entransy increases

Condenser thermal performances, such as the back pressure and venting rate, are strongly affected by the tube arrangement. Condensers have three irreversible pro- cesses for the fluid flow, heat transfer and mass diffusion. The condenser venting rate is studied here based on an air mass entransy analysis. The air mass entransy increment rate for the steam and air mixture on the condenser shell side is expressed as a function of the distributed air mass fraction and the steam condensation rate to define the relationship between the condenser venting rate and the flow parameters. Condensers with three typical tube arrangements were analyzed numerically using the porous medium model. The results show that a bigger venting rate always corresponds to a smaller air mass entransy incre- ment rate. The air mass entransy generally decreases in the air concentration region and increases in the air cooling region under the combined action of the air diffusion and steam condensation. The numerical results indicate that the air cooling region of a condenser should be carefully designed and the cooling tubes should be properly arranged to guide the steam flow so as to weaken air concentration, and consequently to decrease the venting rate.     

凝汽器壳侧换热特性影响因素研究

影响电站凝汽器换热的因素有多种,研究这些影响因素有利于提高凝汽器换热性能。建立凝汽器壳侧流体流动与换热带有多孔介质概念的准三维数值模型,使用数值模型模拟实验凝汽器内部换热特性。在实验中,考虑冷却水入口质量流量、入口温度、蒸汽负荷、漏空气量对换热特性的影响;同样研究了湍流黏度、网格数对计算结果的影响。凝汽器入口参数直接影响凝汽器换热特性,漏空气量增大传热热阻,增大传热端差,降低传热系数;湍流黏度取值不同对数值结果有一定的影响;网格数对凝汽器实时仿真影响很大。     

基于FLUENT的管壳式换热器壳程流场数值模拟研究

利用ANSYS参数化建模方法建立了管壳式换热器的参数化模型,在ANSYS FLUENT中对管壳式换热器壳程流体的流动与传热进行了数值模拟计算,得到换热器壳程流体温度场、速度场和压力场;分析了折流板间距及弦高对换热效率和壳程流体压降的影响,对于设计传热效率高、流体阻力小的换热器进行了有益探索。     

Characteristics of shell thickness in a slab continuous casting mold

The key to reduce shell breakout in the continuous casting process is to control shell thickness in the mold. A numerical simulation on the turbulent flow and heat transfer coupled with solidification in the slab mold using the volume of fluid (VOF) model and the enthalpy-porosity scheme was conducted and the emphasis was put upon the flow effect on the shell thickness profiles in longitudinal and transverse directions. The results show that the jet acts a stronger impingement on the shell of narrow face, which causes a zero-increase of shell thickness in a certain range near the impingement point. The thinnest shell on the slab cross-section locates primarily in the center of the narrow face, and secondly near the comer of the wide face. Nozzle optimization can obviously increase the shell thickness and make it more uniform.     

SO_2气体换热器的强化传热及优化设计研究

本文以二氧化硫气体换热器为例,分析研究了弓形隔板管壳式气体换热器在管内与管隙间由于流体能量损耗分配的不合理性而对换热器传热性能所造成的不利影响,并提出了以换热器壳程气体纵向冲刷为结构特征的双面整体形低翅片管换热器的传热优化设计方法,使得换热器的总传热系数在管内与管隙间气体总压降不变,气体流量不变以及传热温差不变的条件下,比原弓形隔板管壳式气体换热器的总传热系数提高80%。总传热面积减少42%。