最大叶片式桨在黄原胶假塑性流体中的传热性能研究

研究了非牛顿假塑性黄原胶溶液中最大叶片式搅拌桨的传热性能.考察了此桨在黄原胶溶液混合过程中的功耗、气含率、氧传质系数KLa等的变化规律以及通气和不同搅拌转速对搅拌釜内传热过程的影响,测得了不同操作条件下的温度场及传热系数,建立了Nu和Re,Pr之间的关联式.结果表明,最大叶片式搅拌桨的传热系数可以达到250W/(m2.K),能够强化高粘假塑性流体的传热过程.     

旋转热管生物反应器搅拌结构的数值模拟

针对不同搅拌结构形式的新型旋转热管生物反应器内的流动特性进行数值模拟。建立旋转热管生物反应器的数值模型,将多重参考系法(MRF)与滑移网格法(SM)相结合,选用标准k-ε湍流模型模拟计算反应器内的速度分布,并对作为搅拌结构的热管蒸发段上桨叶的倾斜角度(α)在0°、15°、30°和45°时的搅拌功率和混合时间进行计算。结果表明:在搅拌结构中,有热管蒸发段桨叶反应器的轴向形成了3个漩涡区,轴向平均流速相对较高,并且靠近自由液面附近的流速也较大。随着桨叶倾斜角度的增加,反应器液面附近速度减小,搅拌功率减小,混合时间变长。     

黄原胶废水UASB反应器快速启动

以生产性黄原胶废水UASB(1200m3)反应器中温厌氧消化反应的启动过程为对象, 研究考察:接种污泥、进水方式、进水pH值、容积负荷等因素对反应器启动过程的影响.结果表明,采用淀粉废水厌氧污泥为接种污泥,在污泥层高度1.5m,进水pH7.5～8.0,进水温度38℃时,控制容积负荷,使挥发性有机酸(VFA)小于850mg·L-1的条件下,可使反应器在28d内成功启动.     

多层组合桨在黄原胶溶液中传热传质性能的研究

在黄原胶溶液中研究了三层组合桨的混合性能,采用能反映微观混合状态的传氧系数和传热系数对多层桨进行了比较.结果表明,下层桨采用A315有利于流体的混合;改后涡轮桨能够提供更多的流动空间,有利于形成大循环而促进全釜混合.     

热管换热器流动与传热的CFD模拟及试验

根据热管换热器结构特点及传热特性，建立了热管换热器壳程流动与传热的三维物理模型。模型中引入了多孔介质模型中的分布阻力和分布热源的概念，通过CFD计算软件模拟研究了热管换热器压力降与温度场分布，模拟研究结果与试验结果吻合良好，为热管换热器的进一步理论研究和推广应用提供了依据。     

气升环流反应器用于黄原胶的发酵

针对典型高粘性流体黄原胶的发酵特点,设计了一种新型气升环流反应器,对反应器中液相流型与操作条件之间的关系进行了实验考察,分析了反应器中高剪切区利用流体剪切变稀特性强化传质的原理.黄原胶发酵实验表明,新型气升环流反应器比"通用式"机械搅拌罐更适合于高粘度培养物的发酵.     

新型重力热管换热器传热特性的数值模拟

提出新型结构形式的重力热管换热器,通过合理简化,建立单根竖直管道的稳态传热物理模型,分别对冷凝段、绝热段和蒸发段建立相应的稳态传热数学模型,应用等热流密度边界条件并通过工程方程求解器(EES)进行了数值计算.计算结果表明:运行热阻计算值总体波动不大,计算结果不能很好地反应充液率对运行热阻的影响;液膜厚度随加热功率增大而增加;液池高度随充液率的增加而增加;充液率较小时,较低加热功率对应的液池高度大于较高加热功率对应的液池高度,充液率较大时,小加热功率对应的液池高度反而低于大加热功率对应的液池高度.     

井筒重力热管流动与传热特性的研究

井筒重力热管是利用热管将油藏自身能量,即井底热量传递到井筒上部,在无需外加动力条件下实现对井筒近井口流体加热,改善井口流体温度分布,防止近井口结蜡和絮凝,从而降低采油成本。为了研究井筒重力热管的传热性能和工作过程,进而改进和优化重力热管的传热性能,建立了重力热管内部流动和传热的数学模型。利用该模型对重力热管的传热特性进行了数值模拟,得到了热管正常工作时,液膜厚度、蒸汽流速和液膜流速及热管换热系数随热管高度的变化规律。     

饱和水土壤冻结过程中与热管耦合传热的数值分析

根据热管解决土壤冻胀问题，提出并建立了在冻结过程中饱和水土壤与热管耦合传热的数理模型，结合初始条件和边界条件，采用有限差分法以及Ｓｉｍｐｌｅ算法，对模型进行数值求解。数值计算的土壤温度变化规律与实测的试验值相比较，基本吻合且一致性较好。根据模型的计算结果，对热管解决土壤冻胀的作用机理进行了分析。     

热管连铸结晶器数值模拟

针对连铸过程中水冷却方式传热效率低,容易发生金属反应的状况,本文提出了将热管用于连铸结晶器中,用高效传热的热管代替水冷却方式,对结晶器内钢液的温度场进行模拟,为改善铸坯内部和表面质量提供依据.     

金属泡沫管内强制对流换热的数值模拟

对空气在金属泡沫管内的强制对流换热进行了二维数值模拟.动量方程采用BrinkmanForchheimer扩展达西模型,能量方程采用考虑流体和固体局部不平衡的二方程模型,并用金属泡沫方形通道的试验数据验证了程序的正确性.模拟结果表明:金属泡沫管的努塞尔数随孔隙率的减小或孔密度的增加而增大,且随流体和固体导热系数比值的减小而增大;金属泡沫管的强化换热效果十分明显,但其压降远大于光管.数值模拟结果与相关文献的结果符合较好.     

环形偏心圆截面弯管内对流换热方程的建立及数值模拟

讨论了环形偏心圆截面弯管内的对流换热特性,并在此基础上建立了对流换热方程.同时采用数值模拟的方法分析了环形偏心圆截面弯管内的流场分布.     

高过载下固体火箭发动机长尾喷管两相流场数值模拟

采用欧拉-拉格朗日两相流模型对不同过载及颗粒直径条件下的喷管内流场进行了数值模拟。分析了过载的加入和颗粒直径变化对喷管内流场的压强、温度、速度的影响。从结果分析得到:不同过载以及颗粒直径变化对喷管内部燃气压强、温度、速度的影响比较大,特别是对温度的影响尤为明显。在纯气相条件下时,燃气温度在喷管长尾段后部有明显的下降,但随着颗粒相的加入,在喉部附近以及扩张段中,两相流情况下的燃气温度高于纯气相情况下的燃气温度。     

气化炉内下降管传热传质过程的模拟

建立了气化炉下降管传热传质过程过程的数学模莳工进行了数值计算,据此分析了下降管内合成气的温度分布与进口流速等参数的关系。研究表明,渭河化肥厂气炉下降管内的气体温度可以从１６７３Ｋ降低到５７０Ｋ,且降低气化温或气化室的出口流速和增加下降管的长度,均对激冷室内气体的降温有利。     

土壤-空气换热系统传热的数值模拟

采用土壤自然温度场与空气冷却效应的叠加方法,对土壤-空气换热系统的出口温度和传热性能进行了数值模拟,并通过计算探讨了埋管的深度、管长和管径对换热器进出口温度的影响．分析结果表明,换热器的出口温度随着埋管入口温度的周期性变化而呈周期性变化;随着埋管深度和管长的增加,换热器的出口温度降低,同时出口温度的变化幅度减小;随着管径的减小,埋管出口温度降低,出口温度波动减小,换热系统的降温供冷性能提高。     

可拆式螺旋板换热器传质传热的数值模拟

应用计算流体动力学（CFD）和数值传热学方法,建立了考虑可拆式螺旋板换热器（DSHE）内流动与传热的三维数学模型,分析了换热器内流体的流速、流向、流动状态以及换热器高度、流道间距、接管形式等流动与结构参数对传热系数、系统压降及传热-压降性能系数凤等参数的影响．结果表明,几何结构一定时,流速增加会使传热系数增大、压降增大、性能系数减小,但相比之下,适当提高油侧流速比提高水侧流速对强化传热更经济有效;而在流量一定情况下,随换热器高度或板间距增大,传热系数和压降会减小,传热-压降性能系数EK会提高,但螺旋板圈数增加却会使传热系数、压降、传热-压降性能系数均有不同程度的劣化,同时金属板材消耗量增大,经济性降低．此外,切向接管和逆流流动更有利于强化传热和减小压降,换热器综合性能更好．这些结果对可拆式螺旋板换热器的结构优化与参数调试具有重要的参考价值和指导意义．     

脉动热管的传热极限特性

以蒸馏水和丙酮为工质,对多种工况下脉动热管的传热极限进行了实验研究．在分析脉动热管加热段和冷却段温度变化的基础上,归纳出了整体干涸型和局部干涠型2种传热极限的表现形式;分析了其产生机理：干涸导致传热极限的产生,再湿润引起传热极限表现形式不同．研究还发现,传热极限随着倾角、充液率的增加而增大;在倾角为0°时,热管工质为水时的传热极限低于工质为丙酮时的传热极限,在60°时,前者的传热极限却高于后者．     

椭圆管外含不凝气体的蒸汽凝结传热的数值研究

对含不凝气体的蒸汽掠过椭圆管外,伴随凝结发生的传热传质现象进行了数值模拟。研究了等周长椭圆管长短轴比(a/b=1.0~4.0)、工质进口速度(v)以及蒸汽质量分数(Y_v)对凝结传热及复合传热的影响。研究发现,当a/b为1.0时,凝结传热最强,随着a/b增大,椭圆管外凝结换热系数有所降低;当椭圆长短轴比为4.0时,约下降20%;椭圆管外的平均凝结换热系数随着进口速度和蒸汽质量分数增大而增大。     

复合吸附式制冷的动态模拟及传热传质分析

用收缩核模型的方法对复合吸附式制冷装置的吸附／解吸过程进行了数值模拟，并针对蒸发温度为5℃，活性炭纤维浸渍SrCl2（SrCl2：活性炭纤维=4．27：1，m：m）的复合吸附的吸附／解吸过程进行了传热传质的初步分析．模拟结果与由实验数据分析得出的结论有很好的一致性．