蒸发结晶系统传热传质规律的研究

工业蒸发结晶是一个复杂的多相传热与传质过程,其传热传质规律直接决定着晶体的成核和生长,并最终决定产品的粒度分布。根据双步结晶理论,对蒸发结晶的成核和生长动力学进行分析,建立了成核和生长的理论模型。该模型准确描述了蒸发结晶的生长规律,对其中参数的求取和分析可以确定结晶的控制步骤。研究以氯碱工业中烧碱提纯单元NaCl蒸发结晶为例,通过对模型参数的求取,分析NaCl蒸发结晶过程的控制步骤。结果显示,在高温和低流速下,NaCl结晶受扩散过程控制。从而以扩散控制理论为基础,建立了NaCl蒸发结晶的传质传热模型。综合考虑了温度、流速、过饱和度、晶体粒度对结晶粒度分布的影响规律,建立了涵盖各个参数的数学模型。结合粒数衡算,进行了模型计算,得到结晶粒度与操作参数的关系。模型计算结果与实际结果吻合良好,表明该模型可以很好地表示蒸发结晶过程中各操作参数对结晶粒度分布的影响规律。     

基于两相流沸腾传热模型的缸盖温度场辨析

为了更精确地研究发动机缸盖温度场的分布,在Eular多相流模型的基础上,结合Rohsenow核态沸腾传热模型,建立新的可用于内燃机缸盖水腔内过冷沸腾数值模拟的两相流模型.以某汽油机缸盖为研究对象,分别采用BDL和Rohsenow两种传热模型,利用CFD技术对其进行流固耦合传热计算和分析.结果表明,采用Rohsenow沸腾传热模型能够比BDL沸腾模型更精确地计算缸盖温度场;缸盖的最高温度192.22℃,最大应力156MPa,均满足缸盖材料的强度条件.     

卧式螺旋管内汽水两相流沸腾传热特性研究

对卧式螺旋管内中、高压单相水、汽和沸腾条件下的汽水两相流强制对流传热特性进行了试验研究，参数范围为压力３．０～１５．０ＭＰａ，质量流速２５０～１５００ｋｇ／ｍ２ｓ，热负荷７０～６００ｋＷ、／ｍ２，出口干度０．０１～１．２０；实验段为２５ｍｍ×２．５ｍｍ不锈钢管弯制而成的螺旋直径比分别为Ｄ／ｄ＝１２，２４和４８的三个管圈，总长都是３０１４ｍｍ，给出了局部传热系数的分布特性及各种条件下的截面平均传热系数计算式。     

竖直窄矩形通道内环状流区沸腾传热

研究窄矩形通道内的对流蒸发传热，分析了过渡流传热状态，为过渡流传热状态提出一个幂加和数学方法．经实验验算，效果良好     

载气蒸发传热的研究

为了解决热敏性物料和易在加热壁面析出结晶物料的蒸发浓缩问题,开发了一种新的蒸发法──载气蒸发法。该法的特点是向加热管中引入一种惰性气体作为载气,使受热溶液在加热管内形成两相流载气蒸发。这种蒸发过程既强化了传热,又使蒸发在气液相界面上进行,在加热壁面上不易产生汽化中心,减少了壁面附近液体的过热度。此外,还使蒸发在略低于液溶正常沸点下进行,降低了物料所需的受热温度,因此,可以避兔或少物料变质或结疤。作者将该法称之为载气蒸发法。这种方法目前在国外文献上尚未见报道。本文报告了载气蒸发过程的传热规律,并讨论了载气蒸…     

微膜蒸发通道中液氮的热虹吸沸腾传热特性

空分装置中主冷凝蒸发器的自由液面常发生波动,不利于空分装置的可靠运行。为了解这种变工况下换热器传热能的变化情况,文中研究了不同间隙尺寸下,浸没深度对弦月形缝微膜蒸发通道内液氮的热虹吸沸换热特性的影响,并设计了一种补液措施。     

浓缩液蒸发结晶实验研究

采用浓缩结晶的方法处理浓缩液,通过冷凝水、真空泵出水与自来水比较处理,可以看出浓缩结晶的方法对浓缩液有较好的处理效果。本实验为工程应用提供了一定的理论指导。     

液氮在弦月形通道中沸腾传热强化实验研究

首次利用极限偏心圆管形成的弦月形通道在液氮池中进行了两相流沸腾传热实验研究，实验结果表明，当热流密度达到９ｋＷ／ｍ＾２时，弦月形通道内的传热温差仅为１．１Ｋ，传热性能达到了目前一致公认的沸腾传热系数最高的烧结多孔表面管的同等水平，而其制造工艺、生产成本和运行操作等方面却大大优于后者。     

强制循环蒸发结晶中传质规律的研究

对隔膜法制烧碱中强制内循环蒸发结晶系统中传质的影响规律进行了深入研究，根据扩散理论和Frossling方程，建立了传质影响规律的数学模型，并将宏观可控参数与微观结晶粒度相结合，建立了物料流速影响无机盐结晶晶体粒度尺寸的数学模型．用齐鲁石化工艺数据对此数学模型进行验证，结果表明数学模型计算值与实验值的平均误差为8．5%，最大误差为11．1%．该研究对深刻认识传质对蒸发结晶系统的影响规律有理论价值，对氯碱工业生产操作亦有一定的指导作用．     

化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热研究

本文以水为工质，研究了常压下化学腐蚀表面多孔管的池沸腾传热性能．结果表明，该表面多孔管的沸腾传热性能十分优异，在试验的沸腾温差下，表面多孔管的沸腾传热系数达光滑管的近１０培．同时综合分析了该管强化沸腾传热的机理，预测了工业应用的前景．     

狭缝流动沸腾强化传热机理的探讨

假定总热流密度来自对流和汽泡潜热两种成份的叠加,从理论上分析了狭缝通道中流动沸腾传热的机理,揭示了沸腾换热系数与通道尺寸之间的关系,从而证明了狭缝通道能强化传热,并以间隙为1mm和1．5mm的环形狭缝通道中流动沸腾传热的实验数据进行了检验。     

方柱微结构芯片射流冲击流动沸腾换热实验研究

对喷射条件下的电子芯片在FC-72中的流动沸腾换热进行了研究,并和同工况下的光滑芯片作了对比.实验选取的工况如下:过冷度为25、35℃;横流速度Vc为0.5、1、1.5m/s;喷射速度Vj为0、1、2m/s.实验采用的硅片尺寸为10mm×10mm×0.5mm,通过干腐蚀技术在其表面加工出30μm×120μm、50μm×120μm的方柱微结构.实验表明,所有芯片的换热性能都随过冷度和流速的增加而提高,方柱微结构能明显地强化芯片换热,而射流冲击进一步提高了芯片在高热流密度下的换热性能.同一横流速度下,喷射速度越大,换热性能越好,尤其是Vc=0.5m/s、Vj=2m/s时,强化效果最显著.随着横流速度的增加,射流冲击的强化效果减弱,临界热流密度值增幅减小.     

Heat Transfer Enhancement Due to Marangoni Flow Around Moving Bubbles During Nucleate Boiling

Introduction Nucleate boiling has always been an important heat transfer mechanism in many fields, such as energy utilization, manufacturing processes, and chemical processing and nucleate boiling continues to find new applications in many new areas, such…     

气缸盖中两相流沸腾换热热机耦合仿真分析

基于汽液两相流沸腾换热的基本理论和计算方法,对某柴油机气缸盖与冷却水腔组成的流固耦合传热系统进行了整场求解,得到了气缸盖的温度场分布,并通过与气缸盖温度场试验结果对比分析,证明了计算模型的有效性.将温度场结果施加于气缸盖、螺栓、机体所组成的热机耦合系统中,对气缸盖进行了结构强度计算,得到了气缸盖火力面热机耦合应力分布.采用试验设计方法,将冷却水进口温度和速度作为输入参数,对火力面应力较大区域的最大等效应力进行了响应分析,结果表明:考虑汽液两相流的沸腾换热可以有效降低气缸盖火力面的最大热机耦合应力;火力面的最大应力出现在喷油器座孔周围;冷却水进口温度对火力面应力较大区域的最大等效应力的影响不可忽略.     

含油制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热特性实验研究

对含油制冷剂在6.34和2.50 mm换热管内的流动沸腾换热特性进行了实验研究,测试质量流率为200~400 kg/(m2.s),热流密度为3.2~14 kW/m2,蒸发温度为5°C,进口干度为0.1~0.8,干度变化0.1~0.2,平均油质量分数为0~0.05.定量分析了不同质量流率和干度时,润滑油对制冷剂在小管径换热管内流动沸腾换热的影响.与大管径换热管相比,油的换热增强效果在小管径换热管内减弱甚至消失,在高干度和高油浓度区,油的存在使换热严重恶化.对于上述换热管,换热系数、油影响因子以及基于制冷剂物性的两相换热增强因子随油浓度的变化规律缺乏一致性.采用局部油浓度下的制冷剂-润滑油混合物性计算得到的两相换热增强因子能较好地反映润滑油对制冷剂流动沸腾换热的影响.     

三维微肋管内沸腾两相流型及其换热

以R134a为工质在作者研制的三维微肋管内进行了水平流动沸腾换热实验研究，通过可视化措施对流型及其转换进行了观测，结果表明，在Tailer-Dukler流型图上，三维微肋管内沸腾流型的分界线与光滑管有所不同，其中间歇流与环状流的判据由Xtt等于1．6减小到Xtt等于0．42，而波状流向环状流转变的Fr数有所增加；而在中等质量流速下环状流与局部蒸干区的转变主要受热流密度的影响。同时，对三维微肋管内沸腾换热特点进行了讨论，并对得到的实验数据建立了分区换热关联式，这些不同流型下的换热关联式的计算值能较好地同实验数据相吻合。     

微通道热沉内液氮的流动沸腾换热实验

通过实验研究了质量流量在62.6~598.6kg/(m2·s)下不锈钢材质的平行微通道热沉内液氮流动沸腾的传热特性,并将实验所测得局部换热系数与经验关联式计算所得结果进行比较.结果表明:在核态沸腾阶段,随着干度增大,热沉的局部换热系数增加并逐渐达到一个峰值;当干度继续增大时换热系数逐渐减小;热沉的局部换热特性受其流型和低温流体工质特殊性的影响,在干度较低的条件下,其实验结果与模型预测结果的变化趋势一致,但预测值大于实验值.     

三相流闭式重力热管传热性能

为了拓展三相流强化传热和防、除垢技术的应用领域,优化重力热管的传热性能,设计并构建了一套三相流闭式重力热管系统．考察了固含率、加热功率、充液率和颗粒种类等参数对于三相流重力热管传热性能的影响．结果表明,三相流重力热管可以强化传热,但其传热效果随着固含率的增加会出现波动;热管蒸发段对流传热系数随着加热功率的增加而增大,随着充液率的增加而减小;颗粒的种类对三相流重力热管的传热性能影响较大,在所采用的3种颗粒中,树脂颗粒的强化传热效果较好,与两相流重力热管相比,蒸发段对流传热系数可提高2．8％～28．3％．     

高压直流电场强化垂直管内沸腾传热试验研究

在分离式热管结构的电水动力学（EHD）强化传热试验台上,采用R11工质、直流高压电场,首次完成了垂直管内沸腾换热的EHD强化试验研究,结果表明：采用EHD技术对垂直管内的沸腾换热有明显的强化效果;低热流密度时,强化效果较好,增大热流密度时,强化效果减弱;当热 流密度维持不变时,强化系数随着电场电压的增大而增大;沸腾换热的最大强化系数为428％。