含湿毛细多孔体介质的传热与传质和热湿迁移特性测定方法的探讨

本文讨论含湿毛细多孔体介质中的热湿迁移过程,求得常物性假定下一维半无限大物体在边界常热流作用下的瞬变温度场和含湿率场,探讨利用常功率平面热源法测定合湿多孔材料热湿迁移特性的可行性。 影响含湿多孔体介质中的热湿迁移因素很多。文献中,各研究者由于所作的假设和着重点不同,导出的基本方程组也不尽相同。重要而又困难的问题是确定方程组中的各种热湿迁移特性。清华大学曾利用常功率平面热源法对测定含湿材料的导热系数和导温     

加热条件下含湿多孔介质中液体分布及机理

建立了考虑临界含湿率的非饱和含湿多孔介质加热条件下的热质传输模型。含湿率低于临界值时,由于不同孔隙内水分互不接触,无法在高低含湿率区域间产生由于毛细作用而引起的液体流动,因而忽略介质中液相毛细流动;当含湿率高于临界值时,则考虑液相毛细流动。利用建立的模型,对加热条件下低于和高于临界含湿率情况下的堆积颗粒多孔介质中水分迁移情况进行了分析。模拟分析及实验研究表明应根据含湿率与临界含湿率关系确定是否考虑由毛细力引起的流动。     

含湿毛细多孔介质干燥过程相变传热传质分析

分析了含湿毛细多孔介质干燥过程的主要机理,建立了以液相饱和度、温度和气体压力为参数的一维数学模型, 采用全隐式有限差分方法对该模型进行了数值计算。计算结果表明,干燥过程可分为两个阶段:不稳定阶段和稳定阶段。 在不稳定阶段,模拟参数变化剧烈,而在稳定阶段,模拟参数变化平稳。     

超声波雾化铝表面液滴的试验研究

介绍了一种超声波抑霜新方法。对频率20 kHz的超声波作用下铝表面液滴的雾化现象进行了可视化观测。对不同超声输入功率以及不同超声作用时间下,70 mm×70 mm×3 mm铝表面液滴群的雾化概率进行了分析。试验结果发现,超声波可以瞬间雾化铝板表面液滴;随着超声输入功率的增加,铝表面液滴雾化概率逐渐增加;功率越低,超声作用时间对液滴雾化概率的影响越显著。结果表明,超声波可以去除铝板表面作为结霜初始阶段的液滴,为冷表面有效抑霜提供了可能。     

换热器内超声空化效应影响因素数值研究

对超声波参数和换热器参数对超声波空化效应影响的研究,能够找出最佳的超声波参数使其防除垢效果更好。本文利用数值计算方法研究了超声波功率、频率和换热器内介质温度以及换热管的型式对超声空化的影响。结果表明,随着超声波功率的增大,水中汽含率也增大,而且变化也相对激烈;随着频率的增加汽含率先增大后降低,20 kHz为最佳频率;介质温度越高,空化效应越强烈;管径波动较多的波纹管更有利于空化效应的产生和发展。     

超声波对脉动热管传热影响的实验研究

本文通过实验研究了超声波作用下不同操作温度对脉动热管传热性能的影响。实验结果表明,超声波对脉动热管的传热性能有强化作用,但超声波的强化传热作用会随着热负荷的升高而逐渐减小;超声波能有效减小脉动热管的热阻,且其减小量与操作温度有关,当操作温度由20℃增加至40℃时,超声波对脉动热管传热性能的强化作用会逐渐增强,当操作温度由40℃增加至60℃时,超声波对脉动热管的强化作用逐渐减弱。     

非饱和土壤热湿迁移对地埋管换热特性的影响研究

本文提出了一种考虑温度因素的预测土壤热导率模型,通过与Campbell和de V-1模型的计算结果比较,该模型能更准确计算土壤热导率大小,平均相对均方差≤15%;其次,建立了基于Matlab平台的地埋管换热器周围非饱和土壤热湿耦合迁移模型,研究了土壤初始温度、初始含湿量及孔隙率对地埋管在放热工况下温湿度场的影响,结果表明:土壤初始温度对钻孔壁处含湿量影响较小,而钻孔壁处温度场与土壤初始含湿量成反比,且其湿度场下降速率均呈现先增后减的趋势;当土壤孔隙率0.2时,土壤含湿量下降速率明显增加。     

植物性材料红外辐射与对流脱水的非稳态实验研究

文中以木材红外干燥工程为背景,建立了红外辐射与对流脱水的物理模型,测量了木板的干燥速率、多点温度与湿度及干、湿球温度,研究了升速、恒速、降速三个干燥阶段的规律,推导了适于全干燥过程的非稳态干燥动力学方程,发现了升温速率对木材干燥的关键影响,并对辐射强化系数K_1、对流传质汽化系数K_t、对流放热系数H_c及总放热系数H_o进行了计算与分析。该理论对木板及难干物料的干燥,均有重要意义。     

液相饱和度对多孔介质稳态导热系数的影响

在非饱和含湿多孔介质传热传质的过程中,由于湿分迁移的存在,使得真实导热系数的测量和处理存在争议。为此,运用有限元方法,求解了二维稳态条件下非饱和含湿多孔体特征单元的温度和热流密度,给出了不同液相饱和度时的有效导热系数。结果表明,对于通常的导热能力固体远大于液体、液体远大于气体的情形,随着液相饱和度的增加,多孔介质的导热系数先迅速增加,然后逐渐趋于平稳。     

超声波去除铝表面残留液滴的试验研究

对频率20 kHz的超声波作用下竖直铝表面残留液滴的去除过程进行了快速可视化观测。对不同超声功率下铝表面液滴的去除时间进行了对比分析,同时对超声波作用下不同粒径液滴的去除时间进行了对比研究。试验结果表明,超声波可以瞬间去除竖直铝表面附着液滴且铝表面液滴去除过程可分为动力变形期以及破碎雾化期两个阶段。随着超声功率的增大,液滴的动力变形期变短,液滴越早进入破碎雾化期;此外,液滴粒径的增大使得液滴的动力变形时间以及破碎雾化时间均显著增加。结果验证了超声波去除铝板表面残留液滴的可行性,为有效去除表面残留液滴提供了可能。     

湿颗粒流化床流动特性的实验研究

基于可视化湿颗粒流化床实验系统,研究了多种Geldart-D类颗粒在不同含液量时的流动特性变化规律,包含流型、床层压降、最小流化速度。实验结果表明:1)在湿流化床内,颗粒出现聚团结块行为,气泡呈现不规则形状;湿颗粒流化过程的稳定性较干颗粒床明显下降,床内近壁面区域易出现局部沟流。2)固定床阶段,由于空隙率的增加,相同气速条件下,湿颗粒床层压降低于干颗粒;基于厄贡公式,得出了湿颗粒固定床床层压降的计算方法。3)湿颗粒的最小流化速度U_(mf)高于干颗粒,且随粒径d_p的增加而增加;导出了预测D类湿颗粒最小流化速度的半经验公式,Re_(mf)=0.279.Ar~(0.5),该式计算结果与实验测量结果偏差小于15%。     

多孔物料干燥时的耦合传热传质效应

１引言多孔物料干燥时的传热传质过程是一个典型的耦合过程,物料内的质扩散通量不仅受湿度梯度控制,而且还和温度梯度有关［１～５］。在对流干燥过程中,热量总是从物料表面向内部传递,而湿分总是从物料内部向表面迁移,然后扩散至干燥介质中,故物料内部的温度梯度和湿度梯度方向相反,由Ｌｕｉｋｏｖ理论可知,向内的传热过程总是阻止物料中的湿分向表面迁移,从而减小质通量,降低干燥速度。显然,为了提高干燥速度,可以通过采用辅助加热或改变加热方式来减小物料内部逆向温度梯度、甚至改变温度梯度的方向以加快物料内部湿分向表面…     

杏鲍菇热风干燥中热质传递的实验及模拟研究

杏鲍菇作为一种营养价值高、市场需求量大的典型食用菌,热风干燥是其主要加工方法。本文以干燥条件和切片厚度为实验变量,探究热风干燥中杏鲍菇切片的干燥特性(干基含水率、干燥速率)随时间的变化规律。考虑切片的收缩变形和热物性(导热系数、比热容)随含水率的变化关系,建立了热风干燥条件下杏鲍菇切片的热质耦合数值模型。结果表明：杏鲍菇切片的干燥速率随干燥温度的升高而增大,随切片厚度的增加而减小;杏鲍菇切片在对流干燥过程的收缩变形存在明显的非线性,尤其是在降速干燥阶段。并且,数值模型的预测结果与实验测试数据吻合良好,为准确预测杏鲍菇切片的热风干燥特性提供了依据,对菌类干燥工艺优化有重要的指导意义。     

垂直载荷下湿玻璃珠样品的声速和衰减测量及非线性声学响应

为了分析垂直载荷下颗粒物质的声速、声衰减系数、谐波非线性等特性,本工作采用飞行时间法测量了不同含水量下声速随压强的变化规律,并利用傅里叶变换法分析了干、湿玻璃珠样品的声衰减和非线性声学特性。结果表明:干、湿玻璃珠样品中的声速、声衰减系数以及谐波非线性均随压强呈幂律变化;湿颗粒样品中随着液体含量增多,声速逐渐增加,超声波透过湿颗粒样品时的能量耗散和非线性逐渐减小。分析原因表明,压强和孔隙流体改变了颗粒之间的接触分布,使得颗粒体系的声速、声衰减以及谐波非线性等特性都随之发生变化。     

多孔表面的液氮池沸腾实验研究

文中对颗粒烧结多孔表面和泡沫金属多孔表面上的液氮池沸腾换热特性进行了实验研究,并与光滑铜表面的试验结果进行了比较。结果表明,多孔表面成核条件更好,使得沸腾起始点相对于光滑表面提早;随着热流密度逐渐增大,气泡增多,且在多孔层内部连成一片,加热表面气泡离开受到多孔层的限制,热阻增加,换热系数大幅降低,整个沸腾进入表面沸腾阶段;多孔结构所产生的毛细抽力不断补充冷却流体,使表面沸腾能够持续较长时间,实验中未观测到临界热流密度现象。在实验基础上,文中描述了多孔表面不同池沸腾换热阶段的主要换热机理,并分析了流体工质、多孔层厚度、渗透系数、孔隙率等参数对多孔表面池沸腾换热的影响。     

基于傅里叶红外光谱的生物质环境协调功能材料制备机理及性能研究

以废弃核桃壳为载体材料、癸酸为相变材料,采用微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料。采用傅里叶红外光谱仪对癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程各阶段的合成物质进行测试,即活性炭前驱体制备阶段、多孔活性炭制备阶段和癸酸/多孔活性炭功能材料制备阶段。研究癸酸/多孔活性炭功能材料制备过程中多孔活性炭复杂网络结构形成机理、癸酸嵌入方式、癸酸与多孔活性炭的嵌合机理,阐明微波加热法制备癸酸/多孔活性炭功能材料的相关机理。同时采用动态水分吸附分析仪、差示扫描量热仪和环境测试舱对癸酸/多孔活性炭功能材料的湿性能、热性能和吸附性能进行测试。结果表明：癸酸/多孔活性炭功能材料具有发达的孔结构和复杂的网络结构,其中部分孔隙吸附癸酸,部分孔隙吸附甲醛分子,孔隙表面具有亲水性的官能团吸附水分子。癸酸/多孔活性炭功能材料具有较好的湿性能、热性能和吸附性能,其在相对湿度40%~60%,平衡含湿量为0.063 1~0.257 0 g·g-1;相变温度为27.42~33.96 ℃,相变焓为52.14~52.67 J·g-1;经过4 h对甲醛气体的吸附效率为50.57%。     

毛细多孔介质在液氮中的传热试验研究

为了研究毛细多孔介质在液氮中的传热性能,进行了在试验件中不填充和填充超细玻璃棉的试验。采用低温热电偶连续测量试验件的5个不同位置的温度,得到了5条温度曲线。分析曲线表明超细玻璃棉对传热过程有明显的强化作用,且能使试验件在一段时间内保持相对稳定的低温。并从理论上分析了换热过程,整理了换热方程组。     

地下工程组合式空调机组性能仿真研究

针对地下工程热湿环境与地面不同,导致使用过程中组合式空调机组性能存在差异的现状,建立了直接蒸发式组合式空调机组各部件的模型及机组的整体仿真模型,运用Matlab,对某地下工程夏季和冬季工况进行运行仿真。结果表明,夏季运行风量一定时,随进风干球温度的升高,单位输入功率除湿量(SMER)先增大(幅度约20%)后减小,且在24℃时达到最大,随冷却水流量和进风相对湿度的变大逐渐增大但增速越来越小,随冷却水温度的降低逐渐增大且近似呈线性;输入功率随进风干球温度的升高缓慢增大,随冷却水流量的变大逐渐减小但减速越来越小,随进风相对湿度的增加逐渐增大且增速逐渐变大,随冷却水温度的升高逐渐增大且近似呈线性。冬季运行时,加热加湿效果主要取决于加热器功率和加湿器湿蒸汽质量流量。     

溅射工艺参数对硅薄膜微结构影响的Raman分析

为了解决碳化硅难以进行光学加工的问题,该文采用射频磁控溅射方法,在碳化硅反射镜坯体上沉积与碳化硅具有相近热膨胀系数且易于进行光学加工的硅薄膜。利用拉曼光谱(Raman)对衬底温度、射频功率、衬底偏压等溅射工艺条件对硅膜微结构的影响进行了分析。研究发现：随着衬底温度的升高,薄膜的晶化率先增大后减小;衬底偏压的增加不利于薄膜有序结构的形成;射频功率对薄膜微结构的影响比较复杂,随着功率的升高,薄膜晶粒尺寸减小,晶化率降低,当射频功率进一步升高时,薄膜中有序团簇尺寸和晶化率逐渐升高。但过高的射频功率反而不利于薄膜的晶化。     

颗粒堆积多孔介质干燥多尺度多层结构传热传质模型及模拟

针对骨架颗粒的多层物理结构问题,运用孔道网络方法、热质传递原理和多尺度理论等知识,建立了颗粒堆积多孔介质干燥的多尺度多层结构传热传质模型。以稻谷堆为典型代表进行热风干燥试验验证,模拟分析了颗粒内部不同组织物理特性等因素对干燥过程的影响。结果表明:建立的模型可有效模拟稻谷堆干燥过程;稻谷颗粒内存在较大的水分梯度。胚扩散系数对干燥过程的影响十分显著,其次是壳扩散系数,衣扩散系数影响最小;较小的胚扩散系数可将湿分有效地"囚禁"在胚内。