日光温室土壤-空气换热器周围土壤中热湿迁移规律研究

为研究日光温室土壤-空气换热系统土壤中的热湿耦合迁移规律,建立了水平换热管周围非饱和土壤中热湿耦合传递的数学模型,模拟非饱和土壤蓄热过程中温湿度的动态分布。结果表明,温湿度场的分布密切相关。在土壤中温度梯度作用下,土壤中的湿分沿温度梯度反方向迁移,且依次形成湿峰。各向同性土壤中,距管中心距离相同的各点,同时出现湿峰。管内空气温度越高,湿度峰值越明显。利用土壤-空气换热器对高温空气进行降温,含湿土壤中的传热传质,有利于换热系统获得较低的空气出口温度。     

膜换湿过程热质耦合的分析与模拟

从理论上分析了膜换湿过程中传质过程和传热过程之间的耦合关系,建立了相应的物理数学模型,发展了一种计算热质耦合的方法。分析结果表明传质过程对传热过程的影响主要体现在两方面:一是质量流携带的焓对传热过程的影响,二是吸附和脱附产生的吸附热对传热过程的影响。而传热过程对传质过程的影响主要体现在温度对膜湿阻的影响。采用数值模拟的方法对热质耦合过程进行了研究,结果表明:当热流与质量流方向相同时,热阻随湿度差的增大显著增大,而当热流与质量流方向相反时,热阻随湿度差的增大显著变小,而膜两侧湿度差对湿阻基本无影响。温度的升高会显著增大传质通量,同时降低湿阻,从而使得热流密度和热阻也受到显著的影响。     

微波强化萃取的机理及场协同分析

从能量公设出发,得出外场作用下有效成分的化学势普遍化形式,从而推导出微波辅助萃取的过程中,有效成分扩散传质的推动力。根据推动力与扩散传质通量的线性函数关系,得出有效成分的扩散传质通量数学表达式。分析表明:微波强化萃取的机理主要表现在两个方面,一方面,微波在颗粒中心形成一反转温度,使得中心温度比较高,形成沿颗粒半径方向的温度梯度。另一方面,因为颗粒内部含有大量水分,微波加热时,水迅速蒸发成水蒸汽,从而形成较大的从内向外的压力梯度。由于温度梯度、压力梯度、浓度势梯度方向相同,因此,有效成分扩散传质通量取极大值。     

一种新的湿蒸汽湿度测量的微波加热法

测量流动湿蒸汽的湿度意义重大但也很困难。本文提出了一种测量湿蒸汽湿度的微波加热法。微波加热应用于湿度测量有四个显著的优点:一是微波加热中热量从水滴、水膜与蒸汽分子内部产生,不依赖于传导和对流等传热过程,且加热速度快;二是微波加热具有选择性,由于液态水的介电常数约为水蒸汽的介电常数的80倍,加热过程中水滴和水膜吸收更多的微波能量而气化,符合热力法湿度测量的要求;三是微波加热基本没有热惯性,一旦微波源切断加热即停止;四是加热过程中散失到外界的热量小。上述特性使微波加热法湿度探针具有加热段短、测量精度高的特点。给出了微波加热法测量湿度的原理、误差分析、初步设计的探针结构以及实验验证的结果。     

多孔介质快速干燥过程中热质耦合效应的研究

本文针对一维多孔介质的第一类边界条件,对高强度快速干燥条件下热质交换的普遍微分方程组进行求解。研究了高强度快速干燥过程中多孔介质内部传热传质之间的相互耦合现象以及初始边界条件的变化对热质传递的影响,为多孔介质内部温度场和湿度场的控制奠定理论基础。     

冻干猪主动脉过程中升华界面移动特性实验研究

利用微CT扫描技术对猪主动脉在冷冻干燥保存中升华过程进行观察,分析升华界面移动特性,并使用质构仪对猪主动脉冻干前后力学性能进行检测。结果表明:干燥过程中对物料底部进行加热,升华是在外表面和内表面同时进行的。升华界面随干燥时间推移不断向壁面中心靠近。升华刚开始物料干燥速率比较快,界面移动明显,随着干燥层增厚,传质阻力增大,升华速率减慢,界面移动变化较小。质构实验对力学性能检测结果显示血管经冷冻干燥后其弹性和耐压性等与新鲜猪主动脉相比基本得到保持。     

快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机理的研究

本文对快速干燥过程中多孔介质内部湿分迁移机制进行了实验研究和理论分析。实验本体是一台Ｘ－６５０扫描电子显微镜;实验样品分别为大蒜;胡萝卜和土豆片。提出了压力梯度作用下的毛细管通道内的挤压流动是高强度干燥过程中湿分迁移的主要机理并对单毛细管通道内的挤压流动进行了理论分析。     

在第三类边界条件下测定含湿多孔介质热湿迁移特性的方法

本文研究了含湿多孔介质表面和大气接触时湿分向空气中扩散的过程,在此基础上,提出了一种在第三类边界条件下同时测定含湿多孔体有效导温系数、质扩散系数和热质扩散系数的方法。本方法以电子分析天平作为主要测试手段,可避免瞬态测定含湿量场变化的困难。     

多组分气体在多孔介质中扩散过程的数值模拟

通过对已有的多组分气体在多孔介质中的扩散模型与实验结果对比,发现尘气模型(DGM)与实验结果吻合较好,并利用该模型对CH_4/O_2/N_2三元混合气体在不同孔径的多孔介质内扩散过程进行了数值模拟,分析了扩散与对流两种机理在有/无压差下对扩散通量的影响,对比分析了干燥和含水非饱和多孔介质中的扩散过程.结果表明在无压差的扩散过程中也存在对流;气体的扩散速度随孔径的减小先增大后减小;含水非饱和多孔介质中扩散速度减弱。     

蒸汽滴状冷凝液滴表面温度分布及演化

利用红外热成像技术研究了蒸汽滴状冷凝中液滴合并过程表面温度分布及演化机制,并基于此分析了不同尺寸液滴表面温度随传热通量变化的分布规律。实验结果表明:与蒸汽在微小液滴表面发生连续冷凝不同,液滴合并过程中蒸汽通过四个阶段实现在大液滴表面的周期性冷凝传热;其中,在液滴吸收蒸汽冷凝放热阶段和向壁面传热阶段之间存在一个平衡,高热通量时,蒸汽向液滴表面传热过程占主导,液滴表面温度随尺寸增加而升高;低热通量时,液滴向冷凝壁面传热过程占主导,液滴表面温度随尺寸增加而降低。液滴运动引起的蒸汽在大液滴表面直接冷凝过程为强化低压蒸汽冷凝传热提供了新思路。     

单颗种子导热系数的测定及传热过程实验研究

对于种子干燥方面的研究,大多是针对其宏观传热传质即干燥动力学方面。本文采用热成象技术对单颗蚕豆种子的传热过程进行了研究,用实验求解导热方程反问题的方法计算出不同含水率下单颗种子的导热系数,对种子在非稳态下内部温度场进行了测试与分析．研究结果表明,在含水率小于 ２０％时,其导热系数随着含水率的增加而增大,当含水率大于 ２５％时则表现出较强的非均质性和非稳态性。对单颗蚕豆种子内部温度场测定而得到的种子热剖面温度分布表明,种子内部存在温度梯度其热扩散具有均匀性,同时反映出种皮传热热阻的存在。这些结果对于深入研究种子内部的传热传质机理,具有重要的实际意义。     

谷物的红外辐射振动流化优化传热传质机理研究

在与工业设备相仿的螺旋提升红外辐射振动流化模拟干燥机与热风固定床中，研究了谷物玉米的干燥特性，分析了物料的干燥动力学的实验规律，阐明了红外辐射振动流化高效、优质优化传热传质的机理。     

蔬菜种子干燥中种皮的效应与优化传热传质机理

1前言含水率大的种子在贮存过程中极易发生劣变，使发芽力与发芽势降低山。种子干燥是一个复杂的传热传质过程，而且还涉及到生命力保存的问题。虽然种子的形态存有差异，但是种子的基本结构都是一致的。一般都由胚、胚乳和种皮三部分组成。种皮对种子具有保护与协调的功能，其透气性与透水性决定了种皮是种子与周围环境进行质量与能量交换的必经之路。为此本文综合种子的生物生理特性研究了蔬菜种子干燥中种皮的作用，并结合种皮的生物学功能探讨了优化传热传质的机理。2种皮对干燥的影响实验装置见文献［2］，采用在线测量的方法可连续检…     

撞击流中颗粒碰撞传热理论模型研究

建立了考虑颗粒接触面导热的颗粒碰撞传热模型,相应完善了气固两相撞击流理论模型,并对不同条件的撞击流干燥过程进行了模拟。计算结果与实验结果非常吻合,从而验证了所建模型的正确性。本文还分析了颗粒碰撞传热、加料方式以及喷嘴间距对撞击流干燥性能的影响规律。结果表明:在本文所涉及的撞击流干燥过程中,颗粒碰撞传热对干燥性能的影响并不明显;单边加料时颗粒物料的降水幅度及撞击流装置的干燥强度都明显大于双边加料的工况;喷嘴间距较大时,物料的降水幅度及装置的干燥强度均较大。     

利用热像与生理实验法研究种子的优化传热传质

本文运用工程热物理和种子生理学科交叉的研究方法，在辐射振动流化干燥装置中，对白菜种子的动、静态干燥进行了热象测试分析，并且同步进行了种子的生理实验研究．结果表明种子的临界干燥温度是干燥时间和含水率的函数，当含水率较低及干燥周期较短时，种子的临界干燥温度可以提高，为种子的优化传热传质提供了理论依据．     

加热方式对真空冷冻干燥过程的影响

以平板状饱和牛肉为对象，对不同供热方法下冷冻干燥过程的传热传质进行了数值计算与实验研究，分析比较了表面加热与微波加热两种供热方式对冻干过程的影响，为冻干过程中供热方式的选择提供了理论依据及分析方法。     

微小空间蒸发传热的可视化实验研究

微小结构中蒸发传热过程的研究对高性能传热设备如毛细蒸发器等的设计和性能的提高 有着重要作用,因此成为近年来国内外传热界的研究热点之一。接触角在微小结构蒸发传热过程中 是一个非常重要的概念,因此,本文主要针对接触角随热负荷的变化规律进行了可视化实验研究。 实验结果表明,接触角发生了明显的滞后现象;当加热功率较大时,接触角对加热功率的反应更为敏感蒸馏水－玻璃体系的接触角大于无水乙醇－玻璃体系的接触角。     

基于微元法的冻干过程模拟计算

为准确预测一次干燥时间,降低能耗,应用准稳态传热传质理论,在考虑干燥层传质能力对干燥速率影响的情况下,建立了基于微元法的传质控制模型。利用循环计算的方法,对模型进行了求解。计算结果表明:所建立的模型能准确地预测冻干过程,模拟值与实验值吻合良好。若对模型进一步完善和修正,对实际应用有一定的指导意义。     

循环床中气固两相局部传热传质规律的研究

本文对含湿颗粒在循环床中干燥过程的传热传质规律进行了实验研究。本文发展的一种利用双热电偶参考标定法，获得了气、固两相沿床高的局部温度。对气体表观流速，固体循环率，颗粒初始含湿量对传热传质的影响进行了分析和讨论。所获得的循环床中传热传质系数的实验关联式，可供干燥颗粒、造粒、粒面包裹等工业设计参考使用。