NaCl溶液静态闪蒸前后液膜浓度变化的实验研究

论文设计搭建了静态闪蒸实验台,对NaCl溶液静态闪蒸平衡时刻闪蒸腔剩余液膜浓度变化进行了实验研究。实验中,液膜初始浓度为0~0.26,液膜初始厚度为0.1~0.4 m,过热度为2~43℃。结果表明:剩余液膜浓度的变化是蒸发和蒸汽携带二者共同作用的结果;剩余液膜浓度随过热度的增大而增加,当过热度相同时,随液膜初始浓度和液膜初始厚度的增加而提高。浓缩比随过热度的增加而提高,随液膜初始浓度的增加呈现先增加后减小的趋势。     

NaCl溶液静态闪蒸泡沫层膨胀规律的实验研究

本文搭建了静态闪蒸实验台,对不同初始参数下NaCl溶液静态闪蒸过程中的泡沫层膨胀规律开展了初步地实验研究和理论分析。实验中,过热度为2.9~30 K,初始液膜厚度为0.1 m、0.2 m,溶液初始质量分数为0.2~0.25。实验结果表明;在较大的过热度或者较小的初始液膜厚底下,泡沫层膨胀开始较早,且膨胀较快;而溶液浓度对泡沫层膨胀规律几乎没有影响。此外,本文根据气泡生长理论和质量能量平衡建立并推导出了泡沫层膨胀规律计算模型,实现了对泡沫层高度随时间变化规律的计算,与实验结果吻合得较好。     

纯水循环闪蒸显热转化率的实验研究

循环闪蒸中初始液膜具有水平速度,使得循环闪蒸特性与静态闪蒸具有很大的不同。本文设计并搭建了循环闪蒸实验台,研究了在不同主循环流量(400,600,800,1000,1200 L·h~(-1))、闪蒸腔压力(7.4,12.3,19.9,31.2 kPa)和初始液膜高度(140~250。mm)下纯水循环闪蒸显热转化率随进口过热度的变化规律。实验结果表明,循环闪蒸显热转化率随着进口过热度先减小后增大。在同一过热度条件下,循环闪蒸显热转化率随着闪蒸腔压力的增大而增大,随着初始液膜高度增大而减小,随着主循环流量的增大而略有增大。     

NaCl溶液循环闪蒸的闪蒸速率实验研究

闪蒸是许多工业过程的关键技术,对闪蒸强度的研究具有重要意义。本文定义循环闪蒸速率为停留时间内不平衡分数的平均变化率,代表了单位停留时间内消耗的过热能量,反映了循环闪蒸过程中闪蒸进行的真实强度。并设计搭建了循环闪蒸实验台,对NaCl溶液循环闪蒸的闪蒸速率进行了实验研究。研究发现,循环闪蒸的闪蒸速率随循环流量和平衡压力的增大而增大;随初始液膜厚度和浓度的增大而减小;随过热度增大,闪蒸速率先迅速减小,然后逐渐增大最终趋于平缓。     

基于MPS方法的汽泡凝结数值模拟研究

采用移动粒子半隐式(MPS)方法对静止过冷水中单个汽泡的凝结现象进行了数值模拟,研究了不同初始压力和初始直径时饱和蒸汽汽泡凝结过程,获得了凝结过程中汽泡形状、当量直径和压力的变化规律;汽泡初始压力为0.1～0.5MPa,初始直径为2mm、3mm和5mm;过冷水压力为0.1MPa,温度为70℃。结果表明两相界面不存在压差时,凝结过程中汽泡始终保持球形,汽泡当量直径逐渐减小,压力近似不变;相界面存在压差时,凝结过程中汽泡从球形逐渐变为心形、半月形,汽泡当量直径和压力会出现周期性振荡,且初始压力越大振荡幅度越大。     

钠盐溶液真空闪蒸换热特性

基于闪蒸理论,搭建了真空闪蒸制冰的实验装置。选取无机盐氯化钠溶液、有机盐甲酸钠溶液和纯水进行真空闪蒸制冰实验,获得整个制冰和融冰周期内的图像和温变曲线,比较分析了盐溶液种类、浓度对整个真空闪蒸制冰过程换热特性的影响。结果表明:纯水闪蒸结束后形成固体冰,钠盐溶液闪蒸制取的冰成流态均匀分布;钠盐溶液结冰过程维持的成冰温度低于纯水的温度,溶液储冷能力更高,成冰速度更快;浓度越高,溶液结冰过程维持的成冰温度也越高,储冷能力下降,但融冰速度较快,浓度为5%的氯化钠溶液,成冰温度最低,储冷能力最高,浓度为20%的甲酸钠溶液,储冷能力最低。     

快速降压下Tween20 液滴真空闪蒸特性

为探究闪蒸喷雾冷却的微观机理, 设计并搭建了液滴悬挂式真空闪蒸实验装置, 利用可视化窗口探究Tween20 液滴闪蒸过程中的闪蒸特性及气泡生长机理. 液滴在快速降压过程中形态会经历气泡成核、气泡生长、伴随气泡生长、爆裂这四个阶段的变化, 并反复循环这一过程直至液滴稳定蒸发. 对于液滴温度的变化, 闪蒸室的终态压力起到了决定性的作用, 并且其终态温度随压力的升高明显上升. 同时通过液滴闪蒸过程形态图分析发现, 液滴在剧烈爆炸阶段其温度也发生明显下降; 在稳定蒸发阶段, 其温度也将开始稳定不变. 因此可知液滴的剧烈爆炸会带走其自身的大量热量. 而 Tween20 浓度对液滴温度的影响微乎其微, 但其会使液滴内气泡的初始成核时间发生明显滞后, 并抑制液滴内的气泡发生破裂.     

固体吸附条件下闪蒸实验特性

基于闪蒸理论,设计了一套吸附作用下真空制冰的实验装置。在不同的闪蒸压力下(270Pa、420Pa、820Pa),对有无吸附作用的真空闪蒸实验特性做了对比;通过改变吸附剂(沸石分子筛)的质量和载冷介质温度,探究最佳吸附条件。实验结果表明:与无吸附作用相比,有吸附剂时,温度和压力升高速度小,冰水混合状态持续时间长,有结晶现象发生时,压力曲线出现上升突变现象及平台区;初始压力越高,压力变化曲线的平台越明显,吸附效果越好;吸附率与吸附剂质量有关;随载冷温度下降,吸附效果下降,载冷温度过低不利于吸附。     

驻波情形的液体声光效应的理论与实验研究

模拟计算了液体声光衍射的贝塞尔函数,测量了不同质量分数NaCl溶液对激光的衍射效率和不同温度纯水对激光衍射的相对光强比,计算了不同质量分数NaCl溶液的声光相位延迟、声致折射率变化量幅值.结果表明:随着NaCl溶液质量分数的增加,声光衍射效率、相对光强比、声致折射率变化量幅值均不同程度下降,而温度对纯水的相对光强比影响很小.     

池水瞬态闪蒸时间的实验研究

实验研究了过热度、初始水温及水位高度对方腔内池水瞬态闪蒸时间的影响.实验条件为:水位高度40 mm、60mm、100 mm,初始水温36～88℃,过热度2.1～48℃.实验结果表明:过热度及水位高度是影响闪蒸时间的主要因素,过热度及水位高度越大,闪蒸时间越长;过热度相同时,初始水温对闪蒸时间的影响很小.通过对实验数据分析,拟合出瞬态闪蒸时间的计算关联式.     

初始条件对瞬态闪蒸过程的影响

实验研究了初始水温、过热度及水位高度对方腔内池水闪蒸瞬态过程的影响,利用可视化方法观察了闪蒸现象变化特点.实验条件为:水位高度40 mm.60 mm、100 mm、150 mm,初始水温50～88℃,过热度3～35℃.实验结果表明:初始水温一定,过热度越大,水温变化越快,闪蒸现象越剧烈;过热度一定,仞始水温变化对水温随时间的变化影响不大;水位高度增加液体温度下降速度减缓,闪蒸结束后液体温度越高.根据对实验数据的分析,拟合得出了瞬态闪蒸过程的特性关联式.     

真空环境液体排放过程的热动力学研究

实验研究了真空环境液体排放过程(特别是出口射流)的热动力学特征,分析了3种不同射流形态(连续液体射流、部分闪蒸射流和完全闪蒸射流)间的转换条件,发现基于气泡生长机制的Cleary模型低估了闪蒸所需过热度,较早预测了闪蒸射流的发生;而基于核化机制的Lamanna模型会高估闪蒸所需化学势差,预测的闪蒸发生晚于实验观测结果。闪蒸引起的流量壅塞效应对真空液体排放流量的影响依赖于初始过冷比RP,0=P_0/P_(sat)(T_0),除非初始过冷比远大于1,一般需要考虑闪蒸引起的实际排放流量变化,即明显低于不可压理论的估算结果。     

盐水溶液跨混合纤维素膜扩散机制的定量可视化实验研究

介绍了一种改进的高时空分辨率相移干涉仪,测量了不同浓度的NaCl溶液跨过5 μm孔径醋酸-硝酸混合纤维素膜进入去离子水的跨膜扩散过程。实验观察到NaCl溶液在膜-液界面附近的质量输运行为受膜结构的影响而表现出的特征:相对分散的浓度高值分布、均流传质现象、对流的快速纵向进行和横向扩散的缓慢发展等。实验计算得10.0 mg/mL、7.5 mg/mL、5.0mg/mL、2.5 mg/mL 和 1.0 mg/mL 的 NaCl 溶液跨膜传质系数分别为 3.0×10~(-6) m~2/s、8.5×10-7 m~2/s、7.8×10~(-7)m~2/s、2.9× 10~(-7)m~2/s和6.0×10~(-8)m~2/s。本实验结果可为跨膜扩散机理的研究提供参考。     

过热液滴闪蒸过程数学模型的建立与应用

本文以闪蒸蒸发机理的特殊性为出发点,基于过热液滴闪蒸所需热量由其内部过热能量提供这一理论基础,建立了全新的过热水滴闪蒸的现象学模型,使用MATLAB/Simulink进行求解,通过实验验证其有效性。经计算得出了闪蒸过程中液滴温度、直径、质量、蒸发速率和蒸发率的变化规律,并利用控制变量法,研究初始温度、闪蒸压力和液滴粒径对液滴温度变化、蒸发速率、蒸发率和闪蒸时间的影响,得出了具有代表性的结论。     

高压火焰传播临界初始半径的实验和理论研究

本文从实验和理论计算上对第一临界火焰初始半径和第二火焰临界初始半径进行了研究。由于第一临界火焰初始半径从实验中难以获得,本文测量了最小临界火焰半径来代替研究第一临界初始半径的规律。本文利用定压燃烧弹测量了1,3-丁二烯/氦气/氧气混合气在当量比0.8～1.5,初始压力最高1.5 MPa下的临界火焰初始半径,研究了当量比和压力对两种临界火焰初始半径及其对应的临界火焰拉伸率的影响,利用非线性模型给出了快速预测第一和第二临界火焰半径的方法。本文还利用火焰详细模型计算了理论临界火焰初始半径,并与实验结果进行了比较。利用详细模型研究了Zel’dovich数对于临界初始半径的影响。     

基于MPS方法的汽泡冷凝与融合特性研究

移动粒子半隐式（Moving Particle Semi-implicit,MPS）数值方法在追踪汽液相界面上较传统网格方法有很大优势,本研究基于MPS方法对过冷水中单个蒸汽泡的冷凝行为进行了数值模拟研究。计算结果与Kamei的实验结果符合较好并表明,汽泡冷凝寿命与汽泡初始尺寸呈近似线性关系,低过冷度下大汽泡的变形会加...     

量子真空计量标准中的非极性稀薄气体折射率测量研究

为进一步提高真空量值的复现性和准确性,最新研究采用量子技术实现对真空量值的测量与表征.该方法利用Fabry-Perot谐振腔实现腔内气体折射率的精密测量,并反演出气体密度,进而获得对应的真空量值,其中气体折射率的测量是影响真空量值准确性的关键.本文基于第一性原理,利用从头计算理论计算了在已知压力和温度条件下的氦气折射率,给出腔内气体压力与折射率关系的表达式,并利用基于Fabry-Perot激光谐振腔的真空测量装置,通过双腔谐振激光拍频精确测量了充气前后谐振激光频率的变化,测出了氦气折射率,并分析了测量不确定度.将理论计算值与实验测量值进行了对比分析,得出了制约准确度提高的主要因素,并提出了修正方法.     

磁绝缘线振荡器谐振腔的高频特性研究

 利用数值方法计算了磁绝缘线振荡器(MILO)主慢波结构谐振腔和扼流腔的谐振频率和场分布。结果表明：当主慢波结构腔内半径为4.6 cm,扼流腔内半径为4.2 cm，阴极半径为3 cm时，MILO工作在3.6~4.4 GHz频率范围，扼流片可以阻止微波功率向脉冲功率源泄漏，这有利于提高器件微波输出的功率；4.5~4.9GHz频段为慢波结构的阻带，微波在该频段截止。计算了C波段MILO开放腔的谐振频率，当模式分别为3π/8,π/2,5π/8,3π/4时，其谐振频率分别为3.18,3.76,4.00,4.11 GHz;并通过实验测出了开放腔的谐振频率,其相应的值分别为3.80,3.94,4.08.4.18 GHz, Q分别为194，143，231，468。数值计算的谐振频率与实验测出的频率基本一致。     

CH_4-CO_2混合气体水合物在NaCl溶液中生成过程

本实验着重研究了纯水、质量分数为3.4%和5.0%的NaCl溶液中,甲烷-二氧化碳混合气体水合物的生长速率以及气体在水合物相中分布规律。研究结果表明水合物生成过程中对甲烷和二氧化碳的吸收存在一定的选择性。二氧化碳在水合物晶核生长初期更容易被捕获,表明二氧化碳更易于占据水合物中大笼,同时有利于稳定水合物的晶体结构。NaCl的存在提高了水合物三相平衡压力,降低了水合物的气体消耗总量。随着溶液中初始盐浓度的提高,水合物生长初期对二氧化碳的选择性吸收得到了强化。表明溶液中NaCl浓度的上升提高了水合物晶核的不稳定性同时抑制了晶核生成。因此,NaCl对水合物的生长过程具有一定的抑制作用。     

热效应对克尔自锁模激光腔的影响

讨论了克尔透镜锁模激光腔中热效应对锁模的影响，用数值解法给出了存在热效应时腔中光斑半径随归一化功率的变化曲线。同时给出了存在热效应时光斑半径对归一化功率的相对敏感度参数。