超临界CO_2在内螺纹管内换热特性研究

建立了外径为3 mm的内螺纹管三维实体模型,使用Fluent软件研究了在不同的进口雷诺数和操作压力下超临界二氧化碳在水平内螺纹管内的流动与传热特性。研究表明:不同截面局部换热系数和相同流体局部平均温度下的局部换热系数均随着冷却压力的增大而增大;相同流体局部平均温度下的局部换热系数随着进口雷诺数的增加而增大;不同冷却压力和进口雷诺数下,流体局部平均温度越接近超临界二氧化碳的临界点温度,局部换热系数也就越大。     

一种错列布孔型百叶窗翅片换热器的数值模拟

提出一种错列布孔型百叶窗翅片结构,通过CFD方法对其进行模拟计算,得到翅片的换热因子及阻力因子随雷诺数的变化规律,且通过试验和经验公式的方式分别进行了验证.将其与传统百叶窗结构的性能进行比较,结果发现:这种错列布孔结构的翅片在雷诺数150～400时,换热因子较传统百叶窗翅片提高了10％～24％,阻力因子提高了1％ ～2％,换热器的综合性能提高了9％ ～23％,错列布孔型百叶窗结构的综合性能优于传统百叶窗结构.计算结果为进一步研究高效百叶窗翅片换热器提供了参考依据.     

微/纳流控系统电渗流研究进展

简要介绍了微/纳流控系统中双电层和电渗流的基本原理、当前研究热点以及最新进展.从胶体界面理论出发,基于流体连续性模型和微纳米尺度流动的多物理场数值分析法,介绍了电渗流特性, 如焦耳热效应、 反离子效应、 表面电场调控双电层、双流体输运和周期电渗输运等电渗流控制方法.最后对电渗流测量作简要介绍.      

过硫酸盐氧化降解2,4-二硝基甲苯的光谱特征变化解析

随着人类活动不断增加,难降解有机物已成为污染地下水主要物质之一。贫营养、厌氧的地下水环境将加剧难降解有机物的长期风险。2,4-二硝基甲苯(2,4-DNT)作为难降解的硝基苯类物质,对其污染地下水修复治理一直是环境领域的难点和热点问题。目前,零价铁活化过硫酸盐高级氧化技术被用于修复地下水中2,4-DNT,具有较高的效率。为了更好地识别降解过程,一般采用质谱识别氧化降解的中间产物和降解产物以及生成的顺序,但无法有效的识别氧化降解过程中有机物官能团的变化顺序。因此,采用三维荧光技术、傅里叶红外光谱技术以及二维相关分析技术耦合识别过硫酸盐氧化体系中2,4-DNT的光谱变化及官能团转化顺序。结果表明,未出现荧光峰的2,4-DNT降解生成的具有荧光基团的新产物,反应初期荧光产物的生成主要是因苯环上硝基的变化,而苯环未受到破坏。通过对5个区域体积积分可知,随着反应进行苯环破裂,生成不饱和脂肪酸,类富里酸结构的产物不断被降解,而类腐殖质结构的产物后期逐渐被降解,导致区域Ⅱ和区域Ⅳ中积分的荧光强度占比不断增加,后期产物中的2,4-二氨基甲苯(2,4-DAT)含量不断增加,导致体系中的荧光不断增强,其来源于过量的Fe0还原2,4-DNT反应;红外吸收峰主要有3334,2844,2954,2357,2126,1643,1410,1110和700 cm^-1,表明产物中主要官能团有氨基、亚甲基、羧基、酚羟基及烯烃类等,但不同反应阶段的红外吸收峰差异性较小,表明氧化体系中苯环上甲基被氧化为羧基或酚羟基,硝基被还原转化为氨基,苯环破坏生成不饱和脂肪酸和烯烃类结构物质。通过对时间变化过程中水相的FTIR数据进行二维相关分析,发现同步谱图中出现了4个自相关峰,其位置为λ1/λ2=3334/3334,1643/1643,1015/1015和700/700,同时在λ1/λ2=1643/3334,1015/3334,700/3334,1015/1634,700/1634和700/1015处出现6个正相关交叉峰,且峰值均为正值,谱带强度变化方向一致,表明以上4种官能团均随时间变化而生成,转化/降解存在同步性;异步谱出现同步谱中相同位置的5个负相关交叉峰和1个正相关峰。结合同步异步谱交叉相关峰正负关系,可知光谱变化特征次序为:3334>1634>1015>700,故发现随着时间延长,2,4-DNT降解体系中基团出现的先后顺序:氨基>羧基>烯烃类>酚羟基。综上表明降解过程中苯环上的硝基先转化为-NH2,其次苯环上的甲基被氧化为-COOH,酚羟基和烯烃类应该是苯环结构破坏后的碳链转化。相关研究可为过硫酸盐高级氧化降解官能团变化及路径识别提供一定的依据。     

竖直管内超临界二氧化碳传热研究

本文对超临界压力下二氧化碳在竖直管内的对流换热进行了模拟研究,分析了超临界二氧化碳在临界点附近的物性变化,以及不同进口温度对换热系数的影响和换热系数与(火积)的关系。结果表明,在临界点附近,物性变化非常剧烈,尤其是比热容的变化最为明显;在较大雷诺数下,二氧化碳进口温度对微细管道换热系数的影响较小;不同截面处换热系数和(火积)的变化趋势一致。     

椭圆形百叶窗翅片传热强化数值分析

提出了一种新型椭圆形百叶窗翅片,采用CFD方法对其阻力特性及传热特性进行了模拟研究,并与传统矩形百叶窗翅片进行比较,分析了雷诺数对两种结构内流体的流动与传热性能的影响,同时对两种结构内流场与温度场的协同性也进行了研究。结果表明:新提出的椭圆形百叶窗翅片与矩形百叶窗翅片相比,阻力因子f降低了16%~20%,传热因子j提高了5%~7%,且雷诺数Re在225.7~451.3范围内,椭圆形翅片综合评价因子j/f1/3比矩形百叶窗翅片的提高了11%~15%,且椭圆形百叶窗翅片的速度与温度场的协同性优于矩形百叶窗翅片,椭圆形百叶窗翅片的综合换热性能高于矩形百叶窗翅片。     

L型混沌流道流动与传热特性的数值分析

采用周期性模型对L型混沌流道内流体流动与传热性能进行数值模拟,并与普通平直流道相对比,分析得到了两种流道内流体流场与温度场分布的细观信息,同时还讨论了不同Re数对混沌流道内流体传热与流动的影响。设计制作了测试流体流动性能的冷模试验装置,采用激光多普勒测速仪对L型混沌流道中流道内特殊点的速度进行测量,并将试验测量结果与数值模拟计算结果进行对比。结果标明:试验测量结果与数值模拟计算结果总体变化趋势基本一致,主流方向上速度相对误差最大为13.8%,在工程允许的误差范围之内,由此验证了数值模拟计算的可靠性。     

冷库用冷藏系统准双级压缩循环特性研究

针对冷库冷藏系统夏季高温环境下出现压缩机排气温度较高、制冷性能降低等问题,设计并搭建了冷藏制冷系统实验台,研究了不同库外环境温度下系统制冷性能。结果表明：在库外高温工况下,补气系统相较于不补气压缩机排气温度降低了16.9%～18.4%,制冷量上升了12.8%～17.2%,压缩机功率增加了5.57%～6.51%,系统COP提升了6.93%～10.01%。