油膜雾化工作过程的一种半经验数学模型──油膜雾化燃烧机理研究之四

在前人实验的基础上，对知塞顶面上油膜的流动形式、热力学状态、传热方式和 蒸发形态进行了详细的理论分析，否定了汽垫存在的可能性，进而建立了一种以突出 油膜动态行为为特点的油膜雾化工作过程的半经验数学模型。定量地分析了各种传热 方式在油膜蒸发和燃烧中的作用。计算值与实测值比较吻合。     

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。     

间接蒸发冷却的传热强化研究

本文对三种低肋扰流丝网强化结构进行了对比实验，实验揭示了各因素对传热效率的影响，并发现此结构具有良好的传热、传质、低流阻效果。     

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．     

单个水滴蒸发过冷过程的特性分析

为分析单个水滴在低温、低湿空气中的运动和蒸发特性,建立了描述整个传热传质及运动过程的数学模型,并通过对悬挂水滴的蒸发冷却实验验证了该模型的有效性.通过模拟计算获得了水滴温度、直径、速度和运动轨迹的变化规律,以及水滴初始参数和空气速度对制冰效率的影响.结果表明,水滴在某一喷射角度下,直径越小,同样的下落高度水滴水平飞行的距离越短,而相应的速度衰减则越快,同时水滴蒸发过冷所需的时间越短.另外,水滴初始温度越低和逆流空气速度越高,在很短的下落高度内,水滴就实现了过冷,而水滴直径的变化量随着初始水温和空气流速的增大而增大,因此对雾化水滴进行预冷却不仅可提高系统制冰效率,还能减少水滴的蒸发损失.     

横流式蒸发冷却器的热力分析

横流式蒸发冷却器中工艺水、喷淋水和冷却空气呈三维流动，基于逆流式的热质交换模型提出了一种准三维的计算方法，可有于设计或校核计算，定义了一系列无量纲参数，通过计算得到了横流式ε￣ＮＴＵ之间的关系线图；讨论了各种参数对其热力性能和ε￣ＮＴＵ关系的影响，所得结果可供蒸发式冷却器的计算和工程设计之用。     

水平管外降膜蒸发气水对流过程换热量数值模拟分析

对水平管外降膜蒸发气水对流过程进行了三维数值模拟.模拟了迎面风速分别为1.0、1.6、2.2 m/s以及喷淋密度从0.036 kg/(m·s)增加至0.084 kg/(m·s)工况下气水对流传热传质过程,计算了气水对流过程的平均换热系数与Sh.结果表明,研究工况范围内汽化换热量在总换热量中占比为71%～77%;同一迎面风速空气条件下,随着喷淋雷诺数的增加,Sh先增大后缓慢减小;迎面风速的增大可以显著提高传热传质效果.     

浸没燃烧蒸发过程单个气泡传热传质模型

浸没燃烧蒸发器是一种利用高温气体与低温液体直接接触传热的高效蒸发设备,其现有传热传质模型较为繁琐。该文从传质推动力角度出发建立了高温气泡在水中上升过程的传热传质模型,计算结果与文献报道的实验数据、模拟结果基本吻合。利用该模型计算可得出,浸没燃烧蒸发过程中,液体平衡温度随气体初始温度的升高或气泡内初始水蒸汽含量的增大而升高,接触时间在一定范围内的增加使得液体平衡温度随之降低,超出1 s后对液体平衡温度影响不大。     

纵槽管降膜蒸发传热性能研究

降膜蒸发是一种高效传热方式,本文以水为实验工质对纵槽管降膜蒸发传热性能进行了实验研究。在热通量q=13.2-56.52kW/㎡,液体周边进料流量 =0.419-1.112kg/m.s,传热温差△T=2.02-9.87℃下测量纵槽管传热系数,并与相同操作条件下的光管传热系数进行比较。结果表明：纵槽管强化传热效果在一定范围内随着管内雷诺数增大而增大;在热通量相同时,纵槽管的传热温差仅为光管的51%;纵槽管管外冷凝传热系数为光管的1.77倍,总传热系数为光管的2.14倍,强化效果显著。     

开式系统中水膜闪蒸换热特性的实验研究

针对开式系统中水膜闪蒸的换热特性进行了实验研究.实验参数选择如下:循环水过热度为1~15 K;闪蒸室压力分别为20.4、30.2、47.4 kPa;水膜厚度分别为100和300 mm;循环水流量分别为0.028、0.056、0.083 kg/s.实验结果表明:闪蒸换热系数的变化范围为60~140 kW/(m2.K),并随过热度的增大而减小,随闪蒸室内饱和压力的升高而增大,随水膜厚度的增大而减小.根据实验结果,基于闪蒸过程类似核态沸腾,给出了换热系数与各影响参数之间关系的实验关联式,与实验结果的误差小于27%.     

竖直壁面上的水膜流动

空气与湿表面液膜的热质交换过程普遍存在于空调设备或化工设备之中,对其交换机理的研究是提高设备热工性能的关键．本文通过建立竖直壁面液膜流动形状简化数学模型,较准确地反映了液膜流动和空气流动之间的相互作用关系．     

柴油机喷雾两相流蒸发混合的数学模型研究

提出了预测直喷式柴油机燃油喷雾蒸发和混合过程的数学模型.基于紊流射流的积分方法,在计及喷雾平均油滴直径和油滴分布指数随蒸发过程而变化的情况下,通过气相射流子模型和油滴蒸发子模型的有机结合,使柴油机喷雾两相流的计算大为简化.与复杂的密集喷雾模型相比,本模型的计算工作量很小,而两者的计算结果却符合较好.     

小型涡轴发动机点火供油控制规律

为提高涡轴发动机起动点火可靠性,对影响发动机起动点火时机、地面和空中起动点火成功的因素开展了分析研究;通过瞬时增大点火供油改善燃油雾化效果,在基于油气比点火供油的基础上,采用进口环境条件和燃油温度对起动点火进行修正;以点火时间为函数,采用步进式供油控制,逐步增大起动点火的供油量,增强发动机全包线起动点火的成功率.开展了...     

矩形沟槽细薄膜蒸发弯月面区流动特性的研究

本文针对矩形沟槽内细薄膜蒸发弯月面区的流动特性进行了研究。采用伽辽金方法获得了矩形沟槽内液相具有曲面界面边界条件压力分布的解析解。在给定条件下对矩形沟槽细薄膜蒸发弯月面区的压力分布和速度分布进行了计算分析,研究结果表明：减小接触角有助于提高矩形沟槽弯月面区的流动性能。本文的研究结果将为细薄膜蒸发机理的研究提供良好的参考。     

基于仿生结构对水平管降膜蒸发换热的模拟

水平管降膜蒸发器是广泛应用于海水淡化和化学工业等方面的换热设备。建立了三维数值模型,采用VOF(volume of fluid)方法结合UDF(user defined function)程序对水平管外降膜蒸发过程的换热特性进行了数值模拟研究,深入研究了光管和强化管针对不同管间距、喷淋密度、蒸发温度和管径对液膜厚度以及平均传热系数的影响。模拟结果表明：在相同条件下,强化管的平均传热系数要明显高于光管,可见基于仿生学原理优化换热表面结构能有效提高水平管外降膜蒸发的换热效率。光管和强化管的平均传热系数随着蒸发温度的升高都呈上升趋势,随喷淋密度的增加呈先上升后减少的趋势。光管和强化管的平均换热系数随管间距的增大而增大,随喷淋密度的增加呈先增加后减少的趋势;换热管的平均传热系数随着蒸发温度升高而升高,随喷淋密度的增加呈先上升后下降的趋势。     

CPL蒸发器多孔芯传热传质特性的数值模拟

对不同热流密度下CPL蒸发器多孔芯内相变工质的流动与传热特性进行了数值计算研究．计算所采用的是加入了非饱和传热传质段的三层数学模型．计算结果表明,多孔芯内液相含量的变化十分明显,为将多孔芯的汽液相变区处理为非饱和多孔区提供了充分依据．当热流密度增加时,非饱和区域的厚度开始变薄,且在热流增大到一定程度后,干饱和区域的出现对整个多孔芯的传热传质产生了较大影响．     

液相粘性对载气蒸发传热性能影响的研究

载气蒸发是在饱和液体中引入一种惰性气体,它成为汽比中心,使液体的汽化由加热壁面转移到气－液相界面上。载气的引入,降低了壁面液体过热度,同时也强化了传热。本文以空气－水和空气－ＣＭＣ水溶液两种物系,在 φ２５ ｍｍｘ２．５ ｍｍ,长３００ ｍｍ的短垂直管中,在气泡区进行了载气蒸发过程的传热研究,并对载气蒸发的传热机理进行了分析,提出了关联加热管内平均传热膜系数的方程式。