微生物污垢对典型换热器传热影响研究

本文以电厂循环冷却塔塔底黏泥中分离纯化出的致垢微生物铁细菌为实验介质,利用污垢热阻动态模拟实验台,在恒定工况下(水温30℃,流速0.4 m·s-1),动态模拟了光管、缩放管、横纹管三种不锈钢典型换热器微生物污垢形成过程。在分析比较三种典型换热器传热性能的基础上,实验测试了三种换热器的污垢热阻,并对垢样成分进行了分析。结果表明:强化管(缩放管和横纹管)传热性能和抑垢能力优于光管,光管、缩放管和横纹管的污垢诱导期分别为;25 h、40 h和45 h,污垢热阻值为:6×10~(-4)m~2·K·W~(-1)、2×10~(-4)m~2·K·W~(-1)和3×10~(-4)m~2·K·W~(-1),由此表明三种换热管的传热和抑垢能力:缩放管横纹管光管。在铁细菌形成的污垢垢样成分分析中Fe元素含量最多,其次是C,表明循环冷却水中铁含量的多少是污垢形成的重要因素之一。     

基于降低污垢热阻的复合强化传热研究

复合强化传热的换热系数的增加通常要比单独使用其中的任何一种技术高,但过分增长的污垢热阻会轻而易举地将对流换热系数提高的效果加以抵消。将振动看作不仅仅意味着噪声与元件损坏的能量表达方式,就有可能利用流体诱导的传热元件振动扰动水流,提高对流换热系数;同时,用振动变形清除传热表面积垢,降低污垢热阻,从而形成一种复合强化传热的新方法。     

一种复杂非线性传热元件的传热及污垢特征

振动强化传热由于需要外部能量而未能工业应用,流体诱导振动不需要外部能量,却被作为换热器运行过程中的事故而严格防止。本文提出了一种新的传热元件,使流体诱导的振动既能够不断地进行,又不会导致元件的损坏。理论分析并实验研究了振动与传热特征,形成了利用流体诱导振动强化传热的新方法。     

多孔介质高强度传热传质的理论研究

提出了高强加热下含湿多孔介质传热传质新模型,模型包括的水分种类齐全、水分迁移机制全面,假设条件相对较少,考虑了非Fourier传热效应和非Fick传质效应,模型通过具体的含湿量分区分析得到简化。     

弧线管传热与污垢性能的实验研究

本研究先进行了弧线管的传热性能实验,得出了弧线管管内强制对流换热关联式。以硬度 800 mg/L的人工硬水作为工质,在流速 0.20 m/s,管外水浴温度 80℃和相同管内工质入口温度的条件下,进行了弧线管及其对应光管管内污垢的对比实验。结果表明,弧线管有良好的传热与阻垢两方面的综合性能。     

煤颗粒热解的传热传质分析

采用分布活化能模型及能量守恒方程对煤颗粒热解的传热传质过程建立数学模型,模型考虑煤热解的吸热效应及挥发分逸出时对流换热的影响.与有关煤粉和大颗粒煤热解的实验数据对比,对模型进行验证.针对煤颗粒的温度变化过程和煤热解过程进行数值分析,研究煤热解的吸热效应、挥发分气体逸出的对流效应、颗粒尺寸等参数的影响.     

降膜结晶过程传热传质简化积分模型模拟计算

本文在对降膜结晶分离过程进行传热传质分析的基础上,建立了简化数学模型。文中按时间先后次序分成若干时间流股,并对每一流股按随体坐标自上而下对传热和传质方程进方积分,其中利用稳态充分发展的传热传质公式计算局部、即时的结晶量,进一步将不同时间流股所得结晶量叠加即得到结晶在空间和时间上的分布。文中将计算结果与所作的实验结果进行了比较,二者吻合较好。最后利用本文的计算模型进一步对广泛的影响因素进行了研究,获得一系列有益的结果。     

天然气催化反应壁面传热传质的数值研究

应用二维数学模型研究天然气催化燃烧壁面反应及载体气固界面上热质传递与流动耦合的现象。通过改变载体通道入口混合气体(天然气与空气)的温度、质量分数及壁面上反应的条件来评价努塞尔数和舍伍德数。模拟结果表明,努塞尔数和舍伍德数并不单独取决于燃料质量分数及壁面条件,而取决于壁面的反应速率。模拟同时表明,进口的温度对通道壁面传质影响最大,其它影响较小。     

火灾时LPG储罐内传热传质过程分析

本文建立了火灾情况下LPG储罐内传热传质过程的数学模型,并对装有60％丙烷水平放置的圆柱形储罐在受热时储罐内的压力,储罐内介质的温度以及储罐壁温度的变化过程进行了模拟。计算结果表明在强烈受热时,储罐阀门打开后压力有可能攀升,包围蒸汽区的储罐壁温度最高可达600-700℃左右。计算结果和实验结果进行了对比,结果吻合良好。     

一种控温热管理器的传热传质分析

本文针对余热回收中控制热源温度的需求,提出了热管理器概念并研制开发了实验样机.本文建立了热管理器内部传热传质二维模型,研究其工作机理.模拟结果表明,不凝气具有有效的凝结换热阻隔作用.工况变化时,蒸汽覆盖段长度显著变化,而这一区域内饱和蒸汽温度变化很小,说明热管理器具有良好的控温性能.计算结果与实验数据吻合很好,验证了理论模型的正确性.     

中空纤维膜换热器传热传质性能的实验研究

中空纤维膜换热器可同时实现传质传热, 该换热器可应用于吸收式制冷系统以改善制冷性能. 为探究该膜换热器在溴化锂吸收式制冷系统的运行工况下的传热传质特性, 搭建中空纤维膜换热器性能测试实验台, 采用控制变量法探究在热侧不同入口溶液流速、温度下该换热器的传热量及膜通量变化规律特性. 结果表明: 在热流体其它参数保持不变的情况下, 中空纤维膜换热器热侧溶液的入口流速由3.05 m/s 增至3.30 m/s 时, 换热器总传热量与膜通量均随之加大, 增幅分别为16.0%和2.2%; 该膜换热器的总传热量在冷侧溶液与热侧溶液入口温差10°C 至15°C 内, 增幅达到18.9%, 而膜通量受膜两侧溶液的入口温差变化影响较小, 增幅仅3.1%. 研究表示: 温度的变化对中空纤维膜换热器的传热传质性能影响更为显著, 而流速的变化对水分子的运动影响较小.     

Mixed Convection Heat and Mass Transfer in a Micropolar Fluid with Soret and Dufour Effects

A mathematical model for the steady, mixed convection heat and mass transfer along a semi-infinite vertical plate embedded in a micropolar fluid in the presence of Soret and Dufour effects is presented. The non-linear governing equations and their associated boundary conditions are initially cast into dimensionless forms using local similarity transformations. The resulting system of equations is then solved numerically using the Keller-box method. The numerical results are compared and found to be in good agreement with previously published results as special cases of the present investigation. The non-dimensional velocity, microrotation, temperature and concentration profiles are displayed graphically for different values of coupling number, Soret and Dufour numbers. In addition, the skin-friction coefficient, the Nusselt number and Sherwood number are shown in a tabular form.     

磁流体热疗中热质传递耦合作用研究

为研究肿瘤磁流体热疗过程中温度梯度与浓度梯度间的耦合效应对磁微粒的弥散及肿瘤内传热的影响,本文根据非平衡热力学唯象定律建立了包含浓度场及温度场的耦合传热传质模型,以常数形式的热扩散系数表征温度梯度对传质过程的影响程度。通过有限元法求解,得到考虑双场耦合作用时肿瘤内的浓度分布和温度分布。模拟结果表明,与不考虑耦合效应的情...     

Theoretical and Experimental Heat and Mass Transfer Analysis for a Falling Film Outside a Grooved Tube

The heat and mass transfer from a grooved tube is investigated experimentally for a falling-film flow. The experiments are conducted on a helical trapezoidal grooved tube at three temperatures of the feeding water: 30°C, 35°C, and 40°C. The Reynolds number (Re) of the air ranges between 1,500 and 3,500. Nusselt number (Nu) is expressed as a function of the Prandtl number (Pr), Re for air (Re_a), Re for water (Re_w); Sherwood number (Sh) is expressed as a function of the Schmidt number (Sc), Re_a, and Re_w, and the correlation coefficients are determined.     

Numerical Investigation of Heat Transfer Characteristics of scCO2 Flowing in a Vertically-Upward Tube with High Mass Flux

In this work, the heat transfer characteristics of supercritical pressure CO₂ in vertical heating tube with 10 mm inner diameter under high mass flux were investigated by using an SST k-ω turbulent model. The influences of inlet temperature, heat flux, mass flux, buoyancy and flow acceleration on the heat transfer of supercritical pressure CO₂ were discussed. Our results show that the buoyancy and flow acceleration effect based on single phase fluid assumption fail to explain the current simulation results. Here, supercritical pseudo-boiling theory is introduced to deal with heat transfer of scCO₂. scCO₂ is treated to have a heterogeneous structure consisting of vapor-like fluid and liquid-like fluid. A physical model of scCO₂ heat transfer in vertical heating tube was established containing a gas-like layer near the wall and a liquid-like fluid layer. Detailed distribution of thermophysical properties and turbulence in radial direction show that scCO₂ heat transfer is greatly affected by the thickness of gas-like film, thermal properties of gas-like film and turbulent kinetic energy in the near-wall region. Buoyancy parameters Bu < 10⁻⁵, Bu* < 5.6 × 10⁻⁷ and flow acceleration parameter K_v < 3 × 10⁻⁶ in this paper, which indicate that buoyancy effect and flow acceleration effect has no influence on heat transfer of scCO₂ under high mass fluxes. This work successfully explains the heat transfer mechanism of supercritical fluid under high mass flux.     

多组分传质过程的Maxwell-Stefan方法模拟

为定量研究多组分系统在多孔介质内传质过程中组分之间的交互作用现象,本文基于Maxwell-Stefan模型对CH₄/Ar/H₂混合气体在单个直孔道内的纯扩散过程和C₂H₆/C₃H₈/N₂混合气体在活性炭上的吸附扩散过程进行了模拟,定量地描述和分析了多组分系统中组分之间在传质过程中的交互作用。研究表明:对于扩散过程,组分之间的交互作用表现为大分子对小分子的拖带;对于吸附过程,这种作用表现为强吸附质能够替代已被吸附在吸附剂表面的弱吸附质;主体扩散为主要的传质形式。     

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。     

非共沸工质R134a /R245fa的管内冷凝换热特性研究

为研究非共沸工质的冷凝换热特性,本文基于Nusselt理论,建立了竖直圆管内非共沸混合蒸汽的冷凝模型,研究了不同质量比例的R134a/R245fa在不同条件下的冷凝换热特性,结果表明:混合蒸汽质量比例不同,两种组分的露点温度不同,混合物的冷凝特性不同,低沸点组分的气-液相份额差是表征传质阻力的关键因素;混合蒸汽质量比例、质量流速、壁面温度、压力是影响非共沸混合工质冷凝换热的重要因素。     

热质双扩散与流固共轭传热及吸附的LBM模拟

采用格子Boltzmann方法,基于孔隙尺度,对填有均匀介质的复合方腔顶盖驱动双扩散混合对流及流固共轭传热、吸附进行数值模拟.在孔隙率ε=0.79,普朗特数Pr=0.7,格拉晓夫数Gr=10⁴和路易斯数Le=1.0时,就不同浮升力比（-100≤Br≤100）和吸附率常数（0.001≤k₁≤0.005）对方腔内部热质传输的影响进行比较.给出流线、等温线、等浓度线、平均努赛尔数Nu_av、舍伍德数Sh_av和吸附量等.结果表明Br通过改变介质所处流场的浓度分布影响吸附,而k₁的增加显著地提高吸附效率和吸附能力.