水平管降膜换热器性能规律研究进展

水平管降膜换热器具有热质传递效率高、阻力小、结构简单等优点,被广泛应用于化工等传统领域及能源利用的节能减排领域。降膜换热器内部发生复杂的流动及传热传质相互耦合过程。介绍了实验及模拟研究手段的进展,综述了不同操作参数(气体温度、流向及流量,溶液流量、温度及浓度,内部媒介流量及温度等)与结构参数(管径、管间距等)对水平管降膜管间流型、液膜厚度与润湿性等流动特性的影响规律,以及对蒸发传热特性、吸收传热传质特性等换热器性能的影响规律,包括整体性能和局部微细特征,为水平管降膜换热器的性能优化提供理论支撑。指出在不同气流特征以及多因素相互作用下多维度的局部流动与传热传质性能的耦合影响规律以及强化换热手段会是水平管降膜换热器未来研究的重点方向。

微通道内气液磺化及其传质特性研究

以气相SO3作磺化剂,设计了合成十二烷基苯磺酸(DBSA)的气液微磺化系统。依据响应面法分析各因素间交互作用;通过高速摄像机对微通道内伴有磺化反应的气液两相流型进行表征,并测量液膜厚度;通过湍流扩散系数考察湍流对传质的影响,并以此计算液相传质系数和Hatta数。结果表明,微通道内伴有反应气液两相呈带波浪环状流,液膜平均厚度在90~160μm之间;增加液相流量会增大湍流扩散系数,从而增大传质系数。同时,传质系数会随十二烷基苯(DDB)转化率的增加而显著降低,表明随着反应的进行,特别是在反应后期,反应产物将严重阻碍传质过程;此外,Hatta数计算结果表明,其值均大于3,表明微通道中磺化反应仍然是一个快速但受扩散控制的反应。

水平井筒气液两相变质量流动流型转变的研究

井筒中的流动是管壁存在入流或出流的变质量流动。给定井筒气液流动条件 ,在应用机械模型预测我们感兴趣的参数之前 ,我们需要识别井筒中出现的流型。由于水平井筒和常规水平管中气液两相流动的相似和差别 ,可以预知常规水平管流的流型转换标准对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展。根据波的迅速成长机理 ,在Taitel和 Dukler的研究基础上 ,得到水平井筒分层流向非分层流流型转变的判别方法 ;通过对分散气泡进行受力分析 ,得到水平井筒分散泡状流向间歇流流型转变的判别方法 ;基于 Barner和 Brauner的研究给出水平井筒环空雾状流向间歇流流型转变的判别方法。从而得到一种判别水平井筒气液两相变质量流动

水平井筒变质量间歇流压降的理论与试验研究

间歇流是实际水平井筒气液两相流动中非常重要的一种流动形态。由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别 ,常规管流的压力计算方法对于水平井筒流动来说就需要进行修正和扩展。在常规水平管道间歇流动压降分析的基础上 ,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,考虑管壁入流或出流对压降的影响 ,得到一种新的水平井筒间歇流流型压降计算方法。同时 ,设计并建立了水平井筒流体流动模拟试验装置 ,在轴向为气液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的间歇流动压降试验研究 ,获得了大量试验数据 ,与理论计算结果吻合较好 ,表明该计算方法具有实际应用价值。

Marangoni效应与汽液传质过程

Marangoni效应与汽液传质过程介绍Marangoni效应对液体混合物流型的影响,同时指出其影响传质过程的机理。在概述国内外这一领域的研究动态和进展的基础上,提出了在Marangoni效应作用下传质过程的控制与操作以及设计和开发新传质元件的思路与策略。

水平井筒变质量环空流压降分析模型

在常规管道环空流流型压降分析的基础上 ,考虑管壁存在入流或出流对于环空流流型压降的影响 ,对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,得到水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降计算方法 .计算结果表明 :水平井筒气液两相变质量流动环空流流型的压降大于常规水平管道的压降 ;入流量越大 ,压降越大 ;管径越大 ,压降越小 ;要计算整个水平段压力分布 。

水平气液两相变质量分层流动模型

由于水平井筒和常规水平管道中气液两相流动的相似和差别 ,可以预知常规水平管流的流型转变机理及压降计算方法 ,对于井筒流动来说就需要进行修正或扩展 .根据气液两相界面波的迅速成长机理 ,考虑了管壁入流或出流的影响 ,得到水平井筒气液两相变质量流动分层流向非分层流流型转变的判别方法 .并对气、液两相分别应用质量守恒方程和动量守恒方程 ,考虑管壁存在入流或出流对于分层流流型压降的影响 ,得到水平井筒气液两相变质量流动分层流流型的压降计算方法 .

料仓中湿颗粒的卸料流型

基于离散单元法,构建湿颗粒料仓卸料模型,研究料仓卸料流型量化指标(MFI)与湿颗粒摩擦特性、料仓半顶角、料仓开口尺寸以及仓壁摩擦特性之间的相互关系,并与Jenike理论预测结果进行对比。结果表明:湿颗粒-壁面摩擦系数和料仓半顶角对MFI的影响很大,随着壁面摩擦系数或半顶角的增加,MFI值减小,卸料流型可由整体流变为中心流,该结果与Jenike理论预测结果一致;料仓开口尺寸、湿颗粒-颗粒摩擦系数、颗粒Bond数(Bo)和无因次含水量则对MFI的影响较小。

毫米通道内氯苯-水非均相体系混合效果研究

以氯苯-水体系为对象,研究了毫米通道内液液非均相流体在不同流速下的流动形态及其混合传质效果。通过对子弹流型、子弹单滴混合流型、三相并行流型的观察分析,以流动雷诺数、毛细数、韦伯数为评价参数,讨论了流体流动表面力与流型形成的关系。以混合传质前后水相中醋酸浓度的变化为分析依据,探究了流体流型、流速对液液非均相体系传质效率与总体积传质系数的影响。结果表明:界面张力是子弹流型、子弹单滴混合流型形成的主导控制力,流动惯性力则促进三相并流的产生;随着流速的增加和流型的转变,扩大了二相传质界面积,提高了混合过程的总体积传质系数和传质效率。

基于整体流型的粉体料仓设计分析

介绍了各种料仓流型,分析了影响料仓流型的因素,并应用到整体流料仓设计,在料斗形式、曲线、材料的选择以及改流体的设置上,作了详细的分析比较。

微通道内液-液两相流研究进展

从流型、传质和应用3个方面,介绍了近年来微通道内液-液两相流的研究进展。液-液两相流型研究内容主要有两部分,即流型的观察、流型谱图的绘制以及考察多种因素对流型的影响,但是具有普适性的流型谱图和流型转变线仍未提出。液-液两相传质研究方法包括实验研究和数值模拟两种,主要研究在液滴流、弹状流和平行流3种稳定流型下的传质过程;且相对于定性研究,定量的传质研究较少。对于微通道内液-液两相流应用研究,主要体现在萃取、材料合成、生物结晶等方面。此外,对今后微通道内液-液两相的流型、传质和应用研究进行了展望,指出需从实验与模拟计算相结合以及拓展微通道内液-液两相流的应用研究两个方面进行深入研究,推进其工业化进程。

石灰粉料筒仓的改进设计

针对石灰粉料极易在筒仓内结拱、形成空洞及断流的问题,结合石灰物料的特性,开发设计出与石灰粉料流动形态吻合的筒仓,并阐述了石灰粉料筒仓的基本设计方法,包括筒仓流型的选择、设计以及筒仓料斗的设计等。结合酸洗废水处理工程,制造了200 m3石灰粉料筒仓以配合完成石灰粉料的输送,并介绍了石灰筒仓的设计基本参数。

水平井筒气液两相变质量流动流型转变实验研究

在对水平井筒气、液两相变质量流动的流型转变进行了理论研究 ,在此基础上 ,设计并建立了流型转变实验装置 ,对水平井筒气、液两相变质量流动的流型转变进行了模拟实验研究。在轴向为气、液两相流动的前提下分别进行了上管壁单孔眼注入和下管壁单孔眼注入的流型转变实验研究 ,获得了大量的实验数据。根据实验数据修正了理论计算模型 。

水平井气液两相变质量流的流动规律研究

水平井井筒变质量流的流动规律是进行水平井产能预测、油井生产系统优化设计及动态分析的基础。从理论和实验两方面对水平井筒气液两相变质量流的流型判别与压降计算进行了探索性研究 ,建立了分层流、间歇流、分散泡状流和环雾流的流型判别模型以及分层流与间歇流的压降计算模型 ,并绘制了流型图。计算值与实验数据对比表明 ,分层流和间歇流模型与以空气和水为介质的实验结果具有良好的一致性 ,其压力梯度模型的计算值与实验测量值间的平均相对误差为 5 .3% ,大部分误差在 10 %以内 。

液相流动方式对波纹规整填料性能的影响

根据液相在波纹规整填料片上呈现渗流、膜状流等不同的流动方式,选择5种不同的波纹规整填料对其流体力学和传质性能进行研究,以探究液相在波纹片上的流动方式对波纹规整填料性能的影响。研究结果表明,液相呈渗流流动的泡沫碳化硅波纹规整填料(SCFP型)有利于液体横向扩散和液膜均匀分布,当液相喷淋密度和气相F因子均较小时,其压降最低,传质效率最高;液相主要呈渗流流动、兼有膜状流动的双层错孔丝网填料(DMⅢ型)有利于波纹片两侧液体交换,强化液体在流动过程中的扰动,其压降及传质性能略逊于SCFP型填料;液相主要呈膜状流动的BX型、DMⅠ型及DMⅡ型填料波纹片表面液膜较厚,横向扩散能力差,其传质效率低于SCFP型和DMⅢ型填料。研究揭示了依靠渗流作用的波纹规整填料具有较好的应用性能,为波纹规整填料的进一步发展开拓了新思路。

用密度波特征波速判定环空多相流流型的转变

钻井环空多相流流型判定目前主要依靠经验公式,存在着一定的误差。为此,考虑钻井液相湍动、脉动速度、虚拟质量力、斯托克斯力、相界面动量传递等因素,在双流体模型的基础上,建立了密度波特征波速判定环空多相流流型转变的模型,并利用小扰动线性法,通过编程计算求解。研究结果表明:(1)由所建模型计算的数据与前人密度波不稳定判断流型结果一致;(2)虚拟质量力对密度波特征波速判断流型的影响较大,随虚拟质量力系数增大,泡状流向弹状流转变的空隙率增大;(3)随井深增加,分散气相密度增大、气相与钻井液相相对密度增大、界面膜稳定性增强,分散气相液滴不易发生聚集,泡状流向弹状流转变空隙率增大;(4)密度波一次不稳定性导致分散气相从泡状流聚合为弹状流,密度波二次不稳定现象导致气相继续聚合,逐渐形成连续的气体环状,从而发生弹状流向环状流转变,密度波的二次不稳定现象多发生在井口环空段。结论认为,利用密度波特征波速来判定井筒流型转变是可行的。

地下水污染曝气修复技术进展

从曝气流型和组分反应传质两方面总结了地下水污染曝气修复技术的研究进展,提出已有研究在地下水流及土壤介质特性与曝气流型相互影响、脉冲曝气机理、曝气-抽提技术联用研究、生物降解作用等方面存在的问题,并探讨该技术未来可能的研究方向,指出该技术在技术改良、工程优化设计及机理研究三方面存在深入研究的空间,为进一步研究和应用推广提供参考依据。

水平与垂直流动对微电铸镀层均匀性的影响

利用有限元分析软件FLUENT对微电铸镀层均匀性进行了分析。对当物质传递成为金属沉积的控制步骤时,进行铸层均匀性的数值模拟,研究不同流动方式对均匀性的影响。模拟结果表明:当物质传递成为控制步骤时,增强对流—扩散虽然有利于物质传输,但均匀搅拌更有利于镀层均匀性;垂直流动相对于水平流动因离子到达阴极表面各处的传质阻力相同,故能有效改善镀层形貌的均匀性。

微通道内气液两相流行为研究进展

综述了微通道内的气液两相流行为及传质特性。在微通道内流型一般分为泡状流、弹状流、环状流和弹状-环状流,没有分层流。气液传质效率比常规尺度中的提高了2～3个数量级。讨论了气泡对气液两相流的影响及其生成、生长和聚并规律。介绍了微通道内气液两相流的计算机模拟结果。从实验、理论和数值模拟3个方面对微通道内气液两相流的研究和应用前景进行了展望。

气藏水平井携液临界流量计算

液滴在水平井筒中的受力情况与垂直井筒中截然不同,根据垂直井筒中质点力学分析获得的计算气井携液临界流量的Turner公式及其修正式不再适用于水平井。根据水平井筒内液滴质点分析理论,推导出水平气井的携液临界流量公式。与水平管气液两相流态机理计算得到的携液临界流量结果的对比结果表明,用质点分析理论计算得到的携液临界流量比气液两相流态机理计算结果要偏于乐观,且其流态正处于环状流和雾状流的过渡区。因此,在实际应用中,用质点分析理论计算的结果可根据生产井实际情况在一定范围内进行调整。