河床沉积物竖管试验求参方法应用与评价

利用和田河干流下游河段河床沉积物竖管试验数据,开展不同竖管试验求参方法的应用与评价工作,选取HTST01试验点进行垂向渗透试验,选取HTST02试验点分别进行水平方向渗透试验和垂向渗透试验,分析传统计算法的渗透系数取值合理性以及其与直线图解法计算结果之间的差异。结果表明:传统计算法获取的各试验工况渗透系数近似服从具有一定偏度和峰度的非标准正态分布,均具有中等变异性;采用算术平均值进行参数取值具有一定的合理性和适用性,而采用随机计算值时参数取值的误差大小具有偶然性和不确定性。直线图解法能够有效避免随机误差的产生,但其获取的计算结果与传统计算法的算术平均值存在一定差异,其相对误差平均值为10.59%,最大相对误差值超过27.00%。在竖管试验应用过程中,不应忽视计算方法求参取值合理性的影响。

基于竖管法的轻非水相液体毛细上升特性研究

被称为“工业血液”的轻非水相液体(LNAPL)及其衍生物在开采、生产、运输过程中所产生的污染已经成为常见的污染物,目前诸多学者对LNAPL污染进行了广泛研究,但对于LNAPL在土壤中的迁移及毛细作用研究尚不充分。本次试验的目的是通过室内模拟试验分析不同竖管直径条件下LNAPL在不同介质中的毛细上升规律,为研究LNAPL对地下水污染提供一定的理论依据。结果表明:影响毛细上升高度的因素大小依次为:溶液>介质>竖管直径;竖管直径与最大毛细上升高度并不是完全成比例关系,并且对毛细上升高度的影响相对较小;水与柴油在不同介质中毛细上升高度、毛细上升速率变化趋势基本一致,但是具体数值上存在差异,柴油的最大毛细上升高度与水相比降低了40%~50%,柴油的最大毛细上升速率与水相比降低30%~50%。这些特征都能够较好地体现LNAPL在不同介质中的毛细上升规律,在认识LNAPL对地下水的污染以及污染土地修复方面具有重要意义。

竖管灌水器入渗特性影响因素分析

竖管灌水器是一种用于地下灌溉系统的新型灌水器,本文研究影响竖管灌水器入渗特性的四个因素:压力水头、竖管灌水器直径、土壤初始含水率和土壤容重等,为了研究这些因素对粉质壤土累积入渗量的影响程度,采用正交试验安排试验方案;而对于砂质壤土主要研究压力水头和竖管灌水器直径对累积入渗量的影响。根据竖管灌水器入渗试验结果,采用灰色关联度分析对影响粉质壤土累积入渗量的影响因素进行关联度计算,表明压力水头对入渗量的影响起主导作用,其次依次为竖管灌水器直径、土壤初始含水率、土壤容重;砂质壤土试验结果表明:压力水头和竖管灌水器直径与累积入渗量呈正相关关系,但随着压力水头和竖管灌水器直径的增大,累积入渗量的增大幅度减小。这一研究结果对进一步研究竖管灌水器入渗规律具有重要意义。

竖管渗流降膜蒸发式冷凝器传热特性分析

为研究竖管渗流降膜蒸发式冷凝器,通过仿真和实验相结合的手段,探究了冷凝器单管在不同管外温度、空气雷诺数与液体雷诺数等多工况下的传热特性。结合此前研究中存在的问题,合理选择了物理模型与边界条件,获得了降膜过程的轴向温度、热通量分布等并对径向位置进行了时间序列分析。结果表明逆向通风传热效果优于顺向通风,但易加剧管段下部液膜不稳定甚至出现干壁。通过时间序列分析发现干壁区域会被液膜快速覆盖,因此短暂干壁对整体传热影响并不十分明显,仍需注意逆向通风强度过高会对管子下部液膜的稳定性造成显著影响,本文工况下推荐单管空气雷诺数不宜超过3500。此外,测试结果显示本文单管传热量约为2200W,与模拟结果相差6.7%,单管综合传热系数为1400W/(m^(2)·K)左右。

多因素影响下竖管地下灌溉入渗特性分析

为了研究压力水头、竖管直径、土壤初始含水率、土壤容重和入渗时间等5个因素对竖管地下灌溉入渗特性的影响。采用正交试验设计共安排了10组试验（9组试验,1组验证试验）,利用竖管地下灌溉室内试验装置测定7 h内累积入渗量,构建累积入渗量与5个因素之间的量化关系式,量化关系式相关系数为0.98,决定系数大于0.99,表明该式可客观反映各因素与累积入渗量之间的关系。累积入渗量与压力水头、竖管直径和入渗时间呈显著性正相关,与土壤初始含水率和容重呈负相关。根据这一量化关系式得到入渗流量的表达式,入渗流量开始较大,为1.93-5.92 L/h,逐渐减小,经过5-6 h后趋于稳定,稳定入渗流量为0.08-0.25 L/h;用敏感性分析和相关系数分析各因素对入渗流量的影响,结果表明：压力水头是影响流量的主要因素,其次为竖管直径、容重和初始含水率;入渗流量与压力水头和竖管直径呈极显著性正相关,与土壤初始含水率、土壤容重和入渗时间呈负相关。这一结果对进一步研究竖管地下灌溉管网系统水力特性和技术要素具有重要意义。

地下灌竖管灌水器直径压力对土壤水入渗特性的影响

研究竖管灌水器地下灌溉条件下,土壤质地、压力水头和竖管直径对土壤水分入渗特性的影响。选用粉质壤土和砂质壤土2种土壤,在0.5、1.0、1.5、2.0、2.5和3.0 m压力水头,以及竖管直径为4、8、12和16 mm条件下,测定5 h内土壤水分累计入渗量,并应用Philip公式对入渗过程进行拟合,计算入渗流量。结果表明,不同土壤质地下,累计入渗量均随压力水头增加而增加,但质地越重,累计入渗量越小,压力水头在入渗初期对累计入渗量影响较大,随入渗时间延长,其影响程度减弱。入渗流量开始较大,逐渐减小,入渗流量趋于稳定的时间过程较长。当压力水头为0.5-3 m,灌水器稳定入渗流量为0.53-1.25 L/h。土壤水分累计入渗量变化随竖管直径增大而减小,逐渐趋于稳定。基于竖管直径构建了累计入渗量估算模型,经验证,模型决定系数大于0.99,表明模型的可行性。研究可为竖管地下灌溉管网系统设计及应用提供参考。

竖管内溴化锂溶液降膜发生实验研究

针对气体类低品位热源驱动的溴化锂溶液吸收式制冷而提出采用竖管内降膜的发生器,其特点是溴化锂溶液薄液膜在竖管内由上而下流动,气体热源在管外部加热。通过实验得到降膜发生传热系数、放气范围、冷剂蒸汽产量与流量、热流密度的变化特性。实验结果表明:层流降膜时(Re<500),传热系数随Re增大而减小,随热流密度增加而显著增大。回归分析得到层流降膜的传热系数关系式:h=14009.87qw 0.0764 Re-0.5391。

浅埋竖管换热器地热源热泵夏季供冷试验研究

介绍了根据浅埋竖管换热器地热源热泵冬季测试结果 ,在夏季试验中对试验装置及实验方法的改进 ,测试了夏季定水量 ( 63天 )的运行效果和变水量运行时各性能指标的变化。采用系统能量平衡结合热传导方程建立的地下竖埋套管管群换热器传热模型和过渡季大地温度场模拟 。

多效竖管降膜蒸发太阳能海水淡化装置性能研究

设计一种由平板太阳集热器和海水淡化单元组成的多效同轴竖管降膜蒸发式太阳能海水淡化装置。研究装置的能量流动情况,并在实际天气条件下对装置进行性能测试,给出该装置的产水量和运行温度随运行时间、辐照度的变化曲线。结果表明,装置在实际天气条件下,日产水量最高达到9.92 kg,最大产水速率为2.0 kg/h,是一种理想的太阳能海水淡化器。

竖管降膜蒸发器内液体分布器的研究进展

对小型竖管降膜蒸发器和大型竖管降膜蒸发器内液体分布器的型式、特点和应用作了介绍,分析了液体分布器的研究现状。报道了可调齿缝型液体分布器、伞板型液体分布器、再分布型布膜器、多层喷淋盘式分布器、管外多层淋降式分布器等液体分布器的新型式,进而给出了液体分布器的选择原则,并对液体分布器的研究前景和面临的问题作了展望。

竖管降膜蒸发器的性能研究

为了给竖管降膜蒸发器的设计提供依据,对降膜蒸发器的总传热系数的计算进行了讨论。分析了采用螺旋型分布器时的压力降。通过实验对所确定的公式及算图进行了验证。

不同竖管布置方式下的坡地喷灌水滴直径分布

以雨鸟LF1200型喷头为研究对象,在室内无风条件下,应用视频雨滴谱仪分别监测了竖管铅直和垂直于坡面2种布置方式在不同坡度下的水滴直径和速度等信息,对比分析了不同竖管布置方式下水滴平均直径及水滴频率沿射程的分布差异,探讨了水滴速度和水滴直径之间的关系,结果表明:竖管垂直于坡面布置下水滴平均直径沿射程的增大趋势更为稳定,相同测点在不同坡度下的水滴平均直径沿射程的差异变化不明显;竖管垂直于坡面布置时,各坡度下的水滴速度随直径的增大趋势更为接近,且水滴速度与直径的对数相关性更好;竖管垂直于坡面布置不仅能降低喷头附近的水滴蒸发损失,还能在一定程度上改善喷灌质量。研究结果可为坡地喷灌系统设计提供参考。

基于竖管降膜的多效太阳能苦咸水蒸馏器设计及性能分析

工业化太阳能苦咸水淡化系统对基础设施要求高,无法满足当前缺水地区小型分布式淡水制备的需求。针对上述问题,该研究提出一种新型基于竖管降膜的多效太阳能苦咸水蒸馏器,其具有液膜蒸发、多效运行、传热热阻小、热能利用效率高等特点。基于封闭小空间内蒸发冷凝机理,分析装置内水蒸气传热传质过程,基于此,分别测试定输入功率运行工况下,一效、二效、三效和四效蒸馏器的产水速率、蒸发温度和冷凝温度的变化规律,研究不同效数对装置单位能耗产水率l和性能系数(Gain Output Ratio,GOR)等的影响,分析多效太阳能苦咸水蒸馏器的投资回收周期等经济评估参数。结果表明,装置单位能耗产水率、产水速率和性能系数均随运行效数的增加而增大,当输入电功率为200 W时,四效苦咸水蒸馏器达到稳态运行时单位能耗产水率和产水速率分别为1.45 g/kJ、1.039 kg/h,分别比三效蒸馏器增加36.80%、35.88%,四效苦咸水蒸馏器运行温度为83.76℃,蒸发冷凝总温差为19.07℃,性能系数达到3.36,投资成本回收周期约为5.69 a,具有较好的分布式制水应用前景。

竖管-叶片式表面张力管理装置的设计与分析

介绍了一种推进剂管理装置(PMD),竖管-叶片式表面张力管理装置的方案和结构,讨论了该管理装置设计中的竖管、叶片和收集通道的设计等方面问题,并通过对该管理装置性能进行设计分析和计算,验证了该管理装置蓄留和供应推进剂的性能。

LiBr溶液高温竖管降膜吸收过程的实验研究

针对吸收式太阳能海水淡化系统,设计了一套竖管降膜吸收实验装置,以溴化锂溶液为工质对装置进行了实验研究.通过改变水和溶液温度、喷淋量及溶液的浓度,测试了不同工况下系统的运行情况.得出溶液具有较好吸收率的基本条件,给出了系统最佳运行的参数范围.实验表明,在运行压力达到10 kPa和溶液浓度为50%左右的情况下,当被吸收水的温度高于30℃时.溶液已有较好的吸收速率,此时热源的温度仅为45℃～55℃,这十分有利于太阳能集热系统发挥供热效率.

竖管地表滴灌下风沙土稳定入渗率与湿润体估算模型

为了量化解决竖管地表滴灌过程中滴头流量与竖管结构参数(竖管直径和竖管埋深)、土壤湿润体与植物根系的匹配问题,该研究通过12组竖管内积水(2 cm水头)入渗试验(9组率定,3组验证),测定不同竖管直径(8.8、10.6、12.6、14.2 cm)和竖管埋深(15、20、25 cm)条件下风沙土累积入渗量变化过程,并采用Philip入渗模型拟合。结果表明:竖管直径一定时,稳渗率随埋深的增大而减小,竖管埋深一定时,稳渗率随管径的增大而增大,稳渗率与竖管直径和竖管埋深之间符合幂函数关系(决定系数R2>0.99),幂函数指数分别为2.01和-0.64。利用所建稳定入渗率估算式确定与竖管结构参数相匹配的滴头流量(保证竖管内无积水),设计9组竖管地表滴灌室内试验(7组率定,2组验证),观测不同滴头流量(0.9、1.2、1.5 L/h)、竖管直径(10.6、12.6、14.2 cm)和竖管埋深(15、20、25 cm)条件下风沙土湿润锋运移过程,并进行幂函数拟合,发现滴头流量对垂直向下湿润锋运移距离显著,滴头流量越大,垂直向下湿润锋运移距离越大,而水平方向和垂直向上湿润锋运移距离差异较小;在3个方向上湿润锋运移距离均随竖管直径的增大而减少;随竖管埋深增加,垂直向上和垂直向下湿润锋运移距离均有所减小,但水平方向湿润锋运移距离变化很小。确定了灌溉水到达竖管底孔所需时间计算式,在此基础上,构建了包括滴头流量、竖管直径、竖管埋深和灌水时间在内的竖管地表滴灌湿润体预测模型,验证所建模型的可靠性,平均绝对误差和均方根误差平均值分别为0.74和0.92 cm,纳什效率系数均大于0.91,说明预测效果良好。该研究所建稳定入渗率和湿润体预测模型对于竖管地表滴灌优化设计具有重要意义。

竖管地下灌溉粉质壤土入渗湿润体的试验研究

竖管灌水器是一种在低压(0.6~2.0m)状况下对作物进行根部地下灌溉的新型灌水技术的核心部件。为了研究该灌水器在不同影响因素不同组合情况下湿润体特征参数值的变化,为竖管灌水器的进一步研究提供借鉴。试验采用正交试验设计安排了9组试验对压力水头、土壤初始含水率、竖管灌水器的竖管直径和土壤容重(每个因素取3个水平)4个因素进行了室内试验研究。入渗试验7h之后获得的结果表明:湿润体的湿润半径大小排序为Y负≥X≥Y正,湿润体的含水率分布在水平方向呈现为圆形扩散,而竖直方向呈现为椭圆形扩散,表明重力对水分入渗有一定的影响。竖管地下灌溉湿润体平均含水率变化范围为7.5%~33.3%,能够更好地满足不同作物的需水要求。

竖管降膜蒸发器多层喷淋盘式分布器的流量计算

为了为应用于竖管降膜蒸发器的多层喷淋盘式分布器的结构设计提供理论依据,对该分布器的流量计算公式进行了推导。多层喷淋盘式分布器的流量计算应按薄壁孔口出流和管嘴出流2种情况分别处理。给出了相应的计算公式,并进行了分析。以此为依据可确定各分布盘上筛孔的直径,给出了计算方法。用此方法对分布器进行了设计,进而通过实验验证了其精确性。

沟槽竖管蒸发式冷凝器的开发与效果分析

通过对热阻的分析得知,对蒸发式冷凝器进行强化传热的主要方法是控制和减小管外水膜热阻和管内冷凝热阻,在此基础上提出了沟槽竖管这一新型换热元件;通过数值模拟证明了竖直管可以有效改善水膜分布;理论计算的结果表明开设沟槽管内冷凝换热系数是原来的3.01倍。

竖管地表滴灌与普通地表滴灌土壤水分运移特性对比试验研究

为探究竖管地表滴灌和普通地表滴灌土壤水分运动规律及区别,在室外同步进行2种滴灌模式下风沙土入渗和蒸发试验,对比分析了土壤水分分布、蒸发规律和土壤湿润锋运移特性。结果表明:(1)灌水量为2 L,2种滴灌模式下,随着滴头流量的增大,湿润体体积和灌水均匀度逐渐减小,湿润体含水率平均值逐渐增大,当滴头流量一定,竖管地表滴灌的湿润体体积大于普通地表滴灌,而灌水均匀系数小于普通地表滴灌;(2)不同滴头流量处理(0.3,0.4,0.6 L/h)蒸发7天结束后,普通地表滴灌土壤蒸发量分别占灌水量的32.5%,35.0%和40.0%,而竖管地表滴灌土壤蒸发量仅占灌水量的22.5%,说明竖管地表滴灌对土壤蒸发有明显的抑制作用;(3)相同灌水量(2 L)时,普通地表滴灌水平和垂直湿润锋运移距离均随滴头流量的增大而略有减小,竖管地表滴灌垂直向下湿润锋运移规律与普通地表滴灌相同,而水平和垂直向上方向运移规律相反;随着时间的延长,普通地表滴灌与竖管地表滴灌水平和垂直方向湿润锋比值均呈不断减小趋势,最后趋于稳定;(4)构建了包括滴头流量和灌水时间在内的普通地表滴灌湿润锋运移距离经验公式,验证所建经验公式的可靠性,均方根误差介于0.24~0.27 cm,纳什效率系数均大于0.985。研究结果可为竖管地表滴灌技术应用提供理论参考。