闪蒸喷雾冷却工质雾化性能研究进展

工质雾化性能是影响闪蒸喷雾冷却效率的重要因素,工质的物性、喷嘴结构及喷雾参数等都会影响工质雾化性能。文中针对不同物性工质(包括纯水、制冷剂、纳米流体等),不同喷嘴结构以及喷雾参数(包括喷雾周期、占空比、喷雾时间、喷雾倾角以及质量流量)等多方面因素对闪蒸喷雾冷却效果的影响进行了综述。

关于新型节能蒸汽空气预热器汽水系统的研究

垃圾焚烧锅炉、碱回收锅炉等设备通常配套蒸汽空气预热器,利用汽包抽汽、汽机抽汽加热一二次风。减少蒸汽的用量或者更少的消耗高参数蒸汽,可以提高机组的能效指标。空气预热器汽水系统通过采用多级闪蒸设计形式,逐步减小闪蒸汽的压力,实现分段换热,其中高参数蒸汽耗量只需占较小比例。此外汽机的低压抽汽由于压力很小,导致无法疏水回到除氧器。将疏水方向改至凝汽器,可以实现用低压蒸汽加热空气。

NaCl水溶液喷射闪蒸-掺混蒸发的实验研究

喷射闪蒸与热空气掺混蒸发(FME)结合是实现含盐废水深度脱盐的有效方法之一。本文搭建了喷射闪蒸-横流掺混蒸发实验系统,结合PIV和Malvern激光粒度仪对FME流场中液滴群的运动、蒸发特性开展了实验研究。实验中掺混风温为104.7~145.3℃、风速为10~17 m·s^(-1);液侧液滴初始盐质量分数为0~0.15,温度为20.0~132.0℃,喷射压力为0.5~1.2 MPa。FME中喷射闪蒸主要影响雾化破碎区,而掺混蒸发主要影响蒸发区。液滴群初始粒径随喷射压力或质量分数的提高趋于均匀,而随液滴温度的升高先趋于均匀而后均匀性变差。气液间的动量和能量交换主要发生在蒸发区内的水平方向;定义液滴沿水平方向截面平均速度为FME特征速度,该特征速度随掺混距离的增大先陡增后缓增,而在相同掺混距离处,该特征速度随掺混风温、风速或喷射压力的增大而增大;液滴群的Sauter平均直径沿掺混方向不断减小;增加掺混风温、提高掺混风速、增大喷射压力是强化FME蒸发的有效手段。根据实验结果计算了液滴群表面平均传热系数,并给出了该传热系数的实验关联式。在本文研究范围内,其计算值与实验值的主体误差在±20%之内。

导热油炉开停车要点及运行问题解决对策

导热油炉具有高温、低压、安全等优点,广泛应用于石化、制药、纺织等行业。导热油炉使用方便,控制简单,操作易上手,但其开工过程比较复杂,风险较多,处理不当则容易发生跑油、冒油事件。在使用过程中,导热油炉点炉、熄炉、升温、降温、联锁保护等均通过PLC系统自动控制,运行平稳,故障率低,但前期调试不到位,容易埋下隐患,影响导热油炉平稳、安全运行。结合工作实践,总结了导热油炉点炉、熄炉、调试要点及运行中的一些问题,并提出了有效的解决方案。

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1～15K；闪蒸室压力分别为20．4、30．2、47．4kPa；水膜厚度分别为100和300mm；循环水流量分别为0．028、0．056、0．083kg／s．实验结果表明：闪蒸换热系数的变化范围为60～140kW／（m^2·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％．

循环系统中闪蒸换热特性的实验研究

本文针对循环系统中闪蒸的换热特性进行了实验研究,通过可视化系统对闪蒸形态进行了记录和分析,并得出了换热系数与各影响参数之间关系的实验关联式。实验结果表明:当循环水流量为0．028 kg/s时,随着过热度的增大,换热系数变化较小,而循环水流量为0．056 kg/s和0．083 kg/s时,换热系数随过热度的增大而减小;同时发现换热系数随水膜厚度的增大而减小。可视化分析表明,闪蒸形态随闪蒸室内饱和压力的减小而变剧烈,闪蒸换热系数随之减小。

NaCl溶液静态闪蒸瞬态传热特性的实验研究

对NaCl溶液静态闪蒸过程的瞬态传热特性进行实验研究。实验中NaCl溶液质量分数为0~0.26,初始液膜高度为0.1~0.4 m,初始过热度为1.5~40℃。结果表明:在不同的闪蒸时期,过热度大小对瞬态传热系数的影响不同。闪蒸的前期瞬态传热系数随着过热度的增加而减小;在闪蒸后期开始阶段,瞬态传热系数随着过热度的增加而增大;在闪蒸后期末尾阶段,过热度对瞬态传热系数影响不明显。瞬态传热系数的峰值随着初始液膜高度和浓度的增大而减小。在实验范围内给出瞬态传热系数的实验关联式,与实验值吻合良好。在闪蒸过程中,瞬态传热系数的大小显著影响沸腾形态的变化规律。

密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法

在分析机理的基础上 ,对密闭腔内快速传热中壁面温度的软测量方法进行了研究 ,建立了快速传热中壁面温度软测量的模型 ,给出了模型的三种解法。通过实例结果表明 :采用软测量方法 ,选择变化缓慢的温度为二次变量 ,可以实现密闭腔内快速传热中壁面温度的测量 。

氯化锂溶液液滴真空闪蒸过程温度分布特性研究

除湿溶液再生是维持除湿过程持续进行的必备条件,其效率直接影响整个系统的性能。以常用除湿溶液氯化锂为研究对象,在理论分析其液滴闪蒸过程表面温度的变化基础上,进行了实验测试分析。实验结果表明,典型工况下,液滴中心温度和外表面温度变化趋势基本一致,但整个过程两者温度互有高低;绝对压力是影响闪蒸速度的核心因素,压力越低,闪蒸越强烈;在无辐射换热时,液滴初始温度对蒸发所能达到的最低温度影响较小,辐射热对液滴闪蒸过程蒸发强度和热量传递的影响较为显著,不容忽视;液滴闪蒸模型适应于无辐射热影响的绝热闪蒸过程,而兼有辐射热的闪蒸过程则需要对计算结果进行修正。

闪速炉反应塔炉壁温度场的数值解析

为了研究闪速炉反应塔壁面温度分布 ,采用数值模拟的方法建立了塔壁传热的数学模型 ,并得到壁面温度场的二维解析结果。反应塔上部及下部壁面温度分布均匀 ,挂渣稳定 ;水套冷却区域温度梯度大 ,局部炉衬温度变化剧烈 ,挂渣易受炉内影响而发生变化。

制冷剂瞬态闪蒸喷雾冷却研究进展

随着皮肤激光医学的高速发展,与之配合的表皮冷却技术日益重要,具有极大的市场应用前景。制冷剂瞬态闪蒸喷雾冷却(CSC)已经成为激光治疗血管性皮肤病的重要辅助冷却手段,可以有效减小黑色素吸收激光能量导致的表皮热损伤,从而提高入射激光能量、改善治疗效果。CSC涉及到低沸点高挥发性介质的闪蒸雾化、冷却表面沸腾相变传热等多相流与传热复杂科学问题,已有研究大部分是以实验的方式进行。本文从闪蒸喷雾机理、闪蒸喷雾特性、表面动态传热规律与传热强化4个方面对CSC在近二十年的研究进展进行综述,对比分析了典型研究方法与研究结果,并对其影响因素进行了探讨,使用更低沸点的新制冷剂与背压/距离耦合的喷雾新技术可以极大提高冷却能力。最后,指出了当前研究的难点以及后续研究方向。

气流干燥器设计中的加速区分段公式

本文分析了用分段积分法设计气流干燥器时要试差分段的原因,从气固两相热交换工作方程式出发,通过适当地近似处理、推导出了气流干燥器加速运动区的分段公式。在一般气流干燥条件下的恒速干燥带,可用本文提出的分段公式直接计算出每一小段的终点气体温度 ti,从而实现了加速区的分段,避免了分段过程的试差计算,且在允许的误差范围内,本法所分得的段数最少,从而减少了计算量,使分段积分法变得更为简捷,宜于手算。

真空闪蒸冷却换热机制及流量影响

通过对真空闪蒸冷却机理的分析,基于膜-渗透理论建立了以水为工质的真空闪蒸冷却换热模型,并利用实验研究和模型模拟相结合的方法,对闪蒸冷却的换热特性进行了研究。模型分析结果和实验结果误差小于10%,证明了所建模型的准确性。研究结果表明:液膜闪蒸换热在高热通量闪蒸冷却中占主导地位;随着工质流量的增加,闪蒸冷却换热性能提高;工质流量越小,液膜闪蒸换热所占份额越大,即工质闪蒸所带来的潜热利用率增加。研究结果为真空闪蒸冷却在航天热控方面的应用提供了理论基础。

新型喷嘴R404a闪蒸瞬态喷雾冷却传热特性

制冷剂闪蒸瞬态喷雾冷却在激光治疗血管性皮肤病手术中得到广泛应用,主要用于激光照射前选择性地冷却表皮。本文搭建了喷雾冷却实验台,设计不同长径比膨胀腔新型透明喷嘴,应用薄膜热电偶瞬态温度快速测量技术和杜哈梅尔定理计算方法对比分析了膨胀型喷嘴和传统直管型喷嘴应用低沸点的新型制冷剂R404a的闪蒸瞬态喷雾冷却表面动态传热特性。应用高速摄像仪和采用背光法对新型喷嘴膨胀腔内部制冷剂流动形态进行观察,发现制冷剂液体在膨胀腔内首先发生一次闪蒸破碎,剧烈相变产生大量气泡,可导致液滴温度在喷嘴内部大幅降低,而直管型喷嘴制冷剂只在喷嘴喷出后才形成闪蒸喷雾并降温。因此,膨胀腔型喷嘴比直管喷嘴具有更佳的冷却效果,能够产生更低的冷却温度,更高的热通量、传热系数和换热量。膨胀腔长径比是影响此类喷嘴喷雾冷却效果的关键因素,在长径比1:2时其冷却能力最强、有效冷却时间最长。

基于CFD的闪火环境中消防服传热机制模拟

为探索闪火环境中消防服对外界热量的阻隔作用,利用传热传质和计算流体动力学原理建立三维人体和服装传热模型。通过燃烧假人系统物理试验,建立并验证裸体假人三维传热模型的有效性,确定模拟火场参数,并用于单层和多层消防服三维传热模型的建立。结果表明,消防服的胸部至膝盖部分具有良好的热防护能力,而领口、袖口及脚口等服装开口部位,由于空气对流加剧了服装内部和外界的热量交换,致使其热防护性能显著降低。多层消防服系统的表面温度低于单层消防服,具有更好降低热传递的性能,且不易达到热解温度。

结合闪蒸循环的有机朗肯循环以提升循环性能研究

以提高热源利用率,提升有机朗肯循环(ORC)的做功能力为目标,该文构建一种ORC的新构型——结合闪蒸循环的有机朗肯循环(ORFC)和结合喷射-闪蒸循环的有机朗肯循环(EORFC)。新构型循环相当于在ORC基础上,增加闪蒸循环,构成ORC+闪蒸循环的叠加循环。新构型中,通过增加(或调节)工质流量,以调节加热过程中的传热窄点(位置),从而提高从热源的吸热量并提高循环的输出功。结果表明:新构型循环的优化工况得到延伸,循环性能得到提高;ORFC和EORFC优化工况下的净输出功比ORC分别提高16.13%和33.18%,二者的加热量和效率均高于ORC。

淀粉在旋转气流干燥器中的热量传递

在旋转气流干燥器中,取一物料环作微元体,根据热平衡原理,建立了计算热介质与颗粒固体间的给热系数数学表达式。由气、固两相在旋转运动中的相对滑移关联式,进行了努塞尔准数Nu、空塔气速表征的雷诺数Re、气固质量比B的关联。在作者开发的φ150mm实验设备中,用淀粉进行传热的正交实验研究,得到了颗粒尺寸、颗粒湿含量、给热系数随干燥管高度的分布曲线。用非线性回归方法得到的关联式为: Nu=-0.937+0.133Re^(0.622)-0.042Re^(-1.285)B^(-0.790) 122≤Re≤189 0.0170≤B≤0.

闪速炉反应塔壁面挂渣机理研究

分别对闪速炉反应塔镁铬砖炉衬、喷淋冷却和水套冷却的壁面挂渣情况建立一维稳态传热模型,分析反应塔壁面挂渣机理。

膛口流场一维简化非傅里叶传热模型

针对膛口流场复杂的传热现象提出一个简化的工程计算模型。根据该模型得出：在一定条件下，流场内存在非线性波传热模式，并把运动的膛口焰火球近似看成一个非线性波，所得计算结果与实验数据相符。

纳米熔盐传热储热分布均匀性研究

为研究纳米熔盐传热储热性能分布的均匀性,以二元硝酸盐为基盐、SiO2(30 nm)为纳米材料,采用高温熔融法制备纳米熔盐,在纳米熔盐不同位置处采集9个样品,对其传热储热性能进行表征。结果表明:样品SS6的比热最高,固态区比热比9个纳米熔盐样品的平均比热高11.69%,液态区比热比9个纳米熔盐样品的平均比热高12.62%;样品SS7的比热最低,固态区比热比9个纳米熔盐样品的平均比热低9.01%,液态区比热比9个纳米熔盐样品的平均比热低9.61%。样品SS6的熔化潜热最高,比9个纳米熔盐样品的平均熔化潜热高5.44%;样品SS7的熔化潜热最低,比9个纳米熔盐样品的平均熔化潜热低5.94%。样品SS6的导热系数最高,比9个纳米熔盐样品的平均导热系数高19.84%;样品SS1的导热系数最低,比9个纳米熔盐样品的平均导热系数低19.13%。不同位置搅拌强度的差异造成纳米熔盐中云核的尺寸、分布及聚集程度不同,是导致纳米熔盐传热储热性能存在较大不均匀性的原因。