水平表面结霜过程的实验研究

对水平表面在低温高湿条件下结霜过程进行实验研究,分析了冷面温度、湿空气温度和表面特性等因素对水珠冻结和霜层生长的影响。结果表明:冷面温度越低,过冷水珠冻结时间越短、冻结直径越小;在湿空气温度与冷面温度温差相等的条件下,湿空气温度越低,过冷水珠冻结时间越短、冻结直径越小;疏水表面上过冷水珠的冻结时间比裸铝表面晚。冷面温度越低,湿空气流速越快,则霜层生长越快。

波纹表面结霜的实验研究

结霜工况下,换热器翅片表面结霜会增大换热热阻,堵塞空气流道。在低温高湿条件下对波纹表面的结霜过程进行了实验研究,分析了冷面温度、湿空气流速及波纹结构等因素对波纹表面冷凝水珠冻结和霜层生长的影响。结果表明:冷面温度越低,冻结的冷凝水珠越小,冻结时间也越短;冷面温度越低或湿空气流速越快,霜层生长越快;在相同的实验条件下,波纹表面上霜层的高度比平直表面的低。

疏水表面结霜初期液滴生长的理论分析

研究了自然对流条件下疏水表面结霜初期冷凝液滴的生长过程,建立了考虑不凝气影响的液滴传热及生长模型,分析了表面接触角和冷面温度对液滴生长的影响。结果表明,液滴生长过程中的主要热阻为液滴内部导热热阻和相界面热阻,随着表面接触角的增大,这两个主要热阻均增大,因此表面疏水性越好,液滴生长越缓慢;而由于冷凝传热温差随冷面温度降低而增大,因此冷面温度越低,液滴生长越快。

大颗粒在循环床密相区运动规律的可视化研究

在用循环流化床焚烧原生垃圾时,密相区中大尺寸的不可燃物质较多,为了维持正常运行,需要采取有效排渣措施,及时地将这些不可燃物排出,因此需要对大且不可燃物在密相区中的运动规律进行研究。该文设计了一种利用可视化拍摄示踪颗粒运动轨迹,通过图象处理后利用大量统计示踪颗粒位置信息得到颗粒位置概率分布的方法。在建立冷态实验台的基础上,通过实验证明这种方法的可行性。同时发现,当流化风速较高(如2.23m/s时)时,密度较小的示踪颗粒在实验台内会做抛射运动;随着风速的提高,示踪颗粒的抛射运动也会发生变化;而密度较大的示踪颗粒则只会沿着布风板滚到排渣口处停住。

二氧化碳深盐水层埋存传质数值模拟

CO2的深盐水层埋存被认为是埋存量最大、最有前景的CO2埋存方式。通过针对我国地质特点,选取硅酸盐地质层为CO2埋存层,利用TOUGHREACT软件,数值模拟研究了超临界CO2埋存在硅酸盐地质层中的传质问题,得到以下结论:注入CO210年后,深度750m处,盐水层pH值沿着远离注入井方向呈增大趋势;气体饱和度在近注入点附近区域为1,后沿径向逐渐降到0;方解石容积分数沿径向增加,最终回落到与盐水层中原有含量相同水平;矿物捕获的CO2变化趋势与方解石相仿;HCO3-的变化趋势与CO2气体和CO23-浓度的变化密切相关,在注入中段区域增加,后回落到盐水层原有水平。这些结果有益于认识CO2埋存机理。

表面特性对结霜和融霜排液的影响

对亲水表面、裸铝表面和疏水表面上结霜和融霜排液过程进行实验研究,分析了表面特性对冷凝水珠冻结、霜层生长和融霜排液的影响。结果表明:疏水表面上冷凝水珠呈规则球缺状、冻结较晚,而亲水表面和裸铝表面上冷凝水珠形状不规则;相比于亲水表面和裸铝表面上平整霜层,疏水表面上霜层不平整,有凹穴和凸起;疏水表面上霜层平均厚度增长较亲水表面和裸铝表面缓慢;在湿空气温度和冷面温度较低的情况下,表面特性对霜层生长的影响减弱;亲水表面具有较好的排液效果,其循环再结霜量最小。

基于概率鲁棒的PID控制器设计方法研究

针对具有实参数不确定性的热工过程,基于概率鲁棒方法,提出一种PID控制器设计方法。根据被控对象模型的参数摄动状态,计算闭环系统满足各条性能设计要求的概率,并对其进行综合作为优化算法的目标函数,利用遗传算法对PID控制器参数进行优化,用蒙特卡罗实验对控制系统进行鲁棒性检验。针对4种典型的热工过程进行了仿真试验,并与基于标称参数的设计方法以及传统的整定方法进行了比较。仿真结果表明,基于概率鲁棒的PID控制器设计方法对模型参数不确定性具有较好的鲁棒性,在被控对象存在一定的不确定性时,系统能以最大的概率满足设计要求,因此适用于具有参数不确定性的典型热力过程的控制。

循环流化床全回路气固流动动态模型及分析

在循环流化床(circulating fluidized bed,CFB)锅炉实际运行过程中存在启动、停炉、升降负荷、突发事故等大量变工况过程,会引起系统的动态变化。为了保证系统在整个运行过程中效率和排放达到要求,可通过建立CFB系统的数学模型,分析整个回路的动态运行过程,来有效分析和预测其运行特性,从而指导锅炉的设计和实际运行。该文通过各部件物料平衡及系统压力平衡建立CFB全回路流动动态模型,详细考虑在动态过程中分离器和回料装置内存料量变化带来的影响以及宽筛分物料下的磨耗退档过程,并针对CFB启动和风机故障两个变工况过程进行了研究。计算结果表明,模型计算所得的各部件内物料存量、颗粒粒度分布和循环流率等参数的动态变化过程符合实际情况,模型可较好的反映CFB系统的动态过程。

烧结/堆积床多孔介质流动沸腾换热实验研究

本文实验对比研究了0.3 mm、0.5mm、0.7 mm三种粒径的铜颗粒烧结与堆积床多孔介质中的流动沸腾换热,主要研究了入口流速、热流密度、加热方位及粒径对流动沸腾换热的影响,以及多孔介质中的沸腾滞后。实验结果表明:大入口流速、低热流密度、下方加热以及小粒径时加热壁面的过热度较低,即有利于沸腾换热;本实验所用烧结多孔介质壁面过热度高于堆积床多孔介质,其原因是内部含有闭孔。

基于ANN和遗传算法的联合循环电厂机组负荷经济分配

提出了适用于F级单轴联合循环机组负荷经济分配的数学模型。针对传统的热耗曲线难以真实反映联合循环机组热耗特性的问题,本文采用基于前馈型ANN的机组变工况模型来实现对机组热耗的精确计算。提出了一种改进型的遗传算法用于模型的求解。对一个含有3台(套)该类型机组发电厂的计算分析表明了该算法的可行性,其负荷分配结果发电成本更低,经济性更好。

氧化铝纤维传热方式及反问题研究

本文分析了典型热防护绝热材料氧化铝纤维内部的传热方式及传热反问题。氧化铝纤维内部的传热主要以固体纤维导热、纤维孔隙气体导热和辐射传热为主。本文以气-固耦合导热模型和辐射模型为依据,利用数值方法求解了氧化铝纤维内部的温度场,并拟合得出耦合气体导热,固体导热和辐射三种方式的有效热导率。本文利用遗传算法求解氧化铝纤维的稳态传热反问题,根据氧化铝纤维的温度数据,优化得到有效热导率的预测值,并与参考值进行对比,结果表明在一定进化代数内优化误差随进化代数的增加而减小。

水平冷面霜层生长的模拟

换热器表面结霜会造成热阻增加、空气流道堵塞等危害。本文对水平冷面上霜层生长过程进行数值模拟。结果显示:霜层平均高度和密度均随时间增长,冷面前沿处水蒸气浓度高,相转移速率快,霜密度较大;霜层内部热传递以导热为主,霜层外以对流换热为主,霜层界面处温度曲线出现拐点。模拟结果与实验结果的对比显示:霜层平均高度90%以上的数据在-15%到+40%的偏差范围内,霜层质量所有数据点在-30%到+20%的偏差范围内。

疏水表面的融霜排液特性研究

本文利用化学刻蚀和硅氟烷修饰的方法制备了具有微纳二级结构的铝基疏水表面,实验研究了自然对流条件下疏水表面的融霜排液特性,观察了疏水表面上融霜过程,并分析了表面特性和结霜时间对融霜排液的影响。结果表明:水平放置的疏水表面融霜过程可分为霜晶融化、液膜形成与合并、液膜运动与收缩三个阶段;结霜工况与结霜时间相同时,竖直放置的裸铝表面、114°和145°疏水表面中,145°疏水表面融霜后的残留液量最少;结霜工况与表面特性相同时,结霜时间越长,融霜排液后的残留液量越小。

疏水表面结霜融霜过程中液滴行为研究

研究了自然对流条件下具有微纳结构铝基疏水表面上结霜、融霜过程中液滴的动态行为,分析了表面方位及接触角对冻结前冷凝和融霜后排液的影响。结果表明:水平疏水表面上冷凝液滴的直径和基底直径随时间而增加,液滴的接触角随时间的变化有一定波动,但呈减小趋势;放置一液滴在疏水表面上冷凝时,周围形成的小液滴以该液滴为中心,离它越远,小液滴尺寸越大;融霜后疏水表面上呈现规则的球缺状液滴,而裸铝表面上是不规则的液滴。

高聚合物膜蒸发器冷凝表面液滴润湿状态研究

为了增强高聚合物膜蒸发器中换热面的导热性能,通常的做法是减小膜的厚度,而低膜厚条件下换热面上冷凝液滴的润湿状态通常只由表面一级结构(槽状)决定。本文在研究已有润湿状态区间的前提下,通过分析Cassie-Baxter方程和Wenzel方程在描述槽状聚合物表面液滴润湿状态时存在的问题,进一步细分了表面润湿状态区间,并分区间提出了相应的状态描述方程,为研究蒸发器换热面上液滴的冷凝形态及进行换热面设计提供了依据。

超疏水表面冷凝液滴行为与生长机制

本文制备了具有微-纳二级结构的超疏水表面,并在湿空气自然对流条件下进行了水平表面冷凝实验。实验结果表明,冷凝液滴行为可分为液滴合并、液滴弹跳和液滴扫掠三类。其中液滴弹跳与液滴扫掠行为均是由液滴合并触发的自推进液滴行为。液滴扫掠与液滴弹跳的区别是,目标液滴未能跳离表面,而是沿表面运动,并吞并沿途的液滴,留下狭长的运动轨迹,且轨迹尽头停留一个大液滴。本文亦通过统计方法,获得了超疏水表面上冷凝液滴的粒径分布、平均直径、表面覆盖率等,研究了液滴种群和单个液滴的生长机制。

PF蒸发器参数计算模型研究与模拟

金属MVR蒸发器的高换热温差会造成溶液在蒸发过程中结晶,产生壁垢,降低换热效果,同时,高等级合金材质也会增加企业的购置和建造成本。PF蒸发器抗腐蚀性好、转化温度较高,是未来城市污水处理和海水淡化项目的首选金属蒸发器替代设备。考虑到高聚合物膜的低导热性,本文采用40μm的PTFE膜作为换热面,建立了温度、换热面积和散热率的计算公式,并使用Aspen Plus软件对流程进行了模拟。

疏水表面蒸发液滴下气液界面形态演化研究

研究蒸发液滴下气液界面的形态演化可为换热表面性能改进提供指导。本文以单个微槽及槽内液滴下气液界面为研究对象,运用能量分析法确定了疏水微槽表面放置液滴下气液界面的初始形态,提出了蒸发液滴上下气液界面同步演变理论,并利用该理论对液滴下气液界面失稳的原因、条件及下气液界面曲率的变化规律进行了探讨。结果表明,放置在疏水微槽表面上的液滴,其初始下气液界面与槽壁形成的微观接触角会介于0和本征接触角之间,在形态上呈现为曲率圆。当蒸发液滴下气液界面与槽壁形成的微观接触角大于一定数值后,会引发液滴下气液界面失稳,失稳后的液滴下气液界面形态受槽壁与水平面夹角的影响较大。