螺旋套管换热器壳程流体湍流换热热力性能数值研究

利用计算流体力学软件对内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的湍流流动和换热性能进行了数值模拟。通过与内管为光管的研究结果对比,揭示了内管为螺纹管时壳程流体的速度场和温度场分布,研究了雷诺数、槽高对壳程流体湍流流动及换热性能的影响,并利用场协同原理初步揭示了螺纹复合螺旋流动强化流体换热的机理。结果表明,螺纹内管的螺纹凸起对螺旋套管换热器壳程流体的扰流和导流作用明显,在研究范围内(Re=10 000~24 000),内管为螺纹管的螺旋套管换热器壳程流体的传热效率较内管为光管的模型最大提高了22.1%;结构参数相同时,随着Re增大,螺旋套管换热器壳程流体的Nu逐渐增大,阻力系数f逐渐减小,综合评价因子Ψ逐渐减小,在研究范围内,Nu最大增加了85.6,f最大减少了0.008,Ψ从1.35减小至1.18。当Re一定时,当量高度h'增大,f逐渐增大,Nu先增大后减小。由场协同原理分析得出,h'=0.220时,在螺纹凸起扰流和导流的作用下壳程流体的温度场与速度场协同性能较好,综合评价因子Ψ最大,螺纹的优化当量高度h'宜取约0.220。     

扭曲椭圆管换热器技术进展及其应用

介绍了扭曲管换热器的结构特点、强化传热机理,总结了关于扭曲管换热器管程以及壳程流场的分析,同时介绍了相关分析方法和研究成果,同时从换热器设计制造的角度,对目前已有的扭曲管换热器管程、壳程传热计算公式进行了总结和分析,在扭曲椭圆管换热器目前研究状况的基础上,介绍了某厂采用扭曲椭圆管凝汽器的运行效果,结果表明:在一定情况下,扭曲管换热器的冷凝换热效果同样优于传统的折流板换热器,具有很好的推广应用前景。     

螺旋扭曲扁管换热器传热与流阻性能试验研究

对4种不同结构的螺旋扭曲扁管换热器的管程和壳程传热与流阻性能进行了试验研究,并和采用圆管作为换热管的弓形折流板换热器进行了比较,根据试验数据回归出反映螺旋扭曲扁管换热器管程和壳程传热与流阻特性的关联式。研究结果表明,螺旋扭曲扁管换热器管程与壳程都有较好的强化传热性能,螺旋扭曲扁管的几何尺寸和流体Re对其管、壳程传热与流阻性能有重要影响。     

扭曲椭圆管强化换热与流动减阻特性的场协同分析

为了研究扭曲椭圆管管内强化换热性能,建立了扭曲比均为11.9条件下不同短长轴比的扭曲管几何模型,采用CFD技术对以水为流体的扭曲管及相应的管内进口段强化传热和流动减阻性能进行了数值模拟,获得各种工况的速度场、压力场及温度场,基于场协同原理对其速度与压力梯度的协同效果及速度与温度梯度的协同效果进行深入分析和比较,获得各种工况的强化传热和流动减阻性能随短长轴比变化的规律,探讨了影响扭曲椭圆管强化传热和流动减阻性能的影响因素及其影响机理,为扭曲椭圆管换热器工程应用的优化设计和科学研究提供可靠依据。     

扭曲三叶管传热与流阻性能的数值研究

扭曲管换热器是一种新型高效换热器。在扭曲管强化传热机理研究的基础上,提出了一种新的扭曲管管型--三叶管。验证了标准k-ω湍流模型在圆管及扭曲椭圆管计算中的精确度,并采用该湍流模型对扭曲三叶管Re在4000～20000范围内的传热和流阻性能进行了研究。计算结果表明,扭曲三叶管的Nusselt数比扭曲椭圆管大,虽然压差增大较多但综合传热性能比扭曲椭圆管高。这是由于扭曲三叶管特殊的三叶区结构以及过渡区曲率的变化,使得三叶管内的螺旋流动比椭圆管更为复杂,速度场与温度梯度场的协同程度更好。随着Reynolds数的增大扭曲三叶管的压差及Nusselt数都逐渐增大,但综合性能逐渐降低,在低Reynolds数下扭曲三叶管的强化传热效果较为明显。内切圆直径及过渡圆弧直径越小,扭曲三叶管的综合性能越好,其中内切圆直径的影响更为显著。     

扭曲椭圆管换热的壳程强化传热特性

通过搭建扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能测试平台,对扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能进行了实验测试,以实验数据为基础对前人得到的壳程传热与压降性能计算准则关系式的应用范围进行了分析,同时拟合得到了测试用扭曲椭圆管换热器壳程传热与压降性能计算准则关系式,设计了与测试扭曲椭圆管换热器结构类似的折流板换热器以及折流杆换热器,采用相关计算方法对换热器的传热与压降性能进行了计算和比较,并分析了3台换热器的综合性能,结果显示扭曲椭圆管换热器传热效果好、压降低,具有很好的工业应用前景。     

管壳式换热器强化传热的数值模拟分析

阐述了换热器管程强化传热强化管和管内插入物2种结构及其性能特点,并用场协同原理和数值模拟方法分析了其强化传热机理。模拟分析的结果为:光滑管内,速度矢量与温度矢量二者之间的夹角接近90℃,传热效果较差;在管内插入物情况下:两者之间的夹角小于90℃,流场和温度场的协同性更好:从而实现了强化传热。     

扭曲椭圆管内降膜蒸发特性研究

高效换热管有利于提高降膜蒸发器的传热性能,通过FLUENT软件对扭曲椭圆管内降膜蒸发过程进行研究,分析了液膜在扭曲椭圆管内的流动以及分布情况。研究结果表明:液膜在扭曲椭圆管内为螺旋流动,因离心力的作用会在垂直于主流方向产生二次流,从而增强对传热边界层的扰动;从壁面到液膜表面,液膜速度及压力都在逐渐增大,速度的变化率在逐渐地减小;相比于圆管,扭曲椭圆管内的液膜流动更为平稳,且液膜厚度的分布因扭矩的存在而具有一定的周期性变化规律;在扭曲椭圆管内,流体速度场与温度场的协同性相对来说比圆管的好,而速度场与压力场的协同性比圆管的差。     

矩形自支撑缩放管换热器强化传热的结构优化

在新型换热器--矩形自支撑缩放管换热器的基础上,通过FLUENT软件利用三维数值模拟的方法分别研究在缩放段长度比例保持不变的情况下,缩放节距及缩放肋高对换热器管程、壳程及整体综合传热性能的影响,并得出缩放管的优化尺寸。研究表明:对于换热器管程和壳程,缩放节距l越小,换热效果越好,阻力也越大,壳程在l=16.5 mm 时综合传热性能达到最佳,而管程则在l=9 mm时综合传热性能最好;缩放肋高h越大,二者的换热效果越好,阻力也由于管子的粗糙程度增加而变大,此时综合传热性能管程在h=1.25 mm时最好,壳程则在h=0.5 mm时最好。引起这些变化的原因主要是由于随缩放节距与缩放肋高的增加,管程和壳程通道内的回流区不断增加,在回流区的增加造成阻力增加的同时,也改善了速度场与温度场的协同性,从而使二者的传热性能增强。最后将管程和壳程作为一个串联的整体进行综合考虑,得到整个换热器的综合传热性能在l=15 mm,h=0.75 mm时达到最佳,综合因子η=1.136~1.155(壳侧Re=27900~41900)。     

帘式折流片换热器强化传热数值研究

为解决折流板换热器壳程流体阻力过大和折流杆换热器低Re下传热系数较小等管壳式换热器的不足,提出了壳程流体"斜向流"的新概念,研制了新型高效节能管壳式换热器?帘式折流片换热器,其壳程传热系数高于折流杆换热器20%～30%,而壳程压力损失大幅低于折流板换热器。以场协同原理分析了斜向流的强化传热机理,指出在帘式折流片换热器壳程中流体速度场与温度梯度场间的夹角小于折流杆换热器,是其强化传热的重要原因。对帘式折流片换热器中折流栅间距、折流片倾角、折流片宽度等重要几何参数对传热和压降的影响规律进行了数值模拟研究,并据此推导了壳程传热系数和流体阻力降准数关联式,为其工程设计和推广应用提供了参考依据。     

十二烷基苯磺酸钠-聚醚混合表面活性剂体系增效作用的研究

以K12表面张力仪为主要手段研究了十二烷基苯磺酸钠(LAS)和聚醚组成的混合表面活性剂体系的增效作用。实验表明,十二烷基苯磺酸钠(LAS)和聚醚组成的混合表面活性剂体系的临界胶束浓度(cmc)大大低于任一单一组分溶液的cmc,且在其中一组分的溶液中加入少量的另一组分即可使体系的cmc大为降低。在很大的配比范围内cmc都维持在一较低水平且随配比改变变化的幅度不大。此外,混合表面活性剂体系在形成胶束能力以及降低表面张力效率方面都显示出较强的增效作用。但在降低表面张力能力方面,未显示出增效作用。     

多元涂料防霉剂复配协同效应的探讨

在借鉴国外一些成熟产品配方基础上,本文采用二元、三元复配防霉体系对12种霉菌进行了抑菌效果研究,结果发现在维持低成本的前提下,二元复配体系的抗菌效果不是很理想,而三元复配体系的抗菌效果良好。综合M IC实验的结果,选取对各种霉菌抑菌效果较强、成本较低、适合应用于水性涂料的BDY、B03和D05为防霉有效成分。     

Construction of ternary rGO/1D TiO2 nanotubes/3D ZnIn2S4 microsphere heterostructure and mutually-reinforcing synergy for high-efficiency H2 production photoactivity under visible light

The novel ternary reduced graphene oxide/1D TiO₂ nanotubes/3D ZnIn₂S₄ microspheres (rGO/TiO₂/ZIS) heterostructured photocatalyst with high-efficiency H₂ production capacity under visible light illumination is designed and prepared in this work. In rGO/TiO₂/ZIS system, the 1D TiO₂ nanotubes are tightly inserted in the interspace of flower-like ZnIn₂S₄ microspheres, which are further covered by rGO, leading to an intimate contact among ZnIn₂S₄, TiO₂ and rGO. The exquisite design of rGO/TiO₂/ZIS makes it possess remarkable superiority in photocatalysis. Firstly, the unique 3D microsphere structure of ZIS increases the surface area and visible light absorption ability caused by their unique hollow structure. More importantly, the matched CB and VB positions between ZIS and TiO₂ contribute to separate photogenerated holes and electrons of ZIS efficiently under visible light; then, the separated electrons on TiO₂ are further transferred to rGO due to the superior-strong electron-attracting ability of rGO. At last, the thoroughly suppressing recombination of photogenerated holes and electrons is achieved by the mutually-reinforcing synergy among ZIS, TiO₂ and rGO, and thus the hydrogen generation capacity of ZIS is significantly enhanced. The H₂ production amount and rate of rGO/TiO₂/ZIS (2.0 wt% rGO and 50 wt% ZIS) after 10 h are 4623 μmol/g and 462.3 μmol/g/h, respectively, which is 71.1 times of pristine TiO₂ and 1.6 times of ZIS under the same condition. The apparent quantum yield of rGO/TiO₂/ZIS (2.0 wt% rGO and 50 wt% ZIS) in 10 h is about 0.6888%. This excellent photocatalytic performance is ascribed to the mutually-reinforcing synergy among ZIS, TiO₂ and rGO, which can be confirmed by X-ray photoelectron spectroscopy, photoelectrochemical measurements and photoluminescence spectrum. Based on the photocatalytic and characterization results, the corresponding mechanism is proposed.     

Sulfur poisoning and regeneration of polycristalline platinum for butadiene hydrogenation

Simultaneous sulfur-butadiene coadsorption in the presence of hydrogen is the key to partially reactivate a sulfur-poisoned catalyst. The corresponding mechanism is analysed assuming different behavior of the surface orientations toward the butadiene-sulfur-hydrogen interactions.     

载体增效絮凝沉淀技术处理模拟废水的实验研究

采用微砂强化结团絮凝工艺处理模拟废水,研究了水力停留时间、处理量、投药量、加砂量对除浊性能的影响,并分析了载体增效絮体的形成机理。结果表明,凝聚池、加注池+熟化池、沉淀池以及总体装置的水力停留时间之比为1∶3∶7.3∶11.3,浊度去除率与进水流量具有负相关性,PAC最佳投药量为1 g/L;最优投药量、加砂条件下的连续运行浊度去除率保持在98.5%~99.5%、处理出水浊度保持在1.7 NTU以下,明显优于上述最优投药量、不加砂条件时的连续运行处理效果,较好地展示了所加微砂的增效絮凝作用。     

热助光催化CO2还原研究进展与展望

光热催化是一种极具前途的CO₂还原策略,可利用太阳光谱的广泛吸收来激发热化学和光化学过程的结合,从而协同推动催化反应的进行,使CO₂在较为温和的条件下实现高效转换。作为光热催化的一种,在光催化中引入热能,可提高太阳光利用率,促进载流子的激发和分离,加快反应分子扩散,提升反升性能。对当前光热催化CO₂还原的概念和原理进行分类,并对热助光催化还原CO₂反应的研究现状进行总结。基于反应产物的差异,介绍热助光催化反应的催化剂选择、反应条件和反应机理,同时介绍了该类反应试验过程中关键的局部测温技术,最后对热助光催化CO₂还原技术的发展进行了展望,未来的研究重点应是提升CO₂转化率和产物选择性,同时利用先进的原位表征技术和理论计算对反应机理进行探究。     

无氰碱性镀铜工艺实践

介绍了一种新的无氰碱铜工艺。采用多种配体,加入一定的添加剂,通过协同效应,使镀层的结合力和镀液的稳定性得以很大提高。该镀液长时间使用后能保持电流密度范围稳定。该工艺能在铁、黄铜、锌和锌合金、铝浸锌等基材上直接电镀,镀层光亮,结合力接近于氰化物镀铜。     

双金属Mo-Ti-SBA-15材料的制备及其环己烯环氧化性能

采用一步法分别制备了一系列单金属介孔催化剂Ti-SBA-15-36,Mo-SBA-15-(180/28)和双金属介孔催化剂Mo-Ti-SBA-15-(X)。考察了双金属催化剂Mo-Ti-SBA-15-(X)的Mo含量,对催化剂的结构和催化性能的影响。分析了催化剂活性差异的原因以及探讨了双金属催化剂的催化协同机理。考察了催化环氧化反应中的主要影响因素。结果表明,最佳的双金属催化剂Mo-Ti-SBA-15-(180/28)的催化效果均优于单金属催化剂的环氧化效果。当反应时间为8 h,反应温度为80 ℃,催化剂剂量为25 mg,以环己烯作为底物,TBHP作为氧源,1,2-二氯乙烷作为溶剂时,Ti-SBA-15-36,Mo-SBA-15-(180/28)和Mo-Ti-SBA-15-(180/28)的转化率分别为41.07%、46.44%和98.33%,选择性分别为97.56%、93.19%和98.86%。同时Mo-Ti-SBA-15-(180/28)也具有很好的可循环利用性。     

三角形布管方式下2种换热器的场协同分析

基于采用周期性全截面计算模型得到的帘式折流片换热器和折流板换热器壳程流体流动和传热数值计算结果,应用场协同原理对二者传热性能进行了分析。分析了帘式折流片换热器在壳程不同位置处的速度和湍流度,以及场协同角和对流传热系数,并与折流板换热器相同位置处的情况进行了对比。由于折流板壳程流体为横向流动,而帘式折流片壳程总体上是纵向流动,故折流板换热器的平均流速和湍动度稍高于帘式折流片换热器,平均流速为帘式折流片换热器的1.15倍,其湍动程度为帘式折流片换热器的1.4倍;折流板换热器2条验证线上的场协同角的平均值均小于帘式折流片换热器。研究结果为管壳式换热器结构改进和性能提升提供了参考依据,同时帘式折流片换热器的这种结构特点对于节能降耗的研究也具有重要意义。     

双组分Cu催化硅和氯甲烷直接合成甲基氯硅烷简

A bi-component catalyst comprising CuC1 and metallic copper was used in the direct synthesis of me- thylchlorosilane to study the catalytic synergy between the different copper sources. The catalyst exhibited high ac- tivity and high selectivity of dimethyldichlorosilane （M2） in the stirred bed reactor. The effect of the proportion of CuC1 used was studied and 10%-30% CuC1 gave the best yield of M2. The use of CuC1 decreased the induction pe- riod of reaction, improved the selectivity in the induction stage, and gave a longer stable stage. These results sug- gest that bi-comoonent catalyst has advantazes in the direct synthesis reaction.