能源塔波纹填料间气液两相热质交换模拟

为了提高能源塔吸热过程塔内波纹填料间液相降膜与逆流气相的热质交换性能,该文分析了波纹填料间气液两相热质交换过程,建立了波纹填料间气液两相逆流接触热质交换模型,模拟了不同气液相入口参数时填料间气液两相热质交换过程,发现相较于改变其它气液相入口参数,增大气相入口流量能在显著提高气液两相间传热传质量的同时减小潜热比,从提高换热量并减缓溶液稀释的角度出发,是改善能源塔换热性能的好方法。     

板式塔气液固三相逆流的水力学性能

对冷模装置上气、液、固三相逆流进行了流体力学实验,得到了三种不同开孔率下穿流塔板的负荷性能图。在三相逆流情况下,均可找到适宜的操作范围,塔板压降和泡沫层高度与三相逆流流体力学性能有一定的关系。塔板压降主要取决于气相速度,泡沫层高度随气速和液、气流动参数及液相流量而变化。建立了塔板压降及泡沫层高度计算模型,回归结果表明,计算模型拟合性较好。由于固相的存在,应该加大蒸馏过程中所需的回流比。     

吸附性微粒增强气液传质的一维非稳态非均相模型

为研究吸附性微粒对气液传质的增强机理，基于渗透理论，考虑微粒的吸附性，建立了吸附性微粒增强气液传质模型，并通过求解模型讨论了加入吸附性微粒后液相物性的改变、微粒到气液界面的停留时间以及微粒的粒径对气液传质的影响．结果表明，离气液界面越近，粒径越小，微粒的吸附能力越大，增强因子越大；在相同的固体含率和固液分配系数下．增强因子随微粒在气液界面停留时间的增加而增加，但是当停留时间超过一定值后，随着停留时间的增加，增强因子下降．考虑表观黏度的影响，在质量固含率小于4％时，随着固含率的增加，增强因子增加，当固含率再增加，则增强因子减小．研究表明，在液相中加入吸附微粒，对气液传质有明显影响．     

海上FLNG气液逆流塔内两相流动与传质特性数值模拟

FLNG是集海上天然气开采、处理、液化、储存和装卸为一体的浮式生产装置,酸气脱除是天然气液化工艺环节中的关键步骤。以应用于FLNG的气液逆流填料塔为研究对象,采用多孔介质模型对规整填料进行建模,模型中考虑多孔介质阻力、气液相间拖曳力、气液相弥散力等的影响,通过引入动网格模型建立海况条件下填料塔的数值模型,定量研究倾斜角度、晃荡角度、晃荡周期对填料塔的气液流场及传质性能的影响。结果表明:倾斜角度3°以上对塔内液体分布影响较大,相比不倾斜工况液体均匀系数降低约30%;晃荡周期为6 s,角度在1°～6°内变化时,液相分布不均性均能得到一定的改善;增加晃荡周期至10 s,净化气中CO2物质的量分数的波动幅度增加了87%。     

鼓泡塔和内循环气升式生物反应器混合特性比较

用脉冲示踪法测试了鼓泡塔和内循环气升式生物反应器的停留时间分布，对其流动混合特性作了比较研究．结果表明，内循环气升式生物反应器停留时间分布得到改善，强化了气液传质，有更好的混合效果，提高了反应效率．多参数模型较单参数模型能显著地反映出两种反应器的混合特性及其差别，移位对数正态分布函数模型对实验值的吻合程度优于组合模型．     

CPL蒸发器多孔芯温压变化的数值模拟

应用二维气液两相分层饱和多孔介质模型,对蒸发器多孔芯内的传热传质过程进行了非稳态数值模拟．根据多孔芯内气液相界面移动时,内部温度场和压力场分布的计算特性,分析了系统启动和变工况运行过程中多孔芯温度和压力的变化机制。     

T型结构微通道气液两相流型的数值模拟

针对T型微通道气液两相流型的数值模拟,建立了适用于微通道气液两相流的计算模型,在流体力学软件FLUENT求解器中数值求算,模拟出不同气液相表观流速下的流型并与实验对比验证模型合理性.模拟过程中通过改变液相组成,考察了黏度和表面张力对气液两相流型分布的影响,并与前人的实验结果进行对比.模拟研究表明:液相流体黏度的改变,对流型分布图的影响很小;而随着表面张力的减小,Taylor流的区域在逐渐减小,这说明表面张力对Taylor流的形成有较大的影响.     

气液两相循环流化床停留时间分布的研究

通过脉冲示踪法,研究气液两相循环流化床停留时间分布,并从整个循环体系的停留时间分布曲线中,分离出提升管的停留时间,建立了数学模型,并进行模拟.     

泵出型螺旋槽机械密封端面间隙气液两相流动数值分析

针对泵出型螺旋槽气膜密封由于阻塞气压力降低,被密封液相介质进入密封间隙的情况,以密封端面间隙流体膜为研究对象,利用Fluent软件VOF模型模拟阻塞气压力恢复到正常值时端面间隙的流动状况。此时流体膜处于气液两相非稳定流动状态,研究密封端面间气液两相介质分布、压力分布及密封性能随时间的变化规律。结果表明:在假设条件下,内径处阻塞气压力恢复到正常值,流体膜能够恢复成纯气相流体膜;液相介质能增强流体动压效应,增大气相介质流动阻力,降低泵送量;气液两相掺混,改变了气液两相分布、压力分布、泵送量等密封性能,增大了流体膜恢复成纯气相的难度,且在液相介质进入螺旋槽状况下,流动过程中少量液相介质在内径处发生泄漏。     

基于大涡模拟的液滴蒸发液相传热过程

建立了燃油液滴蒸发瞬态气液两相流大涡模拟流体体积(VOF)模型,综合考虑了气液两相流流场,气液相界面的温度梯度和浓度梯度等因素,研究了气液相温度梯度和雷诺数对液滴液相传热的影响.研究结果表明:随着温度梯度的增大,液滴温度显著提高,温度梯度越大,液滴温度增加幅度越大;雷诺数不仅能够影响液滴周围流场的分布,而且还引起液滴内部温度场分布的变化;随着雷诺数的增大,液滴内部加热区域逐渐均匀,雷诺数越大,液滴的温度越高.     

停留时间分布与啤酒废水处理效率的关系

通过对鼓泡塔式（BC）和内循环气升式（AL）生物流化床反应器水力停留时间分布的研究,发现用组合模型可以描述这两种生物反应器的停留时间分布。AL反应器的完全混合区比BC比2．15％,由于AL强化了流体流动,因而比BC减少了流体走短路的比例。用AL和BC分别处理啤酒废水时,AL比BC的处理效率高。实验结果表明,增加内循环可以强化气－流传质并改善停留时间分布,从而明显地提高废水处理的效率。     

多流中间包钢液流动特性分析方法

中间包水模型实验一般采用脉冲刺激-响应实验,分析所得平均停留时间分布(RTD)曲线特征;然而经典组合模型处理多流中间包RTD曲线时经常出现负体积死区分率或结果偏差较大的问题.本文基于组合模型,采用阶段刺激-响应实验,分析所得累计停留时间分布F曲线特征,对死区比例和活塞区比例进行计算.该模型计算方法适用于多流中间包的流场特征计算.基于累计停留时间分布曲线特征分析,对某钢厂七流中间包控流装置结构进行优化,优化后的中间包死区比例降低,各流差异减小,有利于生产顺行和铸坯质量的提高.     

Optimization of flow control devices in a single-strand slab continuous casting tundish

The optimization of flow control devices in a single-slab continuous casting tundish was carried out by physical modeling, and the optimized scheme was presented. With the optimal tundish configuration, the minimum residence time of liquid steel was increased by 1.4 times, the peak concentration time was increased by 97%, and the dead volume fraction was decreased by 72%. A mathematical model for molten steel in the tundish was established by using the fluid dynamics package Fluent. The velocity field, concentration field, and the residence time distribution (RTD) curves of molten steel flow before and after optimization were obtained. Experimental results showed that the reasonable configuration with flow control devices can improve the fluid flow characteristics in the tundish. The results of industrial application show that the nonmetallic inclusion area ratio in casting slabs is decreased by 32% with the optimal tundish configuration.     

基于RTD曲线连铸中间包优化设计数值模拟

为了优化连铸中间包内型,采用数值模拟方法计算钢液在连铸中间包内的停留时间分布(RTD),并通过RTD曲线分析了连铸中间包内挡坝高度和位置对其钢液流场的影响.结果表明,结构优化后的连铸中间包钢液流场趋于合理,死区体积分数由原始方案的17.62%降至13.29%,且钢液在连铸中间包内的停留时间变化不大.     

刮膜式分子蒸发器上液体的停留时间分布

以水及质量分数分别为50%、70%的丙三醇-水溶液为介质,采用脉冲示踪法与紫外分光光度法对刮膜式分子蒸馏器上液体的停留时间分布(RTD)进行研究,分别研究了进料速率、转子转速及物料黏度对停留时间分布的影响.结果表明:在实验范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;进料速率增大时,分子蒸发器上的液膜混合程度也随之增强;随着转子转速增大,停留时间先增大,当达到一定转速后,停留时间反而减小;停留时间随物料黏度的增大而增大,液膜轴向返混程度也随之增强.通过对实验过程的观察与分析,采用2种不同的组合流动模型对刮膜式分子蒸馏过程进行描述,经与实验数据的对比可知,模型2(2个N级全混流串联模型进行并联,其中一个区域中每个全混流模型分别与一个平推流区域进行交换)在实验条件下较为适用,模型的模拟值与实验数据吻合较好.     

钢包长水口形状对中间包内钢液流动特性的影响

通过物理模拟实验研究了在不同的中间包液位时使用喇叭形长水口和直通形长水口对单流板坯中间包内的流体流动特性的影响.实验结果表明:使用喇叭形长水口后的RTD曲线峰值较低,波动较小,流场较稳定,而且不存在短路流;使用喇叭形长水口后更有利于延长流体在中间包内的开始响应时间、平均停留时间和活塞流平均停留时间;中间包内的死区体积较小,活塞流体积较大,而且活塞流与死区体积的比值也更大.因此,在中间包液位上升时,使用喇叭形长水口后包内的流动模式组成更合理,这更有利于保证中间包内钢水的质量.     

滴流床反应器内小气液流量下液膜的波动

通过点电极检测到滴流床反应器内在滴流流型下流膜波动现象,对此波动实验数据进行频谱分析,其约为３Ｈｚ强相互作用流型下电导的变化也有该频率成分,应用气体质量、动量守衡方程描述气体在滴汉床反应器内的流动,数值计算表明气体压力存在波动,籍此可以解释小气液流量下液膜波动发生的物理机理。     

透气砖对底吹中间包钢液流动特性影响的水力学模拟

采用不同性能参数的多孔透气砖进行中间包底部吹气水模实验，研究透气砖的气孔率、透气度、平均孔径对所形成的气泡大小和能形成有效气幕所需条件的影响，并分析使用不同透气砖时的RTD曲线，对使用不同透气砖时的吹气参数进行了优化。研究结果表明，透气砖的气孔率、透气度越小，形成的气泡越小，能形成有效气幕所要求的吹气量越大。采用中间包底部吹气技术，当控制的吹气参数合理时，可以有效地延长钢液的平均停留时间，降低死区体积；在中间包底部同一位置吹气时，气体通过的透气砖不同，要求的吹气参数不同。     

电磁净化中间包传输特性的水模拟

为了得到电磁净化中间包中流体的流动及传输特性,以及旋转运动在中间包净化钢液中所起的作用,采用中间包物理模拟方法,对电磁净化中间包中不同控流装置配置和旋转速度下的停留时间分布曲线进行了测试,并对流场进行了显示实验.结果表明:电磁净化中间包圆形腔中的旋转运动能够减小中间包中滞留区分数,增加活塞区比例,同时增长平均停留时间,有利于中间包内夹杂物的去除;但旋转速度不是越高越好,存在一个最佳值.     

中空纤维膜萃取器内流动特性

对中空纤维膜器内流动特性的研究是膜器设计和放大的基础。该文通过测量装填因子不同的 3个聚丙烯中空纤维膜萃取器壳程和管程的停留时间分布曲线 ,研究了不同流速下膜器的流动状况 ,并用轴向扩散模型描述了流动的非理想性。结果表明 ,中空纤维膜萃取器的管程和壳程流动与理想平推流和理想全混流相差较大 ,装填因子与流速对二者均有较大影响。采用轴向扩散模型得到的响应曲线的计算值与实验值符合较好 ,且中空纤维膜萃取器中轴向返混的影响不可忽略。