移动颗粒床中高温气体渗流传热数值计算

针对移动颗粒床中物料层内的高温气体渗流传热现象 ,考虑渗流与传热的相互作用 ,采用局部非热平衡假设建立了多孔介质渗流传热物理数学模型并进行了数值计算 .研究了不同情况下床内填充多孔介质中的流速、气固温度和床层压力损失 .计算结果表明 ,高温热气对移动床颗粒料层的热渗透主要发生在渗流入口端区域 ,增大入口渗流速度以及减小床层物料下移速度将导致物料温度沿床高慢速下降 ,热渗透深度扩大 ,热渗透作用区域内的物料温度水平提高 .在热渗透作用区域 ,孔隙率对流场和压力损失有很大的影响 .研究结果对于移动颗粒床反应器的设计与运行具有一定的参考作用     

HPAM溶液在微观孔隙介质和多孔介质中的渗流规律

实验研究了HPAM溶液在微观孔隙介质和多孔介质中的渗流规律。结果表明：低流速条件下,HPAM溶液在微观孔隙介质中的流动阻力低于常规尺度下的流动阻力,说明溶液的粘性效应起作用;HPAM溶液在多孔介质中渗流时,存在一个临界流速。当实际流速高于临界流速时,HPAM溶液的弹性效应起主要作用;低于临界流速时,粘性效应在起作用。     

非热平衡多孔介质内反应与传热传质耦合过程

采用局部热不平衡假设,对发生强吸热化学反应的多孔介质体系建立了反应与传热、传质耦合问题的数学模型,采用Ergun-Forchheimer-Brinkman方程描述多孔介质中的流体流动.运用交替方向隐式(ADI)方法对模型离散求解,并采用文献中的实验数据对模型进行验证.计算了不同条件下颗粒物料层内气体和固体骨架的温度场、产物气体浓度场以及固体转化率分布,以得到多孔介质体系内固有化学反应时的传热、传质规律.结果表明,不能忽略固体骨架与流体间的温度差.入口渗流速度、入口气体温度以及固体颗粒尺寸是影响系统反应特性的重要参数.研究结果对具有强吸热反应的固定床反应器的设计和运行具有一定的参考作用.     

分形多孔介质传热传质过程的格子Boltzmann模拟

针对自然界中实际多孔介质具有的分形特性和随机性,利用中点替代算法和二值化处理构造统计上具有分形特性的随机多孔介质。分析了所构造的多孔介质盒维数与Hurst指数之间的关系。基于随机分形构造的原理,对二维实际多孔介质图像进行了重构。利用两点相关函数,分析了重构图像的结构相关性,并与实际目标多孔介质的结构特征进行比较。在与解析解对比验证的基础上,将基于二元混合理论的格子Boltzmann模型(LBM)用于模拟多孔介质内流体扩散过程。通过计算不同分形特性的二维多孔介质的有效扩散系数,研究了重构多孔介质的分形维数与有效扩散系数的关系。利用热耦合LBM模型计算多孔介质内传热过程,分析了不同的分形特性对多孔介质蓄热过程的影响。     

分形多孔介质传热传质过程的格子Boltzmann模拟

针对自然界中实际多孔介质具有的分形特性和随机性,利用中点替代算法和二值化处理构造统计上具有分形特性的随机多孔介质。分析了所构造的多孔介质盒维数与Hurst指数之间的关系。基于随机分形构造的原理,对二维实际多孔介质图像进行了重构。利用两点相关函数,分析了重构图像的结构相关性, 并与实际目标多孔介质的结构特征进行比较。在与解析解对比验证的基础上,将基于二元混合理论的格子Boltzmann模型（LBM）用于模拟多孔介质内流体扩散过程。通过计算不同分形特性的二维多孔介质的有效扩散系数,研究了重构多孔介质的分形维数与有效扩散系数的关系。利用热耦合LBM模型计算多孔介质内传热过程,分析了不同的分形特性对多孔介质蓄热过程的影响。     

具有电介质核心多孔介质微波冷冻干燥过程的耦合传热传质的数值研究

利用变时间步长的有限体积法对具有电介质核心多孔介质微波冷冻干燥的耦合热质传递过程进行了数值模拟。计算结果表明：在有电介质核的多孔介质内部存在着两个升华界面,该双升华界面模型成功地模拟了该干燥过程：合理的选用电介质核心可以大大缩短干燥时间,对于几个大小分别为1．0,1.5,2．0和2．5mm的电介质核,其单位体积所需干燥时间同无核相比分别减少了8％,19％,33％,48％：在相同的电场强度下,电介质核的损耗系数越大,所需干燥时间越短。     

泡沫液在均质多孔介质内动态驱替过程的二维数值模拟研究

利用随机泡沫数目守恒模型,针对具有收缩进口及收缩出口的均质多孔介质二维模型,对泡沫流体驱替突破前的动态过程开展了数值模拟研究。采用IMPES方法对二维两相泡沫动态驱替过程的控制方程组进行求解,通过液相压力、液相饱和度、气泡数目等参数在多孔介质内的分布结果对泡沫动态驱替特性进行了分析研究。数值模拟结果表明,泡沫驱替过程显示出明显的入口效应,其压力分布、液相饱和度及泡沫数目分布随气体与活化剂溶液在缩小入口的注入呈现明显的发展过程。在泡沫液未完成驱替突破的情况下,缩小出口未显示出对泡沫液驱替特性的影响。数值计算结果与相应实验结果趋势一致,表明所采用的随机泡沫数目守恒模型能够正确表征多孔介质中泡沫的生成及湮灭机理,进而对泡沫液在均质多孔介质内的动态驱替特性进行准确模拟和预测。     

离心渗铸充型过程中伴随有瞬态固化与再熔现象的流场变化规律

针对离心渗铸工艺中熔体浇注温度太高会带来铸件冶金质量下降问题,在充型过程中一般会发生金属熔液的瞬态固化与再熔现象,建立了旋转多孔介质内伴随有瞬态固化与再熔现象的渗流传热理论模型.通过理论分析获得了离心渗铸充型过程中瞬态压力分布计算公式,建立了不同区域界面的移动速率与温度间的耦合关系,分析了流场变化规律.结果表明：渗透前沿界面推移速度主要受离心渗透压力即渗透动力学因素的影响,而再熔界面推移速度主要受热导率和金属相变特性即材料热力学因素的影响,多孔预型体内发生的瞬态固化与再熔是决定充形过程中渗铸复合层能达到的最大厚度的重要因素.     

离心流化床中强制对流换热的实验研究

对离心流化床干燥器中气体与被干燥颗粒物料之间的强制对流换热进行了实验研究,获得了各主要运行参数对气固换热系数的影响规律,并利用场协同原理分析了对流换热强化的机理. 实验证明,在一定转速范围内,在气流速度方向和热流方向（温度梯度方向）一致时,换热的准则关联式具有Nu＝CRePr的形式. 获得了满足Nu～RePr呈直线关系的Pe(Pe=RePr)数变化范围和临界Pe数,当Pe数大于临界值后,离心流化床中对流换热强度随Pe数增加而增大的趋势会明显减缓并偏离线性区.     

离心流化床干燥过程中传热传质的数值模拟

通过对典型的多孔湿物料在离心流化床中干燥过程的理论分析和实验研究 ,首次将含湿多孔介质传热传质过程和物料与气流之间的外部传递过程相耦合 ,导出了离心流化床的理论模型和控制方程组 ,对于离心流化床中湿物料的干燥过程引进了数值模拟 ,结果表明增加气体表观流速、控制入口气体的温度和相对湿度以及加大床体转速均对干燥有不同的影响     

离心流化床中气固传热特性的实验研究

本文使用玻璃细珠、黄砂和氧化铝球在不同操作条件下进行了离心流化床气固两相间传热特性的实验研究．测定了气体入口、出口和床层温度随时间的变化．分析了床层厚度、粒径、物料性质、床体转速和气体流速等因素对气固传热特性的影响．首次获得了离心流化床气固两相传热的准则方程．     

干燥过程热质传递的简化模型

对多孔介质体积平均理论进行简化,得到简化的热质传递干燥模型,用一个理论式表达模型中有效扩散系数。对香蕉片千燥的研究表明,模型的预测值与实验结果相     

INVESTIGATION ON THE INCIPIENT FLUIDIZATION AND HEAT TRANSFER IN A CENTRIFUGAL FLUIDIZED BED DRYER

Abstract

Based on the continuum theory, a physical model of gas-solid two phase flow in a centrifugal fluidized bed has been proposed. A set of governing equations to describe the fluidization state are obtained and solved numerically after some simplifying. The quantitative experimental study on the characteristics of the incipient fluidization in the centrifugal fluidized bed is performed to examine the proposed model. Gas-solid two phase heat transfer in CFB during a drying process is also conducted. The influences of bed thickness, particle diameter, physical properties of particle, rotating speed of the bed and the gas superficial velocity on heat transfer characteristics are examined. A correlation that can be used to calculate the heat transfer coefficients in the drying process in CFB is obtained.     

多孔铝内体积对流传热系数的测量

引　言多孔铝 (合金 )作为一种高孔隙率 (孔隙率 >0 9)多孔介质 ,具有明显的多功能性[1] .通孔型多孔铝是指多孔铝的内部孔隙互相连通 ,且外部流体可以通过 ,具有比表面积大、质量轻的特点 ,是开发强化换热装置的优选材料 ,有可能在新型紧凑式换热器、回热器、风冷冷凝器 (或冷却塔 )等换热设备研制过程中获得应用 .但流体流经多孔铝的　对流换热特性实验数据比较缺乏 ,对各种影响因素的研究也欠充分 .Hwang等[2 ] 测量了空气流经70 %、 80 %、 95 %三种孔隙率多孔铝的体积对流传热系数 ,但缺乏对孔隙密度、母材性质等影响的研究 .何德坪…     

湿饱和多孔介质冻结过程中壁面效应的影响

采用节点跳跃技术的隐式数值焓法，对湿饱和多孔介质在第三类边界条件下发生的一维“双区域”导热控制型冻结过程进行求解，着重讨论了壁面效应的存在对冻结过程的影响．     

多孔介质对流干燥机理及其模型

在对现有的多孔介质对流干燥传热、传质模型归类分析的基础上,从介质内部热湿迁移机制出发,建立了能较完善、较准确地描述多孔介质在恒速段及降速段热质传递规律的“三耦合-六场量”混合理论模型.同时针对干燥问题数值模拟中的移动边界问题,提出了一种迭代修正的思想,并发展了相应的数值计算方法.对砖的干燥模拟计算结果表明,本文的模型较其他模型具有更好的精确性.