静止液态甲烷饱和单液滴蒸发模拟

经典液滴蒸发模型无法适用于LNG制冷剂在其蒸气中的蒸发过程模拟。采用数值模拟方法,建立静止饱和甲烷液滴在其蒸气中蒸发的新模型。利用该模型对液滴蒸发过程进行计算。结果表明:模型计算结果准确可靠;气液界面蒸气喷出速度与液滴半径成反比,与温差成正比;"吹拂效应"使温度边界层变厚,热流密度减少;温差为190 K、半径为0.5 mm工况下,"吹拂效应"影响最剧烈,使温度边界层增厚28.8%,热流密度减小27.7%;质量蒸发率随温差以及半径增大而增大且与半径、温差之间具有一定的数学关系。     

盐水液滴蒸发析晶实验研究及其反应工程法的单液滴模型

为建立适用于盐水喷雾蒸发数值模拟的单液滴蒸发模型,开展了NaCl溶液的单液滴蒸发析晶研究。首先,搭建了可同时测量液滴质量、温度、粒径的单液滴蒸发可视化实验平台,基于液滴的流致振动特性,提出了利用低通滤波改善振动信号对质量测量影响的方法;其次,开展了初始质量分数为10%的NaCl溶液液滴蒸发实验,明确了盐分析出对液滴温度、粒径和蒸发率的影响规律;最后,基于实验数据,获得了相对活化能和无量纲粒径随液滴干基含水率的变化关系,并建立了NaCl溶液液滴的反应工程法模型。数值模拟结果表明：所提模型预测结果的最大相对误差小于8%。该实验平台可为含析出性溶质液滴干燥过程中的质量测量提供重要借鉴,所提出的反应工程法模型也可用于NaCl溶液喷雾干燥的大规模高效数值计算。     

单液滴运动相变模型

在对汽水分离装置中液滴运动过程中的相变现象描述和物理机理解释的基础上,结合压力变化条件下静止单液滴相变模型的基础和液滴运动模型,建立了单液滴运动相变模型。该模型给出了液滴运动过程中,由于流动阻力和局部结构改变造成压力降低,打破汽液相平衡而造成液滴的快速蒸发和汽液相平衡蒸发2个阶段的机理解释和数学表述,与已有结果和理论分析结果均较符合。该模型可以用于液滴在重力分离空间、旋风和旋叶分离器、波纹板分离器等汽水分离装置中运动相变过程中的分离效率计算,衡量液滴相变对汽水分离性能的影响,指导分离装置结构的优化设计。     

饱和砂土爆炸液化模型研究

运用有效应力原理,建立了用于描述三相饱和砂土爆炸动力分析的实用模型,模型既可用于非和砂土（与外界连通的气体,水和土颗粒）,完全饱和砂土（水和土颗粒）和三相饱和砂土（含有少量封闭气体,水和土颗粒）的爆炸效应及其后效应如液化问题研究,也可用于地震荷载及其它动荷载问题的研究。     

液化天然气涡旋的模型研究

介绍了液化天然气涡旋问题和Ｂａｔｅｓ－Ｍｏｒｉｓｏｎ模型，并针对Ｂａｔｅｓ－Ｍｏｒｉｓｏｎ模型没有考虑蒸发率对密度差的影响、不能解释涡旋发生前分界面加速下降这一事实等缺陷，提出了改进四阶段涡旋模型．该模型对涡旋发生的过程进行了更合理的划分，通过理论推导，解释了分界面加速下降等事实．计算结果证明，改进模型在初始密度差较小时更加符合实际情况     

单液滴蒸发实验装置设计及测试技术研究

分析润滑油液滴蒸发过程对于研究其蒸发燃烧机理具有重要的指导意义和实用价值。文章基于传统挂滴法原理,设计了单液滴蒸发实验装置,介绍了其基本原理和操作步骤;针对高速相机拍摄的液滴蒸发图像,利用Matlab编写了图像处理程序,分析了不同挂滴方法对实验结果分析的影响。初步实验结果表明,新型交叉纤维技术有助于液滴稳定度与圆形度的保持,Matlab膨胀腐蚀算法对图像分析处理的精确度更高。     

CeO2纳米燃油单液滴蒸发数值模拟研究

基于单液滴蒸发可视化试验,应用ANSYS FLUENT计算流体力学模拟软件,建立纳米燃油单液滴蒸发模型,探究纳米粒子质量浓度和粒径对燃油液滴蒸发过程中温度和燃油蒸气质量浓度的影响. 结果表明,纳米燃油液滴中的纳米粒子质量浓度越高、粒径越小,燃油液滴的蒸发平衡温度越高,相同时间内的燃油蒸气气相体积分数越高. 在环境温度573 K下,纳米燃油液滴从外界环境吸收热量使自身温度不断升高,在计算域内沿液滴表面向外延伸形成质量浓度边界层和温度边界层,促进液相向气相的转化.在蒸发初始阶段,蒸发速率较低,燃油蒸气气相体积分数较小;随着蒸发过程持续进行,由于纳米粒子增强传热传质的作用,液相组分蒸发汽化加快,液滴蒸发速率加快.     

纯麻疯树生物柴油单液滴蒸发特性研究

为了探明麻疯树生物柴油(JME)燃料的蒸发过程,通过碱性酯交换反应制备了JME,并采用热电偶挂滴技术研究了在673 K和873 K的环境温度下JME单液滴的膨化和蒸发特性,分析了环境温度对JME液滴蒸发过程的影响。结果表明,JME液滴的蒸发过程分为瞬时加热阶段、波动蒸发阶段和平衡蒸发阶段;在673 K和873 K下JME液滴的蒸发特性不同,673 K下液滴的蒸发只存在膨胀过程,没有发生微爆,液滴寿命较长,而873 K下液滴出现了微爆现象,液滴寿命较短;环境温度的升高可以提高JME液滴的蒸发速率,这是因为JME中挥发性成分较多,其挥发后形成气泡,在高温下液滴发生膨化和微爆,这样可以更好地实现空气-燃料混合,提高柴油机的燃烧效率。     

单液氮液滴在气流中的蒸发运动特性研究

为了研究低温风洞中液氮喷雾降温蒸发特性,从而从微观上把握整个喷雾过程,以经典蒸发模型为基础,建立了适用于高速气流下的单液滴蒸发模型,计算了高速气流下单个液氮液滴的蒸发过程,得到其蒸发过程中液滴直径、速度、蒸发速率等参数的变化规律,并比较了环境温度、环境压力、气流速度等不同因素对各参数的影响。结果表明:环境温度对液滴蒸发速率影响较大,在100~300K环境温度下,每升高100K,2m的距离内液滴相对蒸发量大约增加18%,而对液滴运动速度则基本没有影响;气流速度越大,对流换热越强,液滴等时间蒸发速率越大,但由于蒸发距离一定,高速气流情况下的实际蒸发量减少,在上述条件下,10~30m/s的速度范围内,相对蒸发量在5%~6%;大粒径液滴具有大的绝对蒸发量,而小粒径液滴的相对蒸发量则较大;随着环境压力的增大,蒸发速率会随之增加。     

天然气液化技术及其应用

中国天然气勘探仍处于早期勘探阶段,发现大气田的几率很大.中国天然气产量连年迈上新台阶.但我国天然气的产量仍远不能满足经济发展的需求.由于天然气的产地往往不在工业或人口集中地区,长输干线的建设涉及地理位置和成本的限制,为天然气的利用带来一定的制约.液化天然气,作为天然气的液态形式,其独特优势为天然气的利用提供了多元化的选择空间.该文主要讨论天然气液化过程中主要技术,及液化天然气的利用及安全问题,希望能有同行共勉.     

液化天然气汽车加气站建设投资规划模型及其应用

全面考虑建设成本、固定成本、变动成本、融资成本、税金和销售收入等影响液化天然气汽车加气站(LNG加气站)项目建设与运营的各项成本与效益因素,提出LNG加气站建设投资整数规划模型,解决规划期内于目标小区建设加气站的最优投资规模与最优投资时机问题.模型充分考虑由液化天然气汽车推广程度差异造成的各地区市场需求的不均衡性,统筹规划资本分配与利用,求解得到的投资方案具有区域和时间上的层次性,符合现实背景与企业资本约束.运用该方法为某企业制定辽宁省LNG加气站项目建设投资决策,并由敏感性分析得出结论,不同参数设置下求解得到的投资方案在各目标小区的总建站数量基本一致,计算结果适应性强；项目的总体收益、投资时间分别对加气站的售气量、初始建设成本敏感.     

三相饱和土爆炸液化机理模型研究

三相饱和土是由固体土颗粒、水和少量封闭气体组成的混合物介质。在爆炸压缩波荷载作用下,三相饱和土极有可能液化,这主要与孔隙流体与土骨架动力响应之间的差异有关,从微观力学角度着手,通过选取适当的坐标系,明确各相间相对运动和变形的物理意义,建立起研究三维条件下三相饱各土爆炸液化的机理模型。     

接触面温度对表面液滴蒸发过程的影响

详细研究了不同接触面温度对液滴蒸发过程的影响.通过分析液滴中间平面的粒子图像,首先阐述了接触面温度对液滴内漩涡流动的影响,并指出液滴周围水汽的凝结过程对液滴底部成像的影响.然后计算了不同接触面温度条件下液滴的量纲一体积与接触角随时间的变化曲线.结果表明,随着接触面温度的降低,液滴的量纲一体积和接触角减少的速度都变慢,在接触面温度较低的时候(例如5°C),液滴的量纲一体积和接触角都因空气中水汽凝结过程的影响而增大.     

液化天然气泄漏扩散数值模型分析

简述了常用的LNG泄漏扩散模型,分析了这些模型的优缺点及适用性,重点介绍了液化天然气泄漏扩散CFD模型公式,分析了应用大型LNG泄漏现场试验对LNG泄漏扩散CFD模型的验证数据.分析结果表明:同其他的模型相比,液化天然气泄漏扩散CFD数值模型具有更好的预测精度.     

基于PL-Finn模型的饱和砂土液化数值分析

为研究地震作用下沉箱式码头的砂土液化特征,基于包含动孔压上升的PL-Finn模型,结合现场实测和大型有限差分软件FLAC~(3D),采用完全非线性的动力分析方法,同时考虑地震动载荷与渗流的耦合作用,对置换砂和回填砂土的超孔压比进行了分析,并将现场实测结果与有限差分模拟结果进行对比分析.结果表明:码头最大水平残余位移为3.47 m,最大残余沉降为1.86 m;回填砂土在地震动载荷施加第6~9 s时已经发生了液化,且超孔压比接近1;置换砂土基本没有发生液化现象,残余超孔压比稳定在0.25~0.30;模拟计算所得的沉箱沉降量比现场实测值低7%,即有限差分模拟结果与实测数据基本吻合,认为采用FLAC~(3D)有限差分方法可以很好地模拟地震砂土液化过程.     

正十二烷单液滴在含乙醇氛围中的蒸发特性

考虑液滴与环境气流物性瞬态变化的单液滴非平衡蒸发,建立了模型,研究正十二烷液滴在含乙醇氛围中的对流蒸发过程,获得环境参数(环境温度、压力、对流强度、环境气体中乙醇蒸气和水蒸气质量分数)对液滴蒸发特性的影响规律.计算结果表明:环境因素中影响液滴蒸发的主要因素是环境温度、环境压力和对流强度,乙醇蒸气和水蒸气质量分数对液滴蒸发特性几乎没有影响;环境温度和对流强度的增加,有利于液滴蒸发;对初始温度较低的燃料液滴,环境压力对蒸发的影响与环境温度、气流相对速度相关;在一定的热环境参数下,压力效应发生逆转;增加液滴周围气体中乙醇蒸气质量分数和降低水蒸气质量分数,会加速液滴蒸发,液滴寿命略微缩短.     

用蒸发气充填液化天然气球形储罐隔热层的传热计算

针对大型液化天然气储罐在隔热层填充N2(氮气)成本高、工艺复杂的问题,现改为用BOG(蒸发气体)代替N2填充隔热层.阐述BOG代替N2的不同及其用球形储罐储存LNG的优点.通过分析传热过程、建立传热模型,计算总漏热量和蒸发率,验证BOG代替N2在理论上的可行性.     

影响天然气液化的工艺参数分析

分析天然气的液化率与LNG的储存温度和压力、天然气节流前温度、天然气压力以及高低压制冷剂压力、温度等参数的关系,归纳出影响液化率的关键因素。研究得出降低储存温度和增加储存压力都可以提高天然气的液化率。混合制冷剂中甲烷含量对液化流程性能的影响：随着甲烷含量的增加,混合制冷剂流量、压缩机功耗、冷却水带走热量和丙烷预冷量均增加。     

纳米流体液滴瞬态蒸发速率影响因素实验研究

为了提升喷雾冷却等液滴蒸发应用过程的瞬态蒸发速率,该文探究纳米颗粒的加入对液滴瞬态蒸发特性的影响规律.通过可视化实验研究了水基CuO、Al2 O3纳米流体液滴在加热铜基板上的瞬态蒸发速率,测量了液滴蒸发过程中接触角、接触半径等形态参数随时间变化关系,并分析了纳米颗粒质量分数、基板加热温度对纳米流体液滴瞬态蒸发速率的影响...     

饱和重塑黄土液化孔压增长模型的试验研究

为研究饱和重塑黄土液化过程中的孔压增长规律,通过设定的试验方案,使用动三轴试验研究了黏粒含量、干密度、固结围压、动应力比和振动频率的影响。结果表明:黄土液化和砂土液化在液化过程中的孔压发展规律不同,黄土液化孔压增长具有特殊性;针对已有孔压模型对不同土性使用的局限性,对不同因素下黄土液化孔压增长进行归纳分析,得到考虑不同因素的孔压增长模型;最后对孔压增长模型的适用性和应用型进行了分析、验证。