水平管降膜蒸发器管外膜状流流动特征研究

为了探究水平管降膜蒸发器管外液膜分布的优劣对其传热性能的影响,课题组建立了水平管三维模型对管外膜状流流动进行数值模拟,得到液膜沿水平管轴向和周向的分布规律,并对膜厚波动幅度Δ进行研究;分析了流量、布液高度及管外径对管外液膜厚度的影响。结果表明：当周向角度一定时,液膜厚度沿水平管轴向小幅波动;膜厚波动幅度Δ在θ为10°~20°时逐渐减小,其最大值为0.168 62;在θ为150°~170°时逐渐增大,其最大值为0.362 91;当θ为20°~150°时,膜厚波动幅度Δ＜0.075 00,液膜流动呈现平稳发展的趋势。研究表明液膜沿水平管周向流动可划分为3个区域：θ为10°~20°时为冲击区,θ为20°~150°时为稳定区,θ为150°~170°时为尾流区。液膜厚度随流量的增大而增大,随布液高度和管外径的增大而减小。     

液体射流直径对大液气质量比双通道气流式喷嘴雾化性能的影响

采用水-空气系统,研究了液体射流直径对双通道气流式喷嘴雾化性能的影响。结果表明:当液气质量比为0.82~5.48时,液体射流直径对雾滴直径有显著影响。在液气质量比一定的条件下,随液体射流直径的增加,雾滴直径呈先减小后增大的变化趋势。当液体射流速度为2~4 m/s时,雾滴直径最小。     

基于正交试验的雾化施液抛光工艺参数研究

为了研究雾化施液化学机械抛光工艺参数对抛光效果的影响,以抛光盘转速、抛光压力、雾化器电压、氧化剂质 量分数为因素,以材料去除率和表面粗糙度为评价指标设计正交试验,再对试验结果进行直观分析和权矩阵分析,得到 了各因素对试验结果的影响趋势和程度,并得到了最佳参数组合。结果表明：在雾化施液抛光过程中抛光效果随抛光盘 转速的增大而增大;随抛光压力的增大呈先增大后减小的趋势;随雾化器电压的增大而增大;随氧化剂质量分数的增大 而增大。且影响程度顺序由大到小为：氧化剂质量分数、抛光压力、雾化器电压、抛光盘转速。当抛光盘转速为60 r／ mm、抛光压力48 kPa、雾化器电压55 V、氧化剂质量分数为2.5%时,得到材料去除率和表面粗糙度均达到最佳,此时的 抛光效果最好。     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统,在80～240 MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究.通过实验及数据分析,得出了磨料粒径和质量流量、射流压力、靶距、切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律.结果表明,在实验给出的工况条件下,磨料流量存在最佳值,在一定范围内切割深度随磨料流量增加而增加,当磨料流量达到一定值后,切割深度随流量增加反而下降;切割深度与射流压力基本呈线性增长关系;随着靶距的增大,切割深度逐渐减小;切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势.     

离心泵内气相体积分数及相对速度分布规律研究

为研究离心泵输送气液两相介质时的内部流动规律,采用FLUENT软件对其内部流动进行数值模拟,研究叶轮内不同截面处的气液两相流动,分析进口气相体积分数和流量对叶轮内部流动的影响,以揭示叶轮内不同截面处气相分布与相对速度随进口气相体积分数与流量的变化规律。研究结果表明：前盖板附近截面气相集中区域较大;大流量对气相的积聚具有一定的冲刷作用;在设计工况下,泵内气相体积分数随叶轮半径的增加先增大后减小;进口气相体积分数对前盖板截面附近相对速度影响较大,中截面和前盖板截面附近相对速度受流量的影响较大。研究结果对气液两相流泵的优化设计及高效运行具有参考价值。     

内混式油喷嘴流量特性实验研究

以压缩空气和变压器油为工质,对内混式介质雾化喷嘴的流量特性进行了实验研究,得出了内混式介质雾化喷嘴油、气流量系数与运行及结构参数的实验关系式.实验结果表明,不同内混式喷嘴或同一喷嘴在不同运行参数下的流量系数值变化很大,与通常设计计算时的推荐值偏差最大达100%以上.油压大于等于气压工况下的实验关系式与油压小于等于气压工况下的实验关系式有较大的区别.     

水流量对热泵热水器性能影响的实验研究

针对空气源热泵热水器运行工况多变,制热效率不稳定的特点,设计了循环加热式热泵热水器实验装置,系统由制冷剂循 环和水循环两部分构成,重点研究了水流量对系统性能的影响。实验结果表明：逐时能效比随水温的升高而下降,加热前期水流量越大能效比越低,加热后期刚 好相反;水流量越小系统越容易吸气带液,吸气带液会使制热量降低,能效比下降速率增大,导致系统性能变差;吸气带液时,制冷剂流量减小,换热系数增大 ,与换热系数相比制冷剂流量对制热量的影响更大。该结果为系统实际运行和进一步研究提供参考。     

气锚分气效率的实验研究

为定量研究流动参数对气锚分气效率的影响,设计加工了实验用的气锚和相应的配套装置,对流动速度和气液比这两个影响气锚分气效率的重要因素及流体在气锚中的流动特点进行了研究。实验结果表明：随气液比的增大,分气效率增大,但当气液比大于0.75时,分气效率受气液比影响不再明显;分气效率随流速的增大而增大,当流速较小时,由气液比的不同引起的分气效率的差别比较大,而随着流量的增大,这种差别呈逐渐缩小的趋势。理论计算与实验结果比较,验证了实验结果的正确性,对气锚分气效率的定量分析具有借鉴意义。     

水平管外降膜蒸发传热性能实验研究

建立了降膜蒸发实验台,研究了在低压状态下水平管喷淋降膜蒸发的传热性能.实验蒸发管分别使用光管和某种型号强化管.实验测试了管子结构、喷淋流量以及在喷淋液中加入添加剂对换热的影响.结果表明,喷淋流量增大,管外换热系数和总传热系数都会有一定的增加,当增大到一定程度会出现换热效果变差的情况.强化管的总传热系数比普通光管高62%.本次实验使用的质量分数为4.15%的添加剂对于换热无强化效果.     

淹没状态下超高压磨料水射流切割实验研究

利用水射流切割实验系统，在80-240MPa压力范围内对完全淹没状态下磨料水射流切割岩石的性能进行了实验研究．通过实验及数据分析得出了磨料粒径、质量流量、射流压力、靶距及切割横移速度等参数对射流切割性能的影响规律．结果表明，在实验给出的工况条件下，磨料流量存在最佳值，在一定范围内切割深度随磨料流量的增加而增加，当磨料流量达到一定值后，切割深度随流量的增加反而下降；切割深度与射流压力基本呈线性增长关系；随着靶距的增大，切割深度逐渐减小；切割深度随切割速度的增加呈指数衰减趋势．     

气液两相内混式油喷嘴混合室内压力特性的实验研究

以压缩空气和变压器油为工质，对气液两相内混式油喷嘴混合室内压力特性进行了实验研究．研究结果表明，对于结构已确定的油喷嘴，影响混合室内压力的运行因素主要是油压（p1)，气压（p2)及两者差值（p1-p2)．实验测得了相同雾化气压下不同油压时混合室内压力的变化值，并利用数理统计的方法，整理出了这种油喷嘴混合室内压力随油压变化的关系式．从统计关系式及实验数据相关线图的比较可以看出，两者的变化关系是非线性的．实验还测得了在相同油压条件下不同雾化气压时，混合室内压力随气压的变化值，整理出了混合室内压力随气压变化的关系式．从统计规律及实验数据相关线图分析比较看出，两者的关系近似为线性关系。     

涡轮流量计数学模型与优化设计

本文应用流体力学边界层理论,对涡轮流量计涡轮叶片受到的流体粘性阻力矩作了较详尽的理论分析,得到了粘性阻力矩的计算公式。公式表明,在层流流动时,粘性阻力矩与流量的3/2次方成正比;在湍流流动时与流量成13/7次方关系。从而导出了全新的涡轮流量计的数学模型。根据这一数学模型计算的涡轮流量计的特性曲线与实验结果甚为吻合。文中还提出了关于涡轮流量计临界雷诺数Re_(c1)的新概念。认为可以用Re_(c1)的值作为判别涡轮流量计特性曲线优劣的准则数,对仪表结构参数进行优化设计,以扩大仪表的量程比。     

基于FLUENT的气液两相流喷嘴雾化性能研究

为了提升雾化器的雾化性能,对雾化器喷嘴结构进行研究。以空气和水为介质,采用FLUENT软件仿真模拟喷嘴雾化过程并利用试验加以验证。以不同角度的气相出口通道为研究对象,通过调整气压、气液比的大小探究喷嘴在其影响下的喷雾效果。研究结果表明：随着气相通道斜度增大,可以提高喷嘴的雾化质量,当气相通道斜度过大时,也会影响雾化效果;同时,喷雾效果也受气压、气液比的影响,随着气压、气液比的变大,雾滴粒径逐渐变小,雾化性能更好。     

稠油油藏注蒸汽储层热伤害规律实验研究

针对稠油油藏注蒸汽过程中储层的热伤害问题，研究了稠油油藏热采过程注入的高温、高pH 热流体对储层 渗透率的影响，研究中利用正反向流动实验方法，研究了高温冷凝液注入疏松砂岩后引起的微粒运移作用及储层渗透 率的变化特征；并利用储层矿物的水热反应实验，分析了疏松砂岩油藏注蒸汽开发过程中的微粒运移机理。实验结果 表明，注蒸汽过程中，稠油油藏储层渗透率随温度及pH 值的升高而降低。高速流动的蒸汽及冷凝液造成储层内固相 微粒的运移及滞留，使储层非均质性进一步加剧；同时，高温、高pH 的蒸汽冷凝液既促使黏土矿物发生膨胀又造成储 层矿物发生溶解与转化，从而进一步加剧了稠油油藏疏松砂岩储层的储层热伤害。     

基于气动雾化机理的喷嘴性能试验研究

针对目前气动雾化喷嘴结构复杂、雾化液滴不均匀等问题,设计了气相通道斜度为30°,45°,60°的3种喷嘴,基于气动雾化机理,以自来水为试验工质,利用相位多普勒粒子测量仪检测了气液比、气相通道开口斜度及气相压力对雾滴粒径、喷雾宽度以及雾化沉积量的影响。结果表明：气液比相比于气相通道开口斜度、气相压力参数对雾滴粒径的影响明显;随着气液比的增大,雾滴粒径变小,雾化颗粒更加均匀;气液比对喷雾宽度的影响同样十分明显,随着气液比增加,雾化角变大,喷雾宽度增加,且喷雾宽度内的雾滴沉积量呈现正态分布。设计的气动雾化喷嘴可使雾化效果得到较大改善。     

高分子溶液表面张力的测定、关联与预测

采用吊环法测定了聚二甲基硅氧烷(PDM S,1 000 mm2/s)在甲苯、环己烷、丁酮以及环己烷和丁酮混合溶剂中的表面张力随浓度的变化关系。在P rigog ine-D efay模型的基础上,引入了高分子链节有效浓度的概念,获得了相应的计算高分子溶液表面张力的改进模型,该改进模型对实验数据关联的平均相对误差为0.59%;对PDM S(1 000 mm2/s)在丁酮-环己烷混合溶剂体系的表面张力预测的平均相对误差为0.44%。     

气动雾化喷嘴辅助雾化孔角度优化

为了改善气动雾化喷嘴的雾化质量，课题组基于FLUENT软件，对气动喷嘴喷雾的形成过程进行数值模拟。建立了气动雾化喷嘴的空气与水的流动模型，通过气液耦合分析，探究辅助雾化孔角度的改变对雾化特性的影响，包括流场扩展程度变化规律、检测平面受到喷涂压力的变化规律以及液滴索特平均粒径（SMD）的变化3个方面的影响。仿真结果表明：对于本课题的模型而言，辅助雾化孔角度取40°时雾化效果较好；在满足雾化液滴粒径要求的前提下，气动雾化喷嘴应尽量选用较小的辅助雾化孔角度。     

阵列式直通道填料塔用于氨氮废水吹脱的性能研究

空气吹脱广泛用于废水中脱氨,实现这一过程的传质设备主要是填料塔,为了提高过程的传质效率和避免填料运行过程中的堵塞,提出了一种新型填料塔——阵列式直通道填料塔,并对废水中氨的吹脱进行了实验。与传统的吹脱设备相比,此类填料塔表现出较好的气-液传质性能,使氨氮的吹脱效率大大提高。在一定温度条件下,空气流量和液体循环流量是影响吹脱过程中氨体积传质系数的主要因素。体积传质系数均随空气流量和液体循环流量的增加而增大。实验表明:在空气流速Q_G=60 m~3/h、液体循环流速Q_L=2.5 m3/h时,体积传质系数达0.041 1 min~(-1),吹脱90 min氨的去除率达97.39%。该新型填料塔,经过较长时间的分离操作,没发现明显的填料堵塞问题,对于实现工业化放大有重要意义。     

渣油加氢微膨胀床反应器中的气液流动状态及床层膨胀率

在常温常压下用模拟渣油和模拟氢气近似模拟了微膨胀床渣油加氢处理反应器内的气液流动状态,考察了催化剂粒径和堆密度、虚拟气液流速以及催化剂装填高度对催化剂床层膨胀率的影响。实验结果表明:大粒径、低堆密度的催化剂床层膨胀率较高;虚拟气速与床层膨胀率关系曲线上存在拐点,拐点值随催化剂装填高度增加而增大;虚拟液体流速对催化剂床层膨胀率影响较小;在工业操作条件下,微膨胀床渣油加氢处理反应器的催化剂床层膨胀率小于10%;催化剂装填高度对床层膨胀率有明显的影响,催化剂装填量较大时,需要采用较高的气油比才能保证催化剂床层处于微膨胀状态。     

在水汽逆向流动填料塔内热质同时传递过程的研究

在内径94mm,高2.1m的填料塔内进行了热、质同时传递过程的热模实验研究。结果表明,存在一个合适的(液/汽)质量比为7.7～13.3。当系统内液汽比在该范围附近时,床层内气相温度分布比较稳定。同时,对填料塔内热质同时传递过程建立了数学模型,模型计算值与实验值吻合良好。计算出在本实验系统的操作条件下,全塔平均传质和传热系数分别为:kg=0.060kg/(m2·s·MPa)和αg=2.01W/(m2·K)。本文所建立的数学模型能应用到工业实践中。