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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

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高校化学工程学报 2005年第2期19卷 181-186页

作者：吴宏伟陶智陈国华邓宏武徐国强丁水汀北京航空航天大学能源与动力工程学院北京100083 香港科技大学化学工程系

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... 详细信息

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。

关键词：传热和传质冷冻干燥多孔介质电介质核心损耗系数

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溶液真空蒸发冻结过程的传热传质研究

溶液真空蒸发冻结过程的传热传质研究

作者：宋先霖东北大学

学位级别：硕士

真空蒸发冻结对于溶液来说,是一种非常重要的冻结方式。真空蒸发冻结的基本原理是基于真空条件下液体能够迅速蒸发和液体蒸发时带走相变潜热而使剩余液体温度降低,直至冻结。采用化学溶液冻干法制备纳米粉体的过程中,应用较多。本文对... 详细信息

真空蒸发冻结对于溶液来说,是一种非常重要的冻结方式。真空蒸发冻结的基本原理是基于真空条件下液体能够迅速蒸发和液体蒸发时带走相变潜热而使剩余液体温度降低,直至冻结。采用化学溶液冻干法制备纳米粉体的过程中,应用较多。本文对真空蒸发冻结过程中的传热传质特性和机理做更加深入的研究。本文在综述国内外真空冷却和真空冻结发展的的基础上,运用实验与理论相结合的方法,对溶液的真空蒸发冻结过程作了进一步研究。在溶液真空蒸发冻结过程的实验研究中,门改造了实验设备。加入了测量质量的电子天平、测量压强的真空规管以及测量温度的热电偶,并提高了实验装置的测量精度,实现了质量、压强和温度的快速、自动测量。测量了实验物料的基本物性参数,同一时刻记录溶液质量、表面温度和真空室压强,定量的分析了实验过程中,不同浓度的硫酸铜、氯化钠和纯水的水溶液在爆沸点和冻结点以及整个真空蒸发冻结过程中的质量、温度和压强的变化。描绘出溶液质量、温度及真空室压强随时间变化的曲线。确定了真空蒸发冻结过程中,溶液内部的热传递方式。空气中永久性气体和冷凝室捕捉水蒸气的能力对整个真空蒸发冻结过程的影响。冷阱捕集能力对真空蒸发过程的影响。真空蒸发冻结和直接冻结后溶液干燥时间及能耗的比较。在溶液真空蒸发冻结过程的理论研究中,建立了集总参数模型和宏观能量恒算模型,模拟出温度-质量曲线来描述溶液质量随溶液温度的变化情况,分析比较了两种模型在爆沸点和冻结点的模拟数值。同时,也建立了气体动力学模型,反映出了真空蒸发冻结过程中质量迁移气体流动。模拟出质量、温度和压强随时间变化的曲线,计算出真空蒸发冻结过程中的气体流动速率和流量,归纳总结出描述溶液真空蒸发冻结过程的方法和理论依据。将实验曲线与模拟曲线作比较,实验与模拟非常吻合。分析整个真空蒸发冻结过程中的机理,为其它溶液在真空蒸发冻结的工业生产提供方便。

关键词：真空蒸发冻结溶液传热和传质模拟制粉硫酸铜氯化钠

利用Level Set方法研究竖直通道中气泡上升传热与传质

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利用Level Set方法研究竖直通道中气泡上升传热与传质

作者：元爱民大连理工大学

学位级别：硕士

随着计算机技术的快速发展,数值模拟方法已经成为研究气泡动力学的一个强有力的手段。本文着眼于采用Level Set法来捕捉气泡与周围流体的相界面,在控制容积法的基础上,结合SIMPLEC算法模拟气泡在竖直通道内的上升和传热传质规律。首先,... 详细信息

随着计算机技术的快速发展,数值模拟方法已经成为研究气泡动力学的一个强有力的手段。本文着眼于采用Level Set法来捕捉气泡与周围流体的相界面,在控制容积法的基础上,结合SIMPLEC算法模拟气泡在竖直通道内的上升和传热传质规律。首先,对单个气泡在等温体系中的浮力上升过程进行了数值模拟。计算结果表明,采用体积修正法的Level Set能很好的捕捉两相界面,无论是气泡形状,还是计算Re数都与实验结果很接近。同时,本文也对单个气泡在粘性流体中的上升做了描述,进一步地考察了液气两相的密度比和粘度比对气泡的形态和速度的影响,当密度比和粘度比都小于10时,气泡形状受粘度比的影响更大,与之相反,气泡速度受密度比的影响大于受粘度比的影响;而当密度比和粘度比都大于100时,气泡的形状和速度就几乎不受影响了。其次,对粘性液体中的两个并排放置的相同气泡进行了数值模拟,描述了它们上升过程中的相互的作用。在Re=200的情况下,研究了We数对气泡融合的影响,发现计算We数约为2时气泡发生融合,融合发生前气泡的速度急剧下降,之后气泡速度又快速回升,但是终态速度还是大于不融合时的速度。当气泡不融合时,随着We的增大,气泡来回“碰撞”的频率也增大。再次,对单个蒸汽泡在均匀过热流体中上升进行了数值模拟,因为相界面的温度梯度的不连续,本文提出了控制容积法下相界面的温度梯度处理方法,并在Re=40,We=5的条件下,模拟了单个蒸汽泡的上升和增大过程,结合界面平均Nu,说明了各个阶段蒸汽泡增长率。最后,基于Level Set函数的特性,提出了另一种体积修正法,该方法不需要经验因子,物理意义强。通过单个气泡在流体中的上升和水滴自由下落到水面的模拟表明,本修正方法修正的效果与之前的修正方法大体相当。

关键词： Level Set 气泡竖直通道浮力上升传热和传质

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多孔介质内部传热传质规律的研究进展

广东化工 2006年第11期33卷 44-47页

作者：胡玉坤丁静华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室广东广州510640

多孔介质中的热质交换理论及其实验研究是一个涉及面广、研究难度大而又颇具工程应用价值的课题。本文对多孔介质内部传热传质规律的研究从理论和实验两方面作了简要的综述及展望,并对一些描述热质传递过程的数学模型及方程作了介绍。

关键词：多孔介质传热和传质

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天然气水合反应器的研究进展

石油化工 2008年第10期37卷 1083-1088页

作者：白净梁德青李栋梁樊栓狮中国科学院广州能源研究所可再生能源与天然气水合物重点实验室广东广州510640 中国科学院研究生院北京100049 中国科学院广州天然气水合物中心广东广州510640 华南理工大学传热强化与过程节能教育部重点实验室广东广州510640

水合反应器的研究与开发是天然气水合物技术产业化的关键之一。介绍了水合物的生成机理,分析了影响水合反应器开发中的传热和传质问题,综述了水合反应器的研究概况,提出了水合反应器结构设计中须提供特殊的机械单元以促进反应器内物料... 详细信息

水合反应器的研究与开发是天然气水合物技术产业化的关键之一。介绍了水合物的生成机理,分析了影响水合反应器开发中的传热和传质问题,综述了水合反应器的研究概况,提出了水合反应器结构设计中须提供特殊的机械单元以促进反应器内物料迅速混和、气液固表面快速更新和局部水合反应热迅速移除。指出了当前研究较多的管式、射流式、塔式、流化床和超重力水合反应器的优缺点。由于流化床和超重力水合反应器具有生产效率高、传质和传热性能优异、反应速率快、单位质量水合物生产能耗较低等优点,成为天然气水合反应器进一步研究的重点。

关键词：天然气水合反应器天然气天然气水合物储运传热和传质

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模拟连续式振动流化床内传热传质的研究

武汉工程大学学报 1992年第Z1期26卷 92-98页

作者：俞书宏马宝娇翁颐庆化工部上海化工研究院

在理论分析的基础上,将间歇模拟连续干燥的热质传递模型应用于振动流化床。测定了低气速(u＜u_(mf))下氧化铝大粒子在振动流化床干燥过程中的传质、传热系数,得出相应的关联式。为研究连续式振动流化床内传热提供了一种简便易行的方法。

关键词：振动流化床干燥传热和传质

化学反应对竖直平板边界磁流体动力学微极流体滑流的影响

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应用数学和力学 2008年第9期29卷 1069-1082页

作者： R·C·乔德哈瑞 A·K·吉哈黄锋(译) 张禄坤(校) 拉贾斯坦大学数学系印度斋浦尔302004

对半无限竖直平板为边界的多孔介质,研究了传热、传质对微极流体不稳定滑流的影响,其化学反应是一级均匀的.均匀磁场垂直作用于可以吸收微极流体的多孔表面,吸引速度随着时间而变化.自由流动的速度随着微小扰动而呈指数增大或减小.采用... 详细信息

对半无限竖直平板为边界的多孔介质,研究了传热、传质对微极流体不稳定滑流的影响,其化学反应是一级均匀的.均匀磁场垂直作用于可以吸收微极流体的多孔表面,吸引速度随着时间而变化.自由流动的速度随着微小扰动而呈指数增大或减小.采用近似方法获得了微极流体的速度、微转动、温度、浓度的表达式,还得到了在不同流体特征和流动条件下,壁面的摩擦系数、耦合应力系数、传热率和传质率.

关键词：微极流体微转动化学反应滑移流动磁流体动力学传热和传质

冻干显微观测装置的开发与冻干法制备纳米粉的研究

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冻干显微观测装置的开发与冻干法制备纳米粉的研究

作者：王勇东北大学

学位级别：硕士

真空冷冻干燥法制备纳米粉体是当今材料科学领域的前沿性课题之一,因其所制得的粉体具有微粒形状规则、粒径小而均匀、粒度分布窄、化学成分纯、粒子间无硬团聚、分散性好等特点,而受到关注。无机功能纳米粉体材料具有优秀的物理、化学... 详细信息

真空冷冻干燥法制备纳米粉体是当今材料科学领域的前沿性课题之一,因其所制得的粉体具有微粒形状规则、粒径小而均匀、粒度分布窄、化学成分纯、粒子间无硬团聚、分散性好等特点,而受到关注。无机功能纳米粉体材料具有优秀的物理、化学等方面的特殊功能,作为高技术、高性能、高产值、高效益产品,而成为众多科研人员竞相研究开发的对象。出于对物质传热传质过程深入研究的需要,研究人员开始更多地关心物料微观结构对传热传质过程的影响,以及传热传质过程对物料微观结构的影响。所以,在线实时观测在真空低温条件下的传热传质过程中物料微观结构的变化,就显得十分必要。本文针对目前真空冷冻干燥法制备纳米粉体过程对微观检测的要求设计了一种简易的观测装置,该装置能够在真空、低温等特殊条件下实时连续观测各种传热传质过程中物料显微级结构变化。该装置可以实时在线的观测物料的温度、观测室内的真空度还可以通过摄像头将显微镜观测的图象直接传到计算机中进行在线观测。本文进行了冷冻干燥法制备氢氧化铜和氧化铜纳米粉的实验,对所制备的粉体进行微观检测、x射线衍射分析、差热和热重分析以及电镜观察等性能检测。冷冻干燥实验和对所制备粉体进行的检测表明,前驱体溶液的冷冻方式对最终所制备粉体的性能和之后的冷冻干燥速率都有决定性影响。本文对冷冻干燥法制备纳米粉中的冻结过程进行理论分析,通过建立数学模型计算求解得到了冰界移动速率、完成冻结所需时间等重要工艺数据;分析了冻结速率与纳米粉的颗粒大小及粉体品质的关系。通过本文的理论与实验研究,可以使研究人员更深入的了解溶液冷冻干燥法制备纳米粉体过程中冰晶的生成与生长过程、水分的升华或汽化过程以及固相成分的显微结构变化过程,为该项技术的进一步完善与发展提供理论依据,积累实践经验。

关键词：真空冻干显微镜纳米粉体传热和传质

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环管反应器的研究现状及展望

十堰职业技术学院学报 1995年第3期8卷 27-31页

作者：马俊林

本文论述了环管反应器的特点及应用,发展历史,研究现状.对今后环管反应器的研究提出了建议和设想.

关键词：环管反应器现状展望流体力学传热和传质混合