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变电站污水竖管降膜蒸发性能研究

给水排水 2022年第S1期48卷 871-876页

作者：郭季璞张欣宜马悦红鱼小兵杨育娟丁德周忻宇张帆国网陕西省电力公司电力科学研究院西安710100 国网陕西省电力公司西安供电公司西安710032 国网陕西省电力公司西安710048 国网(西安)环保技术中心有限公司西安710100 国网陕西省电力公司西咸新区供电公司西安712000

我国大部分变电站地处偏远,污水量少,传统生化法处理效果不佳,污水长期存储易形成黑臭水体。通过设计制作竖管降膜污水蒸发装置,以实现变电站污水零排放。详细研究了吸水棉布、热源温度、进水流量、风速和降膜柱数量对水蒸发效果的影响... 详细信息

我国大部分变电站地处偏远,污水量少,传统生化法处理效果不佳,污水长期存储易形成黑臭水体。通过设计制作竖管降膜污水蒸发装置,以实现变电站污水零排放。详细研究了吸水棉布、热源温度、进水流量、风速和降膜柱数量对水蒸发效果的影响。单一降膜柱蒸发试验结果表明:在降膜柱表面包裹棉布后可以有效提高水的蒸发效率;热源温度越高,水的蒸发效率越高;随着进水流量的增加,水的蒸发效率先增加后降低,在进水流量为0.6 kg/h时,蒸发效率达到最大[1.75 kg/(h·m^(2))];通风可以有效提高水的蒸发效率,在风速1 m/s时,水的蒸发效率比无风时提高了78.57%;此外,通过增加降膜柱的数量,可以有效提高装置的处理能力。

关键词：变电站污水竖管降膜蒸发零排放

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低温液氧在水平管上降膜流动特性模拟研究

低温与超导 2022年第5期50卷 85-91页

作者：万智华厉彦忠江苏建筑职业技术学院建筑智能学院徐州221116 西安交通大学能源与动力工程学院西安710049

为了探索低温液氧在水平管上的降膜流动特性,采用VOF模型模拟计算了不同工质、液氧饱和压力、椭圆率E对液膜厚度的影响。研究结果表明:在近似相等的Ka数下,液氧(Ka=5 382)的瞬时液膜厚度的波动振幅和局部液膜厚度最小,其次是丙烷(Ka=5 3... 详细信息

为了探索低温液氧在水平管上的降膜流动特性,采用VOF模型模拟计算了不同工质、液氧饱和压力、椭圆率E对液膜厚度的影响。研究结果表明:在近似相等的Ka数下,液氧(Ka=5 382)的瞬时液膜厚度的波动振幅和局部液膜厚度最小,其次是丙烷(Ka=5 387)的、最大是水(Ka=5 344)的。瞬时液膜厚度振动幅度和局部液膜厚度随着Ka数增大而减小。在Re=1 500、D=25.4 mm时,平均液膜厚度在Ka=3 522~6 553范围内的降幅为54%。在E=1~2.5区间,局部液膜厚度随着椭圆率E的增大而减小,但是降低幅度趋缓。拟合了考虑椭圆率的液氧局部液膜厚度关联式,90%预测值和模拟值之间的相对偏差控制在±20%范围内。

关键词：降膜水平管液膜厚度关联式 VOF 模拟

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降膜流动行为的数值模拟研究

原子能科学技术 2012年第10期46卷 1207-1211页

作者：于意奇杨燕华程旭顾汉洋上海交通大学核科学与工程学院上海200240

本文对降膜的流动行为进行了二维和三维的数值模拟。分析了不同雷诺数下降膜的液膜厚度、液膜速度、壁面剪应力。模拟结果与实验值以及理论模型的推导值进行了比较,吻合程度良好。模拟研究表明:三维模拟可再现降膜的表面波动,而二维模... 详细信息

本文对降膜的流动行为进行了二维和三维的数值模拟。分析了不同雷诺数下降膜的液膜厚度、液膜速度、壁面剪应力。模拟结果与实验值以及理论模型的推导值进行了比较,吻合程度良好。模拟研究表明:三维模拟可再现降膜的表面波动,而二维模拟无法预测这种波动。三维数值模拟得到的瞬态结果也显示了表面波动对液膜速度和壁面剪应力的影响。

关键词：降膜液膜厚度波动

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波纹表面降膜除湿传热传质研究

波纹表面降膜除湿传热传质研究

作者：张鹏西安建筑科技大学

学位级别：硕士

液体降膜除湿空调系统具有能耗低、污染小、湿度控制灵活、溶液再生方面支持太阳能及低品位热能利用等优点,近年来受到广泛关注。液膜流动模式对于降膜除湿器的传热传质性能至关重要。波纹表面可有效改变液膜流型,进而提高除湿效率。本... 详细信息

液体降膜除湿空调系统具有能耗低、污染小、湿度控制灵活、溶液再生方面支持太阳能及低品位热能利用等优点,近年来受到广泛关注。液膜流动模式对于降膜除湿器的传热传质性能至关重要。波纹表面可有效改变液膜流型,进而提高除湿效率。本课题旨在研究波纹表面降膜除湿的气液流动和传热传质特性。采用RNG k-ε湍流模型处理湍流,采用流体体积法(VOF)跟踪相界面。采用双膜理论和渗透传质理论,分析了动态液膜流动特性、气液流动场和波纹表面强化除湿的机理。研究了空气和液体干燥剂的不同物性对传热传质性能的影响。本研究的主要结论如下:波纹表面显著增强了液膜的波动,提高除湿性能。当进风速度为0.2 m·s,Li Cl溶液浓度为30%时,相较于平板其除湿效率、除湿率、相界面传热传质面积和传质系数分别提高了16.6%、16.8%、2.4%和13.7%;波纹表面能显著提高除湿性能的原因主要包括液膜波动提高了界面传质面积和气液界面附近产生涡流。当进口处空气流速较低且进口干燥剂溶液浓度较高时,除湿效果非常明显;通过单一变量法,可以探索波纹表面的几何特征(λ、A)如何影响除湿器的除湿能力和效果。传质性能最佳的波纹板的几何结构是波长为5 mm,振幅为0.5 mm;采用单一变量法,分析了空气的入口参数(雷诺数、温度、含湿量)和溶液的入口参数(雷诺数、温度、浓度)对除湿器性能的影响。当溶液的浓度、雷诺数、空气的含湿量以及流速升高时,除湿率也会相应上升;然而,当溶液温度升高或者空气的温度升高时,除湿率会相应下降;基于本文的计算结果,提出了Nu和Sh的预测关联式。预测关联式和计算结果具有良好的一致性。

关键词：降膜传热传质溶液除湿波纹表面 CFD

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水平管外高黏流体降膜流动行为数值模拟

水平管外高黏流体降膜流动行为数值模拟

作者：高祥浙江理工大学

学位级别：硕士

流体在重力作用下沿着支撑结构表面向下铺展成膜的降膜流动具有丰富的流体动力学特征,与搅拌式流动相比,降膜流动可以在降低能耗的同时增大气液接触面积、提高气液相间传热传质,这种流动模式在蒸发、浓缩、冷凝、吸收、脱挥、气液反应... 详细信息

流体在重力作用下沿着支撑结构表面向下铺展成膜的降膜流动具有丰富的流体动力学特征,与搅拌式流动相比,降膜流动可以在降低能耗的同时增大气液接触面积、提高气液相间传热传质,这种流动模式在蒸发、浓缩、冷凝、吸收、脱挥、气液反应等领域具有良好的应用前景。以水、有机液体和盐溶液为工质的降膜流动研究在近几十年来获得广泛关注,然而在工质为较高流体黏度的浓溶液涂覆、降膜脱挥等领域相关研究工作较少。当流体黏度较高时降膜流动模式、膜厚分布、成膜面积和表面更新速率等流动行为会显著影响降膜设备的热质传递效率。本文以流动成膜效率高、混合均匀效果好、高效节能的连续水平管件作为降膜支撑结构,研究高黏牛顿流体和假塑性流体在水平管外降膜的流动形态、液膜分布和速度变化规律,以期为适用于高黏流体降膜蒸发器、脱挥器等设备的设计开发提供理论支持,同时也能为高黏流体生产加工技术改进研究提供思路。本文建立了水平管外高黏牛顿流体降膜流动的三维数值模型,研究了水平管外高黏牛顿流体降膜流动行为,并以实验验证了数值模拟结果的可靠性,考察了高黏牛顿流体的降膜流动形态、膜厚分布、膜速变化、低流量下发生的形态转变及其对成膜性能的影响。结果表明高黏牛顿流体在水平管外的降膜流动十分缓慢,其流动形态主要受重力和黏性力的影响,在第一层管外的流动形态会受到进液孔的影响,出现膜速增大,膜厚减小的现象;当周向角小于30°和大于150°时,膜厚最大;在周向角90°左右时膜速最大,然后随周向角的减小或增大,膜速减小;当流量降低到10.8 kg/h时,高黏牛顿流体在第三层水平管外会发生液膜收缩的现象,并且在两股流体结合区域的内部出现了空腔。在分析高黏牛顿流体降膜流动行为的基础上,考察了水平管外假塑性流体的降膜流动行为。研究发现,高黏度的假塑性流体降膜到下层管时会在下层管外形成一层润滑层,由于润滑层的存在,使后续流体沿周向方向快速流动,降膜的流动周期会大大的缩短;管径38 mm时不利于流体在水平管外壁外绕流,减小管径能够增加水平管两侧流体结合,提高成膜性能,有利于降膜流体的表面更新;随着黏度的增加,相邻两股流体接触后形成的帘状流极不稳定,可通过增大进液速度的方式,增大两股流体接触结合的程度。此外,高黏牛顿流体与假塑性流体相比,进行水平管外降膜流动时流体堆积现象较为严重,在首层管上形成的膜厚较大,下层管上两者都存在流体液膜的波动,但牛顿流体波动面积较大,会形成整体性的波动,假塑性流体波动不易集中,常伴随着小股流体出现无规波动。

关键词：水平管高黏流体降膜流动行为数值模拟

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太阳能平板降膜再生过程的数值模拟

东南大学学报（自然科学版） 2005年第6期35卷 903-906页

作者：杜斌施明恒东南大学动力工程系南京210096

针对太阳能平板集热型再生器中辐射传热和对流传热边界条件,建立了传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了数值模拟分析,对影响再生过程的各种主要因素做了较详尽的分析.模拟结果表明,较低的溶液入口质量分数和空气... 详细信息

针对太阳能平板集热型再生器中辐射传热和对流传热边界条件,建立了传热传质过程的数学模型,对采用氯化钙溶液的再生过程进行了数值模拟分析,对影响再生过程的各种主要因素做了较详尽的分析.模拟结果表明,较低的溶液入口质量分数和空气入口含湿量以及较高的溶液入口温度能够增大溶液表面和空气间的水蒸气压力差;而增大空气流动Re数和空气/溶液质量流量比可以提高空气、溶液间水分传质系数.采用这些措施都能够得到更好的再生效果.

关键词：降膜再生边界条件传热传质数值分析

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管内垂直降膜绝热吸收评估方法与实验分析

上海交通大学学报 2013年第8期47卷 1264-1270页

作者：林芃王如竹徐振中邵飞王吉中国舰船研究设计中心上海201108 上海交通大学制冷与低温工程研究所上海200240

构建了氨水降膜吸收实验设备,研究垂直管内降膜绝热吸收性能.通过套管换热器调节稀溶液入口过冷度,给予溶液吸收潜力,进行变工况降膜吸收实验.基于传质微分方程推导一种新的舍伍德数计算方法,用于传质性能评估.实验表明,传质速率以及舍... 详细信息

构建了氨水降膜吸收实验设备,研究垂直管内降膜绝热吸收性能.通过套管换热器调节稀溶液入口过冷度,给予溶液吸收潜力,进行变工况降膜吸收实验.基于传质微分方程推导一种新的舍伍德数计算方法,用于传质性能评估.实验表明,传质速率以及舍伍德数随着雷诺数的增大而增大.增加吸收压力,稀溶液入口过冷度均能强化传质效果.具有过冷度的耦合传热传质过程传质速率及舍伍德数大于单独的过冷绝热吸收或者耦合传热传质吸收.利用实验结果拟合绝热吸收传质舍伍德数方程,可应用于传热传质分离的降膜吸收器热设计.

关键词：绝热吸收过冷降膜吸收制冷

四效管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置性能研究

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太阳能学报 2020年第6期41卷 363-369页

作者：朱国鹏李瑞晨侯静常泽辉内蒙古工业大学能源与动力工程学院呼和浩特010051 内蒙古建筑职业技术学院建筑设备与自动化学院呼和浩特010070 内蒙古工业大学太阳能应用技术工程中心呼和浩特010051

增加太阳能海水淡化装置的运行效数可显著地提升其热能利用效率和总产水量。为此,该文设计四效竖管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置,对比研究运行效数对装置内环形封闭小空间中水蒸气热质传递的影响,理论分析装置内气体介质传热传质特性,... 详细信息

增加太阳能海水淡化装置的运行效数可显著地提升其热能利用效率和总产水量。为此,该文设计四效竖管式降膜蒸发太阳能海水淡化装置,对比研究运行效数对装置内环形封闭小空间中水蒸气热质传递的影响,理论分析装置内气体介质传热传质特性,采用试验测试数据对理论计算结果进行验证,同时还对不同运行温度条件下,装置各效产水速率、蒸发冷凝温度、竖直方向温度梯度以及排浓海水温度等参数进行测试分析。结果表明,四效海水淡化装置理论产水速率与试验产水速率变化趋势一致,二者最小偏差为6.08%,当运行温度为80℃时,装置总产水速率为0.95 kg/h,第1效产水速率是第4效产水速率的1.59倍,竖直方向温度差值最大为15.3℃,最高排浓海水温度为51.3℃。

关键词：海水淡化太阳能冷凝降膜效数管式

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太阳能平板降膜型再生器的模拟和实验研究

太阳能学报 2008年第7期29卷 813-819页

作者：杜斌施明恒东南大学动力工程系南京210096

在对液体再生机理研究的基础上,针对对流和辐射传热边界条件,建立了太阳能平板集热型再生器中逆流降膜再生过程的数学模型,并通过实验方法对该模型进行验证,实验采用CaCl_2水溶液作为除湿剂,分析了各种进口参数对再生效果的影响。结果表... 详细信息

在对液体再生机理研究的基础上,针对对流和辐射传热边界条件,建立了太阳能平板集热型再生器中逆流降膜再生过程的数学模型,并通过实验方法对该模型进行验证,实验采用CaCl_2水溶液作为除湿剂,分析了各种进口参数对再生效果的影响。结果表明:模拟结果与实验数据能够较好地吻合;太阳辐射强度、空气温度、空气含湿量和溶液浓度等均对再生过程有不同程度的影响。

关键词：太阳能液体除湿空调再生降膜数学模型