钟宏伟[1]2003年在《汽液固多相流蒸发防除垢实验研究》文中指出本文从理论和实验两个方面较深入研究了汽液固多相流态化技术对换热管中硫酸钙溶液结垢的影响，探讨了叁相循环流化床蒸发器的防、除垢机理，对其防除垢和强化传热性能做了进一步考察，针对固体颗粒对硫酸钙结垢诱导期的影响进行了研究，并与不加入固体颗粒的实验结果进行了比较，同时对结垢诱导期的确定方法进行了改进。 实验结果表明：惰性固体颗粒的加入不仅大大地延长了结垢诱导期，达到了防垢的目的，而且强化了传热，除垢效果明显。加入固体颗粒后的结垢诱导期要比未加颗粒的结垢诱导期延长将近5倍；加入固体颗粒浓度越大，传热效果越好；大粒径颗粒要比小粒径颗粒的传热效果好；加入的颗粒在较高速下要比低速情况下传热效果好。本文对结垢过程进行了理论分析，得出了不加固体颗粒和加入固体颗粒时硫酸钙结垢率的计算公式，数据显示，理论结果与实验结果比较吻合。
任红艳[2]2011年在《汽液固多相蒸发管内的颗粒防除垢研究》文中研究表明在蒸发沸腾过程中,蒸发沸腾侧壁面结垢是一个长期存在且难解决的问题,垢层的存在严重影响传热效率,增加能耗。汽液固叁相循环流化床蒸发器以其良好的防除垢和强化传热效果受到学术界和工业界的广泛关注,但由于该传热过程的复杂性,以及实验研究的局限性,固体颗粒对壁面防除垢的机理还有待于进一步深入研究。本文根据汽液固叁相循环流化床蒸发管实际结构,假设管内均匀覆盖一定厚度的硫酸钙结晶垢层,考虑垢层与流体间的耦合换热、管内流体沸腾传热、汽液两相流体对垢层的剥蚀以及颗粒对垢层的碰撞磨损作用,初步建立了汽液固叁相流系统防除垢的模型,并应用STAR-CCM+软件对其进行了数值模拟,着重研究了固体颗粒对蒸发管内防除垢的影响,并模拟了污垢层温度及热应力分布场,对汽液固叁相蒸发管内垢层断裂进行了初步分析,以期为汽液固叁相循环流化床蒸发器的设计和工业应用提供一定参考。模拟结果表明,垢层表面温度和汽含率、污垢剥蚀速率以及颗粒对垢层的磨损速率都是影响汽液固叁相蒸发管内防除垢的重要因素;固体颗粒的加入,降低了垢层表面温度和汽含率,能有效的降低垢层表面过热度,抑制污垢在垢层表面的沉积,并且提高液流主体中液-固相界面的蒸发;汽液固叁相流系统中除垢作用,是汽液固叁相对垢层综合作用的结果,忽略溶液垢层沉积机制,垢层表面除垢的质量速率可近似表述为汽液两相或液相流体对垢层表面的剥蚀速率与固相颗粒对垢层表面所造成的磨损速率之和。增加叁相流表观流速和固相颗粒体积分数均可以提高除垢质量速率,颗粒体积分数相对于表观流速对垢层表面除垢质量速率的影响较小,综合除垢质量速率及除垢均匀性,蒸发管内适宜的操作条件为表观流速0.75 m/s,颗粒体积分数3%~5%。
王兵兵[3]2012年在《汽—液—固多管循环流化床蒸发器流动特性的研究》文中指出多相循环流化床蒸发器具有广阔的应用前景，对于其压降、颗粒分布、强化传热及防、除垢等方面的研究已经得到了广泛的关注。为了对汽-液-固多管循环流化床蒸发器进行进一步研究，本文设计并构建了透明多管汽-液-固多管循环流化床蒸发器。利用CCD图像采集、压力传感器和数据采集处理系统，以水为工质，从不同角度研究了液体循环流量、热通量、惰性颗粒加入量及颗粒种类等参数对于流化床蒸发器流动特性的影响。对流化床加热管束中的颗粒分布研究结果表明：管束中颗粒分布的不均匀度随着液体循环流量的增加而降低，但降低的程度随着流量的增大而逐渐减小。循环流量较低时，热通量的增加可以明显降低管束中颗粒分布的不均匀度，但随着液体循环流量的增大，由于蒸汽出现带来的循环动力增加占总循环动力的比例下降，热通量的影响逐渐减弱直至几乎消失。颗粒加入量的增加可以在一定程度上降低颗粒分布的不均匀度，由于颗粒含率的增大会增加设备的运行阻力，并且会加速设备的磨损，所以确定其合理用量应综合考虑各方面因素。从沉降速度来考察不同颗粒对分布的影响，实验范围内颗粒分布的不均匀度随着颗粒沉降速度的增加而增大。对流化床的压降研究结果表明：管束压降随着液体循环流量的增加而增加。加热功率的增大对管束压降的影响可归结为两个方面，一方面小幅增加循环流速和颗粒含率，使得管束的压降增加，另一方面，管束中汽含率的增大降低了管束中混合工质的密度，使得管束的压降降低。两方面综合作用使得管束压降呈现波动状态。随着颗粒加入量的增加，管束压降增加，反映了颗粒加入量的增加增大了设备的循环阻力。管束压降与颗粒沉降速度之间没有必然的联系，需要考虑循环流量、颗粒加入量等其它因素的影响，共同确定压降的变化。在研究管束压降的基础之上，对实验条件下设备上部水平管、分离器，下降循环管和下部水平管的压降变化规律进行了分析。
张林琳[4]2010年在《汽液固多相蒸发管内固体颗粒强化传热机理研究》文中指出汽液固叁相流传热系统具有良好的防、除垢和强化传热的双重作用，因此具有广阔的应用前景。汽液固叁相流动沸腾系统内部，由于固体颗粒的存在使得汽液固叁相之间的传热过程非常复杂，本文旨对汽液固蒸发管内固体颗粒强化传热机理加以研究，以期能够指导工程实践。在充分分析了目前具有代表性的汽液固叁相流传热模型的基础上，利用自编程序对各相应的计算公式在相同实验条件下进行传热计算，给出了相对误差。本文认为汽液固叁相流动沸腾系统传热应包括固体颗粒与壁面间的传热、含固体颗粒的流动泡核沸腾传热、固体颗粒引起的液体容积传热和汽液两相间的对流传热。在此机理基础上给出了相应的传热系数计算式,对固体颗粒与壁面接触的面积分率提出了新的算法。对模型进行计算，计算值和实验数据之间的相对误差在16%以内，传热系数计算结果与实验数据吻合较好。
彭培英, 张少峰, 钟宏伟, 王琦[5]2004年在《汽液固多相流蒸发防垢实验研究》文中研究表明对工业生产中常见的硫酸钙结垢过程进行了分析,研究了汽液固叁相流态化技术对硫酸钙溶液结垢的影响,进一步探讨了叁相循环流化床蒸发器的防垢机理,对其防垢性能做了进一步考察.实验结果表明,加入固体颗粒后的结垢诱导期要比未加颗粒的结垢诱导期延长将近 5倍;固体颗粒加入得越多,防结垢效果越好;加大溶液中的离子强度对硫酸钙的溶解度有较大影响,可有效防止硫酸钙的结垢.
杨扬[6]2005年在《汽液固叁相流动沸腾传热系统的非线性建模研究》文中研究说明运用汽液固叁相流动沸腾传热系统可以较好地解决换热装置运行中所出现的壁面结垢和传热强化问题,达到节能、降耗和防除垢的目的。汽液固叁相流动沸腾系统是一个非线性的复杂系统,有必要运用整体的系统论和非线性的数学工具来加以研究。但是,目前有关该系统的非线性研究主要集中在非线性传热特性的分析上,而有关建立非线性模型方面的研究报导很少,在本文中将进行这方面的研究。在本文中,根据实验测出的反映系统演化信息的汽液两相和汽液固叁相关键参量的时间序列,采用遗传算法全局建模法,建立了描述该系统动力学行为的数学模型,并将模型计算结果与实验值进行了比较和分析。结果表明,用遗传算法全局建模法所建模型的计算结果与实验值吻合良好。模型能够较好地描述两相和叁相系统的动力学行为,其中,两相系统的模型精度要比叁相系统的模型精度稍高。另外,在本文中,还采用了反演方法对该系统进行了建模尝试。根据非线性定量分析结果——汽液两相及汽液固叁相沸腾传热系统的关联维数均在1到2之间,这表明两个独立变量即可描述系统的动力学行为,故在这里以温度和压力两个变量的时间序列为基础数据,建立了二元常微分方程组。但是,由模型计算结果与实验数据的比较来看,还有待进一步研究。
刘燕[7]2010年在《竖直管内汽（气）液固多相流动沸腾过程的流体动力学研究》文中研究说明管内流动沸腾过程是流动与沸腾两种基本物理过程的有机结合。而将固体颗粒加入到沸腾两相流动过程中形成汽液固叁相流动,能够很好地解决换热管内的防除垢问题,且能达到强化传热目的。但其复杂的流动特性使人们采用已有的研究方法很难揭示系统内存在的非线性特征,从而影响对沸腾多相流系统的认识和该技术的推广应用。本文利用非线性研究方法中的混沌理论作为研究工具,通过自己编写有关计算混沌特征量的程序,考察汽(气)液固多相流动沸腾过程的流体动力学特性,为此类系统的应用提供更加坚实的理论依据。以蒸发器内的竖直换热管为对象,考察了气液固叁相、汽液两相及汽液固叁相自然循环流动、汽液两相及汽液固叁相强制循环流动过程,通过对多相流动沸腾过程的压力波动信号的确定性混沌分析,首次对竖直管内汽(气)液固多相流动沸腾过程的压力波动信号进行了混沌识别,证明此类系统具有混沌特征。另外,对汽液两相自然循环流动过程的温度时间序列进行了较深入分析。理论和实验研究结果表明:大颗粒的气液固叁相循环流化床的压力波动信号具有混沌信号的特征。热流密度的变化对多相沸腾系统的功率谱密度函数有一定的影响,且功率谱密度函数的主峰个数及第一主峰的起始频率能反映出流型的变化规律。汽液两相自然循环流动中,随着介质粘度的增加,加热段循环温度降低,循环过程更加稳定。不同表观液速下,随着热流密度的增加,汽液两相强制循环流压力波动信号的分维数有变大的趋势,说明汽液两相流动的复杂程度在加剧,流动接近随机运动。热流密度对汽液两相流压力波动信号的关联维数、Kolmogorov熵和Lyapunov指数均有较明显影响,且都为有限正值,可用这些非线性特征参数预测流型的变化。汽液固叁相自然循环及强制循环流动过程中,颗粒体积分率对压力波动信号的关联维数、K熵及Lyapunov指数均有影响,且可从这些特征参数对流动状态进行粗略划分。在沸腾两相流中加入固体颗粒使流动过程更加稳定,且能较好地将流动状态控制在泡状流阶段,有利于系统的稳定操作。
耿国跃[8]2013年在《颗粒对双室双管程蒸发器传热性能的影响》文中提出新型双室双管程蒸发器结合了多室蒸发和双管程蒸发的优点，适用于蒸发粘度随浓度变化较大的物料。这种蒸发器降低了物料流动引起的阻力损失、提高了蒸发器传热系数，同时还可以减少设备投资与占地面积。双室双管程蒸发器的结构特点是用一个隔离板将一个分离室分隔成两个分室，各个分室分别采用串联双管程加热室操作的模式。了解其内部的流动特性以及操作参数对传热性能的影响具有重要的意义。本文以本课题组对新型双室双管程蒸发器的实验研究及模拟研究为基础，通过配制不同比例的水－甘油溶液，并在循环管中加入惰性固体颗粒，对双室双管程蒸发器的传热性能进行了实验研究。考察了双室双管程蒸发器内汽液固叁相流动时的传热性能，以及固体颗粒的体积分率、物料的粘度、固体颗粒的直径、不同加热管的热通量对双室双管程蒸发器平均传热系数的影响。研究结果表明:双室双管程蒸发器内加入惰性固体颗粒，具有良好的传热效果，平均传热系数增大幅度为12%左右，并且平均传热系数随着上升加热管的热通量qu或（下降加热管的热通量qd）的增大而增大；双室双管程蒸发器平均传热系数首先随着颗粒的体积分率的增大而增大，当体积分率达到2.06%时传热系数最大，之后会呈下降趋势，随着颗粒直径的增大而减小，当粒径为4mm时传热系数最大；在相同体积分率及粒径一定的条件下，双室双管程蒸发器平均传热系数随着物料平均粘度的增大而减小。同时为获得相同的出料浓度，双室双管程蒸发器中加入固体颗粒可以缩短蒸发时间，提高生产效率；出料浓度越高，加入惰性颗粒的优势就体现得越明显。
刘萌[9]2011年在《新型双管程多室蒸发器的性能研究》文中研究说明蒸发是化工、制药、冶金及水处理等行业中重要的生产环节,也是能耗较大的单元操作,因此,开发新型蒸发设备、提高设备传热系数是节能降耗的有效措施之一。对于粘度随浓度变化较大的物料,在目前的工业蒸发操作中普遍存在传热系数低的问题,对此,河北工业大学张少峰等提出了一种新型多室双管程蒸发器。为了便于研究多室双管程蒸发器的操作和传热特性,本文将一个分离室利用隔离板分割成为两个分室,各分室分别采用串联双管程加热室操作的模式,以此构建了双室双管程蒸发器,并搭建了热模实验装置。通过配制不同比例的甘油-水溶液,在较宽的粘度范围内,对新型蒸发器的操作与传热性能进行了热态实验研究,详细考察了热通量及物料粘度等条件对双室双管程蒸发器性能的影响,并与传统单室单管程、双室单管程自然循环蒸发器进行了对比。结果表明,双室双管程蒸发器可以在较宽的粘度范围内实现稳定运行;平均传热系数随加热室热通量的增加而增加,随物料粘度的增加而降低;两个分室的传热系数随加热管1和加热管4热通量的增加而增大,分室传热系数的差值随加热管2和加热管3热通量的增加而增大;在相同热通量的情况下,平均传热系数按照单室单管程、双室单管程、双室双管程流程的顺序依次增高,在本实验所涉及的蒸发物料粘度范围内,双室双管程流程的平均传热系数较单室单管程流程提高15%～20%;通过对实验数据的回归分析,建立了双室双管程蒸发器平均传热系数的经验关联式,平均相对误差在18%以内。在本课题实验条件下,讨论了出料浓度与时间的关系,结果表明相比于单室操作,双室蒸发操作可以有效缩短蒸发时间,提高生产效率。
参考文献：
[1]. 汽液固多相流蒸发防除垢实验研究[D]. 钟宏伟. 河北工业大学. 2003
[2]. 汽液固多相蒸发管内的颗粒防除垢研究[D]. 任红艳. 河北工业大学. 2011
[3]. 汽—液—固多管循环流化床蒸发器流动特性的研究[D]. 王兵兵. 天津大学. 2012
[4]. 汽液固多相蒸发管内固体颗粒强化传热机理研究[D]. 张林琳. 河北工业大学. 2010
[5]. 汽液固多相流蒸发防垢实验研究[J]. 彭培英, 张少峰, 钟宏伟, 王琦. 河北工业大学学报. 2004
[6]. 汽液固叁相流动沸腾传热系统的非线性建模研究[D]. 杨扬. 天津大学. 2005
[7]. 竖直管内汽（气）液固多相流动沸腾过程的流体动力学研究[D]. 刘燕. 河北工业大学. 2010
[8]. 颗粒对双室双管程蒸发器传热性能的影响[D]. 耿国跃. 河北工业大学. 2013
[9]. 新型双管程多室蒸发器的性能研究[D]. 刘萌. 河北工业大学. 2011