浓盐水零排放技术研究进展 被引量：16

1

作者 马学虎 郝婷婷 +1 位作者 兰忠 郑毅 《水处理技术》 CAS CSCD 北大核心 2015年第10期31-41,共11页

海水淡化或工业生产过程中会产生大量的浓盐水。浓盐水的大量排放不仅造成了局部海水温度和盐度升高,还造成了局部水体富营养化,给海洋生物和生态环境造成了巨大的危害。对浓盐水进行综合处理,实现盐和水资源的高效综合利用,对于降低浓... 海水淡化或工业生产过程中会产生大量的浓盐水。浓盐水的大量排放不仅造成了局部海水温度和盐度升高,还造成了局部水体富营养化,给海洋生物和生态环境造成了巨大的危害。对浓盐水进行综合处理,实现盐和水资源的高效综合利用,对于降低浓盐水排放的环境污染具有重大社会意义和经济意义。本文综述了主要的浓盐水零排放工艺与技术的研究进展,并且结合典型过程工业废水处理分析了国内外盐水零排放技术的特点和发展趋势。盐水零排放技术主要有蒸发塘技术、膜-蒸发结晶技术和多效蒸发-蒸发结晶技术,以及在3种技术基础上发展的多技术耦合模式。 展开更多

关键词 浓盐水 零排放 蒸发塘 膜法 热法

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液滴撞击超亲水表面的最大铺展直径预测模型 被引量：14

2

作者 春江 王瑾萱 +3 位作者 徐晨 温荣福 兰忠 马学虎 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第10期242-252,共11页

液滴撞击超亲水表面铺展之后形成的薄液膜铺展直径是喷雾冷却、降膜蒸发等传热传质过程的一项关键控制参数.以往模型在预测超亲水表面惯性力驱动下的最大铺展直径时,存在低韦伯数下呈反常趋势、高韦伯数下预测值偏低等问题.针对上述问题... 液滴撞击超亲水表面铺展之后形成的薄液膜铺展直径是喷雾冷却、降膜蒸发等传热传质过程的一项关键控制参数.以往模型在预测超亲水表面惯性力驱动下的最大铺展直径时,存在低韦伯数下呈反常趋势、高韦伯数下预测值偏低等问题.针对上述问题,本文采用高速摄像技术研究液滴撞击过程中的铺展水力学特性,发现了以往模型未完全考虑超亲水表面的铺展特性:球冠状液膜、高黏性阻力及重力势能做功.本文考虑了液膜球冠形态、重力势能、辅助耗散,修正了以往最大铺展直径的预测模型,并建立了适用于超亲水表面最大铺展直径的预测模型.通过对铺展过程中各能量成分分析发现,在超亲水表面上动能、表面能、重力势能均转化为黏性耗散能,其中:在低韦伯数下,表面能转化为黏性耗散能占主要作用;在高韦伯数下,动能转化为黏性耗散能占主要作用.并且,在低韦伯数下,重力势能和辅助耗散的引入对于准确预测超亲水表面最大铺展直径具有重要作用.将模型预测结果与实验结果比较发现,本模型成功消除了以往模型在低韦伯数下的反常趋势,且能较好预测宽韦伯数范围下超亲水表面最大铺展直径.同时,本模型可以预测亲水和疏水固体表面的液滴最大铺展直径.超亲水表面最大铺展直径的准确预测模型的提出对喷雾冷却,降膜蒸发中提高和控制流体铺展距离和传热效率具有重要意义. 展开更多

关键词 超亲水表面 最大铺展直径 重力势能 辅助耗散

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组合表面调控液滴特性强化蒸汽冷凝传热 被引量：12

3

作者 彭本利 马学虎 +3 位作者 兰忠 徐威 温荣福 白涛 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第10期3826-3833,共8页

制备了具有不同疏水区宽度和面积分率的疏水-亲水间隔规则排列的组合表面。观测常压蒸汽在组合表面上冷凝时疏水区液滴的特性(液滴移除方式和最大液滴半径),利用格子Boltzmann方法模拟组合表面上凝液的运动。考察疏水区、亲水区宽度和... 制备了具有不同疏水区宽度和面积分率的疏水-亲水间隔规则排列的组合表面。观测常压蒸汽在组合表面上冷凝时疏水区液滴的特性(液滴移除方式和最大液滴半径),利用格子Boltzmann方法模拟组合表面上凝液的运动。考察疏水区、亲水区宽度和表面过冷度对组合表面强化蒸汽冷凝传热的影响。利用滴状-膜状组合传热模型分析组合表面蒸汽冷凝传热性能的影响因素,并与实验结果比较。发现疏水区液滴自发地向亲水区定向迁移,精细设计的组合表面可以实现蒸汽滴状冷凝传热的强化,实验中强化因子可达1.20。疏水区宽度约为0.55 mm时组合表面的传热性能最大。表面过冷度越大,组合表面强化传热的效果越差,模型分析与实验结果吻合良好。 展开更多

关键词 凝结 传热 格子BOLTZMANN模拟 表面 组合传热模型 传热强化

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微液滴在不同能量表面上润湿状态的分子动力学模拟 被引量：8

4

作者 徐威 兰忠 +2 位作者 彭本利 温荣福 马学虎 《物理学报》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2015年第21期366-373,共8页

微小液滴在不同能量表面上的润湿状态对于准确预测非均相核化速率和揭示界面效应影响液滴增长微观机理具有重要意义.通过分子动力学模拟,研究了纳米级液滴在不同能量表面上的铺展过程和润湿形态.结果表明,固液界面自由能随固液作用强度... 微小液滴在不同能量表面上的润湿状态对于准确预测非均相核化速率和揭示界面效应影响液滴增长微观机理具有重要意义.通过分子动力学模拟,研究了纳米级液滴在不同能量表面上的铺展过程和润湿形态.结果表明,固液界面自由能随固液作用强度增加而增加,并呈现不同液滴铺展速率和润湿特性.固液作用强度小于1.6的低能表面呈现疏水特征,继续增强固液作用强度时表面变为亲水,而固液作用强度大于3.5的高能表面上液体呈完全润湿特征.受微尺度条件下非连续、非对称作用力影响,微液滴气液界面存在明显波动,呈现与宏观液滴不同的界面特征.统计意义下,微小液滴在不同能量表面上铺展后仍可以形成特定接触角,该接触角随固液作用强度增加而线性减小,模拟结果与经典润湿理论计算获得的结果呈现相似变化趋势.模拟结果从分子尺度为核化理论中的毛细假设提供了理论支持,揭示了液滴气液界面和接触角的波动现象,为核化速率理论预测结果和实验测定结果之间的差异提供了定性解释. 展开更多

关键词 微液滴 表面能 润湿 分子动力学模拟

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农药雾滴空间运行中的变形特征分析 被引量：6

5

作者 马学虎 薛士东 +5 位作者 孙桐 奚溪 宋小沫 赵峻逸 兰忠 郝婷婷 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第10期3870-3878,共9页

以化学农药雾滴的空间运行过程为背景,构建了二维气液相界面追踪模型,通过COMSOL Multiphysics系统地研究了雾滴特征参数及风速等多因素耦合下单雾滴在横向风场中下落时的形变特征。结果表明,雾滴的形变会受黏性力、表面张力等内部因素... 以化学农药雾滴的空间运行过程为背景,构建了二维气液相界面追踪模型,通过COMSOL Multiphysics系统地研究了雾滴特征参数及风速等多因素耦合下单雾滴在横向风场中下落时的形变特征。结果表明,雾滴的形变会受黏性力、表面张力等内部因素和重力、曳力等外部因素的共同作用,外部作用力能够促进雾滴发生形变,而内部作用力阻碍雾滴的形变。雾滴的形变量随着雾滴尺寸和横向速度的增大而增大,随着动力黏度和表面张力的增大而减小;雾滴下落过程中的形变存在振荡周期,雾滴的形变周期随着雾滴尺寸的增大而增大,随着表面张力的增大而减小,但基本不受横向风速和动力黏度的影响。将雾滴的形变量、形变周期与韦伯数We、奥内佐格数Oh和雷诺数Re等量纲为1数进行拟合,可以预测雾滴的空间形变特性。研究结果对农药雾滴的空间飘移机理及其阻控技术的研发具有重要意义。 展开更多

关键词 农药雾滴 雾滴形变 界面追踪 雾滴飘移

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喷嘴参数对超临界水热燃烧特性影响的模拟

6

作者 王芝安 兰忠 马学虎 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第6期2190-2200,共11页

反应器喷嘴的作用是维持水热火焰在复杂流场中保持稳定。建立内预热式蒸腾壁反应器(IPTWR)内甲醇超临界水热燃烧过程计算流体力学模型,分析了喷嘴的材料热物性和结构参数对进料混合特性及火焰结构的影响规律。结果表明,喷嘴材料传热特... 反应器喷嘴的作用是维持水热火焰在复杂流场中保持稳定。建立内预热式蒸腾壁反应器(IPTWR)内甲醇超临界水热燃烧过程计算流体力学模型,分析了喷嘴的材料热物性和结构参数对进料混合特性及火焰结构的影响规律。结果表明,喷嘴材料传热特性的提高使水热火焰朝高温和广域的方向发展;氧气-辅热混合段直径由18 mm减小到14 mm,反应器轴向温度峰值由954.84 K升高到981.60 K,火焰位置向远端移动;随着喷嘴缩进深度减小,水热火焰逐渐向喷嘴出口聚拢,表现为火焰收缩现象。在此喷嘴结构参数范围内小直径的短氧气-辅热混合流道有助于水热火焰的温度升高和聚拢稳定。结果可为内预热式蒸腾壁反应器的喷嘴设计提供理论指导。 展开更多

关键词 喷嘴 反应器 超临界水 水热火焰 计算流体力学

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喷雾助剂对农药雾滴蒸发特性影响研究 被引量：6

7

作者 宋小沫 奚溪 +5 位作者 薛士东 赵峻逸 韩敬坤 马学虎 兰忠 郝婷婷 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第5期1143-1150,共8页

雾滴蒸发飘移是农药利用率低下的重要原因之一,喷雾助剂的使用是减少蒸发飘移的主要方法,但目前助剂溶液的蒸发规律及抗蒸发机理尚未明确。为了探究喷雾助剂对雾滴蒸发过程的影响,研究以水和植物油类助剂倍达通、矿物油类助剂迈道、非... 雾滴蒸发飘移是农药利用率低下的重要原因之一,喷雾助剂的使用是减少蒸发飘移的主要方法,但目前助剂溶液的蒸发规律及抗蒸发机理尚未明确。为了探究喷雾助剂对雾滴蒸发过程的影响,研究以水和植物油类助剂倍达通、矿物油类助剂迈道、非离子型表面活性剂Silwet408这3类喷雾助剂为对象,通过可控温控湿的单雾滴蒸发实验平台模拟农药施药条件,采用悬滴法考察各助剂溶液的蒸发特性。结果表明,倍达通、迈道和Silwet408这3种助剂的蒸发抑制能力随相对湿度升高而减弱,随环境温度升高先增强后减弱,分别在30、30、28℃达到最佳蒸发抑制效果。此外,还测试了4种典型气象条件下各类助剂的蒸发抑制能力,并从蒸发角度提供了助剂选择参考。 展开更多

关键词 单液滴 蒸发 农药助剂 悬滴法 传递过程

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疏水水平管滴状冷凝研究:液滴脱落分区特征

8

作者 刘渊博 李世成 +4 位作者 李启迅 张帅帅 兰忠 温荣福 马学虎 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第4期1169-1178,共10页

在电力系统中,滴状冷凝能够有效提升凝汽器传热性能,其中液滴动态行为与其传热过程息息相关,明确液滴动态行为对凝汽器的设计具有指导意义。本文利用PFA疏水涂层改性紫铜圆管,在空气中的接触角为142.6°能实现稳定的滴状冷凝。与竖... 在电力系统中,滴状冷凝能够有效提升凝汽器传热性能,其中液滴动态行为与其传热过程息息相关,明确液滴动态行为对凝汽器的设计具有指导意义。本文利用PFA疏水涂层改性紫铜圆管,在空气中的接触角为142.6°能实现稳定的滴状冷凝。与竖壁冷凝中液滴脱落过程不同,水平管上液滴受到的重力分量与水平管周向角有关,造成液滴延水平管周向的脱落尺寸的差异,以此为基础将水平管表面进行分区,并提出“局部冲刷”和“完整冲刷”两种液滴冲刷模式;脱离液滴的位置和时序性差异形成下部较高的表面更新率,在液滴尺寸r<400μm的范围内,下部分的液滴数密度高于上部分;局部冲刷可限制下部分区域液滴尺寸,降低液滴覆盖面积。 展开更多

关键词 滴状冷凝 水平管 液滴脱落行为 尺寸分布 低压蒸汽

原文传递

微通道换热器拓扑结构优化与性能研究

9

作者 陈彦松 阮达 +3 位作者 刘渊博 郑通 张帅帅 马学虎 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2024年第3期823-835,共13页

换热器结构拓扑优化可将传热强化设计问题转化为数学优化问题进行求解,对于设计新颖高效换热器具有重要价值。然而,拓扑优化数学模型难以直接解释优化结果的几何特征及相应强化机理。以传热量为目标,对微通道换热器进行拓扑优化设计,研... 换热器结构拓扑优化可将传热强化设计问题转化为数学优化问题进行求解,对于设计新颖高效换热器具有重要价值。然而,拓扑优化数学模型难以直接解释优化结果的几何特征及相应强化机理。以传热量为目标,对微通道换热器进行拓扑优化设计,研究了不同参数对换热器强化结构特征和换热器性能的影响。结果表明,拓扑优化换热器的通道结构呈现多级分叉构型,分叉的数量随着入口Reynolds数、翅片传热效率和流体Prandtl数的增大而增多。在此基础上,采用耗散和边界层理论分析了拓扑优化分叉通道与流体边界层厚度的内在联系,为换热器结构强化设计提供了新的思路。 展开更多

关键词 优化设计 微通道 传递过程 分级通道结构 边界层理论

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低中放射性废水处理吸附技术及材料

10

作者 代洪静 马学虎 王四芳 《化工进展》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期529-540,共12页

吸附技术是处理核工业产生的低中放射性废水高效、便捷的处理工艺之一。多数纳米吸附材料性能高效,但为适于工程应用需制备为复合吸附剂。本文分析了低中放射性废液的特点及吸附处理技术现状,对适于核工业应用的复合微珠吸附剂的研究进... 吸附技术是处理核工业产生的低中放射性废水高效、便捷的处理工艺之一。多数纳米吸附材料性能高效,但为适于工程应用需制备为复合吸附剂。本文分析了低中放射性废液的特点及吸附处理技术现状,对适于核工业应用的复合微珠吸附剂的研究进展重点总结,包括外原位固定微珠、聚合物微珠及磁性微珠。从芯材性质、载体特点、制备方法及吸附性能等方面分析了复合吸附剂的优缺点及应用性能提升方法。最后,结合核工业对低中放射性废液的处理需求指出缺乏工程试验及带放射性试验研究为低中放射性废液吸附技术及材料研究的关键问题,提出开发多核素吸附剂、加强低浓度核素吸附的数值模拟及加强复合吸附剂的工程应用考察等方面是未来的重点研究方向。 展开更多

关键词 放射性废水 吸附剂 复合材料 微珠

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凸起微结构对超疏水表面液滴弹跳强化机理的研究 被引量：5

11

作者 王凯 梁倩卿 +4 位作者 姜睿 郑毅 白涛 兰忠 马学虎 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第3期663-668,共6页

研究表明冷凝液滴在超疏水表面上合并时可以诱发弹跳,而调控液桥撞击壁面的位置能够强化这一过程。今制备了两种构型的超疏水表面(只包涵纳米结构的平壁超疏水表面以及带有三棱柱凸起结构的超疏水表面),从液滴侧部和底部两个方向协同拍... 研究表明冷凝液滴在超疏水表面上合并时可以诱发弹跳,而调控液桥撞击壁面的位置能够强化这一过程。今制备了两种构型的超疏水表面(只包涵纳米结构的平壁超疏水表面以及带有三棱柱凸起结构的超疏水表面),从液滴侧部和底部两个方向协同拍摄了液滴在平壁超疏水表面上合并弹跳动态过程;实验测量了液滴弹离壁面的速度并计算了相应的能量转化率,研究了三棱柱的结构参数对液滴弹跳速度的影响。结果表明,超疏水表面上液滴合并诱导弹跳过程可以分为四个阶段:液桥生长、液桥撞击壁面、液滴底面积收缩及液滴弹离壁面;当液滴在三棱柱凸起结构上方合并时,液滴弹离壁面的速度随着三棱柱长度增加而增大(三棱柱高度不变),且存在一个最大值;当三棱柱长度一定时,液滴弹离壁面的速度亦随着三棱柱的高度增加而增大。 展开更多

关键词 液滴合并 超疏水 凸起微结构 弹跳强化

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弯曲型微通道吸收CO2/N2混合气的传质性能 被引量：5

12

作者 梁倩卿 春江 +3 位作者 王凯 马学虎 兰忠 王亚雄 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第4期784-793,共10页

研究了T型多弯头微通道吸收CO_2过程中气-液两相流以及传质特性,混合气相组成为5%(V)CO_2和95%(V)N_2,液相组分分别为去离子水、0.5 mol?L^(-1)氢氧化钠水溶液和0.5 mol?L^(-1)二乙醇胺水溶液。利用高速摄像系统观测了微通道内入口处以... 研究了T型多弯头微通道吸收CO_2过程中气-液两相流以及传质特性,混合气相组成为5%(V)CO_2和95%(V)N_2,液相组分分别为去离子水、0.5 mol?L^(-1)氢氧化钠水溶液和0.5 mol?L^(-1)二乙醇胺水溶液。利用高速摄像系统观测了微通道内入口处以及主通道内的气-液两相流的流型,得到气液两相流的流型分布图,确定了泰勒流的操作范围,以及泰勒流下不同气液相流量操作状况下气泡长度和液弹长度。考察了不同吸收剂(去离子水,氢氧化钠水溶液和二乙醇胺水溶液)在弯曲型微通道泰勒流吸收CO_2的传质行为,最终测定了微通道泰勒流吸收CO_2物理和化学过程的CO_2的吸收率和液相体积传质系数,并与文献中的液相体积传质系数进行分析和比较。针对物理吸收和快速化学吸收过程,分别提出了能更好预测液相体积侧传质系数的无因次经验关联式,平均偏差分别为12.4%和10.5%。 展开更多

关键词 微通道 气液两相流 泰勒流 传质性能 CO2吸收

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超亲水多孔金属结构驱动的毛细液膜冷凝及传热强化

13

作者 张贲 王松柏 +3 位作者 魏子亚 郝婷婷 马学虎 温荣福 《化工学报》 EI CSCD 北大核心 2023年第7期2824-2835,共12页

蒸汽冷凝可以在小温差下释放大量的相变潜热,在石油化工、余热利用、海水淡化等领域发挥重要作用。提出了超亲水多孔金属结构驱动的毛细液膜冷凝传热新模式,通过耦合毛细结构对冷凝液的快速输运和多孔金属对液层热阻的降低,实现了适用... 蒸汽冷凝可以在小温差下释放大量的相变潜热,在石油化工、余热利用、海水淡化等领域发挥重要作用。提出了超亲水多孔金属结构驱动的毛细液膜冷凝传热新模式,通过耦合毛细结构对冷凝液的快速输运和多孔金属对液层热阻的降低,实现了适用于水和低表面能工质体系的冷凝传热强化。建立了毛细液膜冷凝的热质传递模型,分析了多孔结构的孔隙率与厚度、工质物性、操作条件等对冷凝传热系数、临界热通量和最大溢流过冷度的影响。结果表明,随着多孔结构厚度和孔隙率减小,冷凝传热系数显著增大,而最大溢流过冷度和临界热通量减小。结合冷凝传热与可视化实验,分析了泡沫铜结构表面对液膜冷凝形态和传热性能的影响,验证了毛细液膜冷凝传热模型的准确性。 展开更多

关键词 相变 传热 界面 液膜冷凝 强化传热

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材料表面性质对扫描电镜镀膜形貌的影响 被引量：4

14

作者 万鹏 王馨楠 +1 位作者 徐强 李启迅 《电子显微学报》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期758-763,共6页

离子溅射镀膜是常规扫描电镜(SEM)制样前处理手段。本文以硅片和铜片为研究对象,从样品受碳污染情况和表面疏水性两方面研究了样品表面性质对离子溅射镀膜形貌的影响。对比了洁净硅片和铜片以及受碳污染的硅片和铜片在镀膜后的形貌特征... 离子溅射镀膜是常规扫描电镜(SEM)制样前处理手段。本文以硅片和铜片为研究对象,从样品受碳污染情况和表面疏水性两方面研究了样品表面性质对离子溅射镀膜形貌的影响。对比了洁净硅片和铜片以及受碳污染的硅片和铜片在镀膜后的形貌特征,考察了表面疏水化处理前后铜片表面的镀膜形貌以研究样品表面疏水性对镀膜形貌的影响。发现样品表面若存在碳污染或具有较强疏水性都会在镀膜后对样品表面形貌产生假象或干扰,主要表现为镀膜不连续生长导致的花纹样结构。如果将样品表面碳污染层去除或使其重新变得亲水,又可以将镀膜形貌干扰降低到几乎不可见的程度。由此可见,样品表面的洁净程度及亲疏水性是影响镀膜形貌的两个关键因素。 展开更多

关键词 扫描电子显微镜 离子溅射镀膜 镀膜形貌假象 碳污染 表面疏水性

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蒸气冷凝传热强化研究进展 被引量：4

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作者 温荣福 杜宾港 +5 位作者 杨思艳 刘渊博 李启迅 程雅琦 兰忠 马学虎 《清华大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第12期1353-1370,共18页

蒸气冷凝传热强化对于实现能源系统的高效化与集成化具有重要的科学意义,在众多工业过程中有广泛的应用,如电力能源、石油化工、电子工业、建筑节能、食品加工、海水淡化等领域。其中,利用界面结构调控凝液的形成、输运与移除是强化冷... 蒸气冷凝传热强化对于实现能源系统的高效化与集成化具有重要的科学意义,在众多工业过程中有广泛的应用,如电力能源、石油化工、电子工业、建筑节能、食品加工、海水淡化等领域。其中,利用界面结构调控凝液的形成、输运与移除是强化冷凝传热的重要手段和关键科学问题。近年来,随着微纳加工技术和新材料的快速发展,研究者开发了大量的功能结构表面,并发现了许多新的界面传递现象,从新视角拓展了蒸气冷凝传热机理和强化技术。该文从蒸气冷凝中气-液-固界面间热量传递的基本过程出发,首先介绍了冷凝传热的关键控制因素和强化原理,然后总结了近年来在界面调控方面强化冷凝传热的新策略和典型的代表性工作,最后讨论了强化传热表面在工业应用中面临的挑战和未来的发展方向。 展开更多

关键词 蒸气冷凝 强化传热 界面润湿 微纳结构 液滴和液膜 系统优化

原文传递

异形仿生换热器壳侧对流换热的高效低阻特性研究 被引量：3

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作者 刘辰玥 郑通 +3 位作者 刘渊博 温荣福 陈凯 马学虎 《化工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第9期4511-4522,F0002,共13页

开发高效低阻换热器是提升系统能量转化效率的重要途径,对于船舶航运工业和海上石油平台等海洋工程以及石油钻井平台等领域具有重要的意义。受鲨鱼鳃裂结构启发,设计了一种适用于受限空间内的异形仿生换热器,大幅释放空间,并提高了换热... 开发高效低阻换热器是提升系统能量转化效率的重要途径,对于船舶航运工业和海上石油平台等海洋工程以及石油钻井平台等领域具有重要的意义。受鲨鱼鳃裂结构启发,设计了一种适用于受限空间内的异形仿生换热器,大幅释放空间,并提高了换热器的集成性。通过在换热器壳程添加四种不同形式的折流板,并在进口端引入“间隙流”,模拟分析了换热器壳侧流场、压力场和温度场的分布规律,并对比了不同Reynolds数下换热器的性能差异。结果表明,阶梯式隔板换热器可达到低阻特性,流速为0.5 m/s时,壳程压降相比于弓形折流板换热器和交错类折流板换热器分别下降了约82%和65%;当Reynolds数在15000-35000之间(流速约为0.63-1.46 m/s)时,进口间隙交错折流板换热器的高效低阻特性优势明显,比弓形折流板换热器提升了约12%;当Reynolds数大于35000即流速高于1.46 m/s时,阶梯式隔板换热器的综合性能比弓形折流板换热器高出约5%,可适用于对壳程压降要求更高的应用环境。给出了不同工况下的换热器综合性能评价图,为实际应用和设计分析提供指导。 展开更多

关键词 异形换热器 仿生结构 高效低阻 折流板 阶梯式隔板 传热 数值模拟 优化设计

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倾斜超疏水管外滴状冷凝液滴特性的可视化 被引量：3

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作者 马学虎 罗莎 +5 位作者 杜宾港 吴羽隆 兰忠 郝婷婷 刘旭 王凯 《科学通报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期1082-1089,共8页

含不凝气的混合蒸汽冷凝广泛存在于化工、石油、电力和海水淡化等领域.在空气环境下超疏水表面具有较大的接触角,有可能实现冷凝强化传热的目的.但在纯蒸汽冷凝环境中,液滴会完全润湿超疏水表面的微纳结构,使表面的超疏水性"失效&q... 含不凝气的混合蒸汽冷凝广泛存在于化工、石油、电力和海水淡化等领域.在空气环境下超疏水表面具有较大的接触角,有可能实现冷凝强化传热的目的.但在纯蒸汽冷凝环境中,液滴会完全润湿超疏水表面的微纳结构,使表面的超疏水性"失效".而在含不凝气的混合蒸汽冷凝过程中,若不凝气充满超疏水表面的微纳结构,液滴呈Cassie或过渡态润湿模式,保持或部分保持表面的超疏水特性.对于倾斜表面,冷凝液滴的脱落直径和冲刷周期都会发生变化,进而影响冷凝传热.因此,深入认识混合蒸汽在不同倾斜角的超疏水竖管表面上的冷凝特性,分析液滴的运动特性,对探究冷凝机理和研发先进强化传热技术有重要意义.本文利用氧化刻蚀-自组装的方法制备了紫铜管超疏水表面,系统地研究了不同倾斜角度时混合蒸汽冷凝过程中液滴的接触角滞后、临界脱落直径以及冲刷周期,并与纯蒸汽、疏水表面的情况进行了对比.结果表明,在铜管顶部(沿铜管圆周方向),超疏水表面冷凝时接触角滞后小于疏水表面,而在铜管中部和底部超疏水表面的接触角滞后则较大;在超疏水表面条件下,液滴的脱落直径随着倾斜角度的增加而增大;冷凝液对超疏水表面的冲刷周期均大于疏水表面,且随着倾斜角增加,冲刷周期略有减小. 展开更多

关键词 滴状冷凝 超疏水表面 不凝气 倾斜角 接触角滞后 脱落直径 冲刷周期

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低喷淋密度超亲水表面水平管降液膜温度分布 被引量：2

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作者 郑毅 李智临 +2 位作者 赵祥迪 李昀 马学虎 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第3期728-733,共6页

水平管降液膜蒸发广泛应用在石油、化工、海水淡化等领域,对低喷淋密度温度演化规律的研究有助于拓宽其应用范围,理解其微观机理。本文在超亲水表面上结合红外热追踪技术,对水平管降液膜表面的温度演化规律进行了研究,分析了温度分区现... 水平管降液膜蒸发广泛应用在石油、化工、海水淡化等领域,对低喷淋密度温度演化规律的研究有助于拓宽其应用范围,理解其微观机理。本文在超亲水表面上结合红外热追踪技术,对水平管降液膜表面的温度演化规律进行了研究,分析了温度分区现象和温升规律。实验中首次发现了马鞍形液膜内部的高温环状结构,并结合三维数值模拟揭示了掺混作用导致的局部高温环状结构形成的内部机理。 展开更多

关键词 降液膜 超亲水 水平管 温度分布

原文传递

管路内高温高压气液两相流动特性 被引量：1

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作者 胡忠新 廉士俊 +3 位作者 李启凡 马学虎 郝婷婷 兰忠 《高校化学工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第1期36-45,共10页

管路结构设计与优化对提高工质输运效率具有重要意义。针对亚/超临界水氧化工艺中涉及的气液两相流动过程进行了三维非稳态数值模拟。结果表明,管路内温度沿流动方向逐渐降低,气含率逐渐升高;不同结构管路内压力分布呈显著差别。水平直... 管路结构设计与优化对提高工质输运效率具有重要意义。针对亚/超临界水氧化工艺中涉及的气液两相流动过程进行了三维非稳态数值模拟。结果表明,管路内温度沿流动方向逐渐降低,气含率逐渐升高;不同结构管路内压力分布呈显著差别。水平直管内压降随管径增大而降低,但当管径达到0.016 m时,压降变化不再显著;水平渐扩管内压降随渐扩段管路长度的增加先降低后升高,当渐扩管路长度为0.1 m时,工质输运效率最高;水平渐缩管内压降随渐缩段管路长度的增加先降低后升高再降低,表明通过对渐缩管路长度的合理选取可以实现快速降压的同时降低阻力损失。 展开更多

关键词 气液两相流 相变 压降 气含率 计算流体力学

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离子液体对脉动热管启动与运行的影响 被引量：2

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作者 梁倩卿 郝婷婷 +3 位作者 王凯 马学虎 兰忠 王亚雄 《工程热物理学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第12期2680-2683,共4页

本文主要考察了不同离子液体加入量对于4弯头的闭合回路脉动热管(紫铜材质)启动性能和运行情况的影响,并采用高速摄像研究了不同离子液体加入量对液弹脉动性能的影响。结果表明,当离子液体加入量比较大时,脉动热管的启动功率和启动温度... 本文主要考察了不同离子液体加入量对于4弯头的闭合回路脉动热管(紫铜材质)启动性能和运行情况的影响,并采用高速摄像研究了不同离子液体加入量对液弹脉动性能的影响。结果表明,当离子液体加入量比较大时,脉动热管的启动功率和启动温度会有所降低,有利于其迅速启动,同时可以有效避免出现"烧干"。离子液体质量分数为0.67%时,液弹脉动与水基脉动热管的振幅和相对速度基本相同;离子液体质量分数分别为19.1%和44.4%时,液弹脉动具有高频率小振幅的脉动特性。 展开更多

关键词 离子液体 脉动热管 启动性能 液弹脉动

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