氣固兩相穿越液池過程中的多相流動與傳熱傳質

第1章緒論/1
1.1氣固兩相流穿越液池過程的工業(yè)應用背景2
1.1.1沖擊式水浴除塵器中的氣固兩相流穿越液池過程2
1.1.2多噴嘴對置式水煤漿氣化爐中的氣固兩相流穿越液池過程3
1.2氣固兩相流穿越液池工業(yè)過程的基礎研究與應用5
1.2.1穿越液池過程中氣液流動特性的研究6
1.2.2穿越液池過程中固相運動分布規(guī)律及氣固分離的研究 11
1.2.3穿越液池過程中氣體帶水問題及氣液分離的研究14
1.2.4液池內相間直接接觸熱質同時傳遞的研究15
1.3氣固兩相流穿越液池工業(yè)過程中的關鍵工程熱物理科學問題16
參考文獻19
第2章液池中頂部浸沒平口管口處氣泡行為特性/31
2.1液池中頂部浸沒平口管口處氣泡膨脹及脫離行為特性32
2.1.1氣泡可視化測量實驗系統(tǒng)32
2.1.2實驗測量方法與數(shù)據(jù)提取36
2.1.3頂部浸沒平口管口處氣泡膨脹及脫離演變過程37
2.1.4平口管管徑對氣泡脫離直徑的影響39
2.1.5頂部浸沒平口管口處膨脹氣泡位置隨時間變化分布特性41
2.1.6平口管管徑對單個氣泡膨脹及脫離時間的影響44
2.1.7脫離階段氣泡圓度分布特性45
2.2液池中頂部浸沒管口處氣泡受力分析與數(shù)值計算46
2.2.1頂部浸沒管口氣泡長大脫離模型46
2.2.2氣泡的受力分析47
2.2.3靜止液體中頂部浸沒管口處氣泡尺寸變化規(guī)律50
2.3液池中頂部浸沒管口處氣體射流沖坑特性53
2.3.1頂部浸沒氣體射流沖坑及氣液交界面運動特性53
2.3.2頂部浸沒管口處氣體沖坑特性數(shù)值模擬 58
2.4小結70
參考文獻72
第3章氣體穿越液池過程中的氣液兩相流動特性/75
3.1氣液兩相湍流流動數(shù)學模型及數(shù)值求解75
3.1.1氣液兩相湍流流動模型的建立76
3.1.2CFDABND耦合計算模型的建立79
3.1.3數(shù)學模型的數(shù)值求解及計算條件84
3.2氣體穿越液池過程中氣液兩相湍流流動特性86
3.2.1氣體穿越液池過程中氣液兩相流動及相分布特性86
3.2.2液池內氣泡及氣液界面濃度分布特性100
3.3氣體穿越液池過程中的壓力波動特性110
3.3.1數(shù)值模擬平臺的建立111
3.3.2不同操作參數(shù)對壓力波動特性的影響114
3.3.3快速傅里葉變換分析117
3.3.4不同氣速下的功率譜密度函數(shù)分析119
3.3.5不同靜態(tài)液位下的功率譜密度函數(shù)分析120
3.4液池內分隔板布置對氣液流動特性的影響121
3.4.1數(shù)值模擬平臺的建立121
3.4.2分隔板對氣液流動形態(tài)的影響122
3.4.3分隔板對氣泡濕周軸向分布的影響124
3.4.4分隔板對氣泡濕周徑向分布的影響125
3.4.5分隔板不同布置對氣液流動形態(tài)的影響126
3.5小結127
參考文獻129
第4章氣固兩相流穿越液池過程中氣液固三相流動特性/133
4.1氣固兩相流穿越液池過程顆粒運動及其分布特性134
4.1.1實驗臺的搭建及實驗條件134
4.1.2氣固兩相流穿越液池的三相流動過程137
4.1.3液池內顆粒濃度分布的實驗測量140
4.2氣固兩相流穿越液池過程中液固流場空間結構與特性143
4.2.1可視化實驗系統(tǒng)組成144
4.2.2固體顆粒沉降、懸浮、飛濺及分離演變過程145
4.2.3液池內顆粒運動變化分布特性147
4.2.4管口氣泡尾流拖曳作用下顆粒運動的演變過程150
4.2.5氣固兩相穿越液池過程固體顆粒濃度分布特性153
4.2.6液固流場空間結構及流動特性PIV實驗研究155
4.2.7氣固兩相流穿越液池過程中的顆粒運動分離過程可視化實驗163
4.3氣固兩相流穿越液池過程氣液固三相流動數(shù)學模型167
4.3.1歐拉框架下的氣液連續(xù)相數(shù)學模型168
4.3.2拉格朗日框架下的離散顆粒相數(shù)學模型170
4.3.3數(shù)學模型的求解及計算條件175
4.4氣固兩相流穿越液池過程氣液固三相流動及相分布特性178
4.4.1數(shù)值模擬與實驗結果的對比及分析178
4.4.2氣液連續(xù)相流動及其分布特性181
4.4.3固體顆粒運動軌跡及其濃度分布特性192
4.5小結197
參考文獻199
第5章氣固兩相流穿越液池過程中的三相分離特性/201
5.1氣固兩相流穿越液池過程中的氣固分離機理201
5.2氣固分離特性數(shù)學模型203
5.2.1數(shù)學模型的確定203
5.2.2計算方法和條件203
5.3氣固分離特性及其表征204
5.3.1氣液固三相流動分離過程數(shù)值模擬結果與分析204
5.3.2入口氣速對氣固分離性能的影響規(guī)律206
5.3.3不同粒徑顆粒的分離特性208
5.3.4下降管浸沒深度對氣固分離性能的影響規(guī)律210
5.4氣固兩相流穿越液池過程中氣固兩相運動分離過程分析212
5.4.1顆粒的沖擊分離212
5.4.2顆粒的沉降分離212
5.4.3顆粒被氣泡尾流拖曳的運動213
5.4.4顆粒被氣泡包裹的運動215
5.4.5顆粒在液體中的擴散運動216
5.4.6液滴對顆粒的捕獲和攜帶218
5.5氣液分離空間內氣體液滴兩相分離特性218
5.5.1液滴形成、夾帶機理及過程220
5.5.2氣體液滴兩相分離運動數(shù)學模型222
5.5.3氣液分離空間內氣體液滴兩相分離特性227
5.6小結232
參考文獻234
第6章穿越液池過程中氣液兩相流動直接接觸傳熱傳質特性/237
6.1單個高溫氣泡在液池內上升過程中的傳熱傳質理論模型238
6.1.1氣液相間直接接觸熱質傳遞過程分析238
6.1.2計算問題的簡化和假定240
6.1.3液池內氣液直接接觸熱質同時傳遞理論模型240
6.1.4數(shù)值計算方法及計算條件243
6.2氣體穿越液池過程中氣泡群液體直接接觸三傳模型243
6.2.1高溫氣體穿越液池過程氣液間動量、熱量及質量同時傳遞244
6.2.2非等溫條件下的氣液兩相湍流流動模型245
6.2.3數(shù)學模型計算方法及條件251
6.3單個高溫氣泡穿越液池過程氣泡液體間直接接觸熱質傳遞特性253
6.3.1氣泡半徑的變化規(guī)律253
6.3.2水蒸汽濃度對氣泡尺寸的影響規(guī)律254
6.3.3氣泡溫度隨氣液接觸時間的變化規(guī)律254
6.3.4冷卻水蒸發(fā)速率隨時間的變化規(guī)律255
6.3.5冷卻水蒸發(fā)量隨時間的變化規(guī)律256
6.4氣體穿越液池過程中氣泡群液體直接接觸傳熱傳質特性257
6.4.1表觀氣速對液池內氣體溫度分布的影響規(guī)律257
6.4.2下降管出口氣體溫度對液池內氣體溫度分布的影響規(guī)律259
6.4.3氣泡尺寸對液池內氣體溫度分布的影響規(guī)律259
6.4.4液池內氣體溫度的徑向分布規(guī)律261
6.4.5液池內平均冷卻水溫度的變化規(guī)律262
6.4.6液池內冷卻水蒸發(fā)速率的分布規(guī)律264
6.4.7液池體積傳熱系數(shù)的影響因素分析265
6.5小結268
參考文獻271