气固两相穿越液池过程中的多相流动与传热传质

第1章绪论/1
1.1气固两相流穿越液池过程的工业应用背景2
1.1.1冲击式水浴除尘器中的气固两相流穿越液池过程2
1.1.2多喷嘴对置式水煤浆气化炉中的气固两相流穿越液池过程3
1.2气固两相流穿越液池工业过程的基础研究与应用5
1.2.1穿越液池过程中气液流动特性的研究6
1.2.2穿越液池过程中固相运动分布规律及气固分离的研究 11
1.2.3穿越液池过程中气体带水问题及气液分离的研究14
1.2.4液池内相间直接接触热质同时传递的研究15
1.3气固两相流穿越液池工业过程中的关键工程热物理科学问题16
参考文献19
第2章液池中顶部浸没平口管口处气泡行为特性/31
2.1液池中顶部浸没平口管口处气泡膨胀及脱离行为特性32
2.1.1气泡可视化测量实验系统32
2.1.2实验测量方法与数据提取36
2.1.3顶部浸没平口管口处气泡膨胀及脱离演变过程37
2.1.4平口管管径对气泡脱离直径的影响39
2.1.5顶部浸没平口管口处膨胀气泡位置随时间变化分布特性41
2.1.6平口管管径对单个气泡膨胀及脱离时间的影响44
2.1.7脱离阶段气泡圆度分布特性45
2.2液池中顶部浸没管口处气泡受力分析与数值计算46
2.2.1顶部浸没管口气泡长大脱离模型46
2.2.2气泡的受力分析47
2.2.3静止液体中顶部浸没管口处气泡尺寸变化规律50
2.3液池中顶部浸没管口处气体射流冲坑特性53
2.3.1顶部浸没气体射流冲坑及气液交界面运动特性53
2.3.2顶部浸没管口处气体冲坑特性数值模拟 58
2.4小结70
参考文献72
第3章气体穿越液池过程中的气液两相流动特性/75
3.1气液两相湍流流动数学模型及数值求解75
3.1.1气液两相湍流流动模型的建立76
3.1.2CFDABND耦合计算模型的建立79
3.1.3数学模型的数值求解及计算条件84
3.2气体穿越液池过程中气液两相湍流流动特性86
3.2.1气体穿越液池过程中气液两相流动及相分布特性86
3.2.2液池内气泡及气液界面浓度分布特性100
3.3气体穿越液池过程中的压力波动特性110
3.3.1数值模拟平台的建立111
3.3.2不同操作参数对压力波动特性的影响114
3.3.3快速傅里叶变换分析117
3.3.4不同气速下的功率谱密度函数分析119
3.3.5不同静态液位下的功率谱密度函数分析120
3.4液池内分隔板布置对气液流动特性的影响121
3.4.1数值模拟平台的建立121
3.4.2分隔板对气液流动形态的影响122
3.4.3分隔板对气泡湿周轴向分布的影响124
3.4.4分隔板对气泡湿周径向分布的影响125
3.4.5分隔板不同布置对气液流动形态的影响126
3.5小结127
参考文献129
第4章气固两相流穿越液池过程中气液固三相流动特性/133
4.1气固两相流穿越液池过程颗粒运动及其分布特性134
4.1.1实验台的搭建及实验条件134
4.1.2气固两相流穿越液池的三相流动过程137
4.1.3液池内颗粒浓度分布的实验测量140
4.2气固两相流穿越液池过程中液固流场空间结构与特性143
4.2.1可视化实验系统组成144
4.2.2固体颗粒沉降、悬浮、飞溅及分离演变过程145
4.2.3液池内颗粒运动变化分布特性147
4.2.4管口气泡尾流拖曳作用下颗粒运动的演变过程150
4.2.5气固两相穿越液池过程固体颗粒浓度分布特性153
4.2.6液固流场空间结构及流动特性PIV实验研究155
4.2.7气固两相流穿越液池过程中的颗粒运动分离过程可视化实验163
4.3气固两相流穿越液池过程气液固三相流动数学模型167
4.3.1欧拉框架下的气液连续相数学模型168
4.3.2拉格朗日框架下的离散颗粒相数学模型170
4.3.3数学模型的求解及计算条件175
4.4气固两相流穿越液池过程气液固三相流动及相分布特性178
4.4.1数值模拟与实验结果的对比及分析178
4.4.2气液连续相流动及其分布特性181
4.4.3固体颗粒运动轨迹及其浓度分布特性192
4.5小结197
参考文献199
第5章气固两相流穿越液池过程中的三相分离特性/201
5.1气固两相流穿越液池过程中的气固分离机理201
5.2气固分离特性数学模型203
5.2.1数学模型的确定203
5.2.2计算方法和条件203
5.3气固分离特性及其表征204
5.3.1气液固三相流动分离过程数值模拟结果与分析204
5.3.2入口气速对气固分离性能的影响规律206
5.3.3不同粒径颗粒的分离特性208
5.3.4下降管浸没深度对气固分离性能的影响规律210
5.4气固两相流穿越液池过程中气固两相运动分离过程分析212
5.4.1颗粒的冲击分离212
5.4.2颗粒的沉降分离212
5.4.3颗粒被气泡尾流拖曳的运动213
5.4.4颗粒被气泡包裹的运动215
5.4.5颗粒在液体中的扩散运动216
5.4.6液滴对颗粒的捕获和携带218
5.5气液分离空间内气体液滴两相分离特性218
5.5.1液滴形成、夹带机理及过程220
5.5.2气体液滴两相分离运动数学模型222
5.5.3气液分离空间内气体液滴两相分离特性227
5.6小结232
参考文献234
第6章穿越液池过程中气液两相流动直接接触传热传质特性/237
6.1单个高温气泡在液池内上升过程中的传热传质理论模型238
6.1.1气液相间直接接触热质传递过程分析238
6.1.2计算问题的简化和假定240
6.1.3液池内气液直接接触热质同时传递理论模型240
6.1.4数值计算方法及计算条件243
6.2气体穿越液池过程中气泡群液体直接接触三传模型243
6.2.1高温气体穿越液池过程气液间动量、热量及质量同时传递244
6.2.2非等温条件下的气液两相湍流流动模型245
6.2.3数学模型计算方法及条件251
6.3单个高温气泡穿越液池过程气泡液体间直接接触热质传递特性253
6.3.1气泡半径的变化规律253
6.3.2水蒸汽浓度对气泡尺寸的影响规律254
6.3.3气泡温度随气液接触时间的变化规律254
6.3.4冷却水蒸发速率随时间的变化规律255
6.3.5冷却水蒸发量随时间的变化规律256
6.4气体穿越液池过程中气泡群液体直接接触传热传质特性257
6.4.1表观气速对液池内气体温度分布的影响规律257
6.4.2下降管出口气体温度对液池内气体温度分布的影响规律259
6.4.3气泡尺寸对液池内气体温度分布的影响规律259
6.4.4液池内气体温度的径向分布规律261
6.4.5液池内平均冷却水温度的变化规律262
6.4.6液池内冷却水蒸发速率的分布规律264
6.4.7液池体积传热系数的影响因素分析265
6.5小结268
参考文献271