筛板式热水塔热质传递及固体颗粒对气泡运动的影响研究

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本文以筛板式蒸发热水塔为研究对象,利用高速相机和图像处理手段对塔板上气泡的行为特性进行了实验研究,得到了气泡完整运动周期的形变过程及运动特性,研究结论对板式蒸发热水塔的设计和工业应用有一定的指导意义。通过改变汽液操作条件,对热水塔内塔板上单气泡的运动过程和特性开展了可视化研究。结果表明:一完整的气泡运动周期可分为生成区、上升区、破裂区。在生成区,气泡的等效半径快速增加,在上升区及破裂区增加缓慢;在生成区,气泡径长比由大变小,在上升区快速增加以及在破裂区较为平稳;气泡的形心上升速度呈现为先增大后平稳波动。将不可冷凝的N2和固体颗粒的混合物加入蒸汽中以研究固体颗粒对气泡运动过程的影响,考察了入塔固体颗粒亲水性和粒径对气泡运动的影响。研究发现当上升气流中夹带有煤粉颗粒后,气泡的破裂区的时间占比显著增加,有利于塔内的传热传质;颗粒粒径越小,对塔内传热传质过程越有利;改变操作条件发现:颗粒尺寸和蒸汽氮气比α的减小促进了热量和质量传递;利用带有量角器的显微镜与高速相机研究了颗粒亲水性对气泡运动的影响。研究发现亲水性越强,气液间的传热和传质过程越有效。
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