该文研究竖直螺旋槽管壁面液膜形成及流动特性.建立了单组分流体的物理和数学模型并得出解析解,并分析了壁面几何形状对液膜流动特性的影响.结果表明液膜的形状主要受表面张力影响,在表面内弯处液膜较厚,而在槽道起始部液膜较薄.相对于光滑直管,竖直螺旋槽管壁面液膜具有均匀的厚度分布和更好的传热传质性质.

通过固体吸附床的模拟来优选吸附床的型式.建立了非稳态、有内热源的模型,分别对螺旋管外换热式吸附床和内热换热式吸附床进行模拟.考虑到多微孔物质的传质和传热阻力大的情况,又建立了翅片换热式吸附床和肋片换热式吸附床的传热传质模型.通过分析13X-H2O工质对在吸附床内的脱附速率等参数,优选出较为适宜的吸附床模型,并在优选得到的模型上模拟自制吸附剂的脱附特性及床层温度分布.结果表明增加翅片或肋片能增强床层的传热效果,其中增加肋片效果更显著.建立的数学模型及计算结果为吸附床设计和应用及商业化提供了理论依据.

对固体吸附系统中的传热过程进行了合理的数学建模,对吸附床内的热传导方程和换热管内流体的能量控制方程进行离散并利用控制容积法进行了模拟数值计算,在数学模型中加入了与其他模型不同的而更符合实际情况的随时间变化的边界条件,得到了较为满意的吸附床内吸附剂和换热管内流体的互相耦合的温度场.

基于多孔介质传热、传质控制方程与线热源理论,以耦合抽-灌井式埋管换热系统为研究对象,建立埋地换热器及咸水层水-热-盐运移耦合数学模型。选用有限元计算软件FEFLOW6.1针对不同运行模式下咸水层温度场演变规律与传热过程开展模拟研究。计算结果得到,单独使用埋管换热系统,运行8年后观测井2所在咸水层温度上升1.4℃;采用耦合式系统,相同观测点未出现升温趋势,有效避免“热堆积”发生。在抽-灌水量不变条件下,采用去离子水回灌时观测井1所在中粉砂咸水层达西流速高于原水回灌工况54%。研究表明,回灌溶液盐度降低是诱导地下水渗流速度上升,对流换热与热弥散效应增强的主要作用机制。