郭凯
- 作品数：29 被引量：90H指数：6
- 供职机构：天津大学化工学院更多>>
- 发文基金：国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划天津市自然科学基金更多>>
- 相关领域：化学工程动力工程及工程热物理核科学技术机械工程更多>>
- 基于流型结构构造的混合设备优化设计方法被引量：1
- 2015年
- 针对混合过程强化,提出一种基于流型结构构造的混合设备设计方法,即通过构造特定的流型结构达到强化混合的目的.该方法提出以混合过程的熵产作为目标函数,通过变分法构造拉格朗日乘子方程,最终得到熵产达到极值时的流型结构.模拟结果表明所构造的流型结构能有效强化混合过程.为了验证该方法的实用性,以烟气脱硝过程中的氨气/空气混合过程为例,利用该方法得到能够强化混合过程的特定流型结构.最后利用所得到的流型结构,借助多孔介质模型设计出具有内部结构的混合器.
- 刘春江赵明恩郭凯齐文哲黄哲庆刘伯潭
- 关键词：变分法
- 发夹式换热器管束流致振动数值模拟研究被引量：13
- 2020年
- 运用计算流体力学方法,采用ANSYS CFX软件对发夹式换热器的壳侧流场进行了三维数值模拟。流场计算中采用多孔介质模型对管束区域进行简化,分析了壳侧流场的速度分布,结果表明:直管段部分的流体湍流强度大于弯管段,且外层管束所在区域为高流速区,受流体冲刷严重。结合流场信息,通过功率谱生成随机激振力,采用ABAQUS软件模拟计算了湍流激振下管束的振动响应,结果显示管束的面外均方根位移远大于面内位移,且弯管部分的振动位移最大。该研究结果可为发夹式换热器的性能分析和优化设计提供参考和依据。
- 谭蔚张天保郭凯王一鹏
- 关键词：流致振动功率谱流场
- 矩形通道中涡流发生器换热性能的实验研究与模拟被引量：4
- 2017年
- 通过换热实验和CFD模拟,在Re=150~1,200范围内对布置有斜截式半椭圆柱型涡流发生器的矩形换热通道内的流动和换热特性进行研究,并对其强化换热机理进行了分析.结果表明,布置有涡流发生器的换热通道较光滑通道Nu增加,压降增大,并且强化效果随Re增大而增强.在涡流发生器布置处产生了纵向涡,使截面涡量值大幅增加,从而强化了换热过程.
- 刘春江阮仁君郭凯齐文哲陶敏黄哲庆
- 关键词：涡流发生器流动特性计算流体力学
- 涡流发生器强化传热的数值模拟被引量：6
- 2017年
- 通过CFD模拟,对三角翼涡流发生器的流动和换热性能进行了研究.提出三角翼不对称布局和三角翼椭圆开孔结构,并针对三角翼的边长进行了优化分析.结果表明:三角翼不对称分布(ABA布局)时传热效果优于对称分布(AB布局);三角翼边长对强化传热影响复杂,但随着边长增大,压力系数增加;三角翼开椭圆孔结构比开圆孔结构的强化效果更优,且压力阻力更小,因而椭圆孔相比圆孔能更有效地强化总传热性能.
- 原平方张婷齐文哲郭凯张小波刘春江
- 关键词：涡流发生器强化传热结构优化数值模拟
- 三级环流反应器中气液流动与传质规律
- 2023年
- 针对级间安装导流筒的三级环流反应器的气液流动与传质过程开展实验研究。通过冷模实验获得不同表观气速下(0.015~0.1m/s)以及安装不同级间内构件时环流反应器内的气含率、混合时间、停留时间以及体积氧传质系数。结果表明,随着表观气速的增加,反应器各级内的气含率增加,混合时间减少,平均停留时间减小,同时氧传质系数增加。通过对反应器内气液流型的变化的观察,进一步分析了级间内构件对三级环流反应器性能的影响,发现内构件上截面较宽时(3^(#)内构件),反应器的混合效果更好,而内构件的上截面较小时(1^(#)内构件),反应器可以更好地抑制返混。
- 黄益平李婷郑龙云戚傲陈政霖史天昊张新宇郭凯胡猛倪泽雨刘辉刘辉主凯刘春江
- 关键词：多相流流体动力学气液传质
- 基于Rosin-Rammler的海水冷却塔收水器流体力学性能研究被引量：2
- 2021年
- 收水器是控制海水冷却塔性能及环境影响的重要塔内件。为探索其内部流动特征对性能的影响,采用试验与计算流体力学(CFD)方法,对海水冷却塔收水器流体力学特性进行研究。文中设计了海水冷却塔收水器压降性能的测试装置并对BO-45/160型收水器进行测试,运用Rosin-Rammler函数描述收水器内部液滴群的粒径分布,通过SST k-ω湍流模型及离散相(DPM)模型,建立CFD计算模型,与试验测试结果对比,模拟值与试验值达到较好的吻合效果,证明了CFD模型的准确性。随后,通过CFD方法考察波形、双波形、折线形收水器基本流道片型在多间距多高度条件下的流动形式,分析不同收水器型式在不同间距和高度下收水效率与压力降的影响因素,为新结构的开发提供数据支撑。
- 李雪李治洁王印忠胡明明张连强郭凯尹建华
- 关键词：海水冷却塔收水器
- 刮膜式分子蒸馏中液体流动形态的研究被引量：10
- 2009年
- 分子蒸馏是一种高效的液液分离技术,但由于缺乏对其流体力学性质的认识,使得该项技术还多停留在实验室阶段。本实验通过高速摄像法,以水和丙三醇溶液作为测试液体,在冷模常压下,对在不同操作工况下蒸发壁面上的液膜形态进行图像记录,来研究刮膜式分子蒸馏设备内的流体力学性质。实验发现在整个操作过程中壁面主要出现4种不同的液膜形态:点状分布、线状分布、部分成膜和整体成膜。根据实验数据作出的壁面液体流型图证实了液膜形态与过程的转速,进料速度及物料性质有关。除此之外利用量纲分析法对影响成膜的各因素进行分析,得到与成膜过程相关的三个无量纲数Π1、Π2和Π3。使用非线性最小二乘法对实验数据进行拟合,得到整体成膜状态下方程Π3=f(Π1,Π2)的具体形式,再利用丙三醇作为测试液体验证了方程Π3=f(Π1,Π2)的准确性。结果表明成膜临界速度u*cr(Π3)作为判断壁面流型的标准是可行的,其大小与过程的雷诺数、韦伯数及设备的高径比有关。成膜临界速度u*cr经验关联式的提出为分子蒸馏设备的理论研究和工业应用提供了参考。
- 郭凯员玫许松林
- 关键词：刮膜式分子蒸馏
- 利用ASPENPLUS计算高温高压下硫酸铵的溶解度被引量：1
- 2017年
- 利用ASPEN PLUS软件中的Mixer,Herter和Sensitivity模块,计算得到硫酸铵固体在(0~100)℃下的溶解度,计算值与文献值之间的最大相对偏差为0.4%,平均相对偏差为0.26%。使用同样方法得到0.4Mpa G,(100~150)℃下硫酸铵的溶解度,并通过Apelblat方程进行了关联计算。该方法及方程能够为工业生产提供科学可靠的溶解度数据。
- 谢省宾刘辉成洁董倩郭凯刘春江
- 关键词：ASPENPLUS硫酸铵溶解度
- 基于流路设计的斜隔板引流喷射换热器研究被引量：1
- 2018年
- 为提高原油加热等壳程蒸汽冷凝换热工况的换热效果,本文基于流路设计提出了一种斜隔板层间引流喷射型换热器,并采用数值模拟方法进行分析.分别探究了斜隔板倾角、进口流速、层间引流喷射、换热单元层数对换热性能的影响,获得了换热器综合性能(JF因子)与倾斜角、进口流速的经验关联式.结果表明:壳程斜隔板结构能够提高换热器的JF因子,且倾斜角和进口流速的适当增大有利于换热器性能的提高;多段引流喷射能利用进料气引流上一层的乏汽,提高上层乏汽热品位;斜隔板引流喷射结构放大效应小,有利于工业生产.
- 李传玺张婷张婷郭凯郭凯刘春江
- 关键词：管壳式换热器换热强化
- 阳离子交换树脂催化合成乳酸甲酯动力学研究
- 2023年
- 工业化生产乳酸甲酯需要特定催化剂的动力学数据进行模拟计算.本文研究了在大孔阳离子交换树脂DA330的催化作用下,乳酸和甲醇生成乳酸甲酯的反应动力学.乳酸甲酯是一种重要的化工生产基础原料,多用来作为合成香料和农药的原料.随着化石能源紧缺和环保要求提高,具有可降解和可再生特性的乳酸甲酯及其高聚物的需求也在与日俱增.乳酸甲酯的连续化生产是提高乳酸甲酯产量的关键,具有广阔的研究前景.采用固体大孔阳离子交换树脂代替传统浓硫酸作为催化剂,需要对动力学方程进行重新测定.本文针对乳酸甲酯反应体系外扩散影响、内扩散影响、酯化反应动力学、水解反应动力学分别进行了实验.采用气相色谱对反应体系中的乳酸甲酯含量进行测定.研究发现内、外扩散在实验条件范围内对反应速率无明显影响:以酯化反应为例,搅拌转速达400 r/min以上时体系内催化剂颗粒悬浮程度达到峰值,外扩散不影响酯化反应速率;在催化剂颗粒悬浮程度达到峰值之后,催化剂粒径大小不影响酯化反应速率.反应温度在实验范围内对反应速率呈现显著的正相关影响,酯化和水解实验数据拟合均符合Quasi-Homogeneous模型,最终得到DA330催化条件下的反应动力学.
- 刘辉刘辉刘鑫郭凯郭凯郭凯
- 关键词：乳酸甲酯阳离子交换树脂固体催化剂动力学研究
