多孔介质传热传质研究的进展与展望

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多孔介质传热传质研究的进展与展望施明恒东南大学工程热物理研究所,

南京,

「摘要〕本文介绍国家自然科学基金资助的多孔介质传热传质研究动态和近年来所取得的进展探讨未来还需要继续研究的一些有意义的方向和内容关键词〔多孔介质,。

传热传质

,

迁移特性

,

渗流

,

相变

我国多孔介质传热传质研究的重大进展多孔介质传热传质是地球资源环境科学技术这一新的交叉学科领域中具有重要意义的一项基础性研究,

对能源

、

资源

、

环境和生物以及工农业生产有着重要的应用前景“,

。

国家自然”

科学基金会工程热物理学科于域未来的研究方向、

年在对重点项目多孔介质传热传质的基础研究及一批对多孔介质传热传质领,。

涉及多孔介质传热传质过程的面上项目进行中期检查和评估的同时目标和任务进行了深入研讨,

评估表明

,

我国在多孔介质传热传质研究。

中取得了可喜的进展可分为如下几方面

一批研究成果已接近或处于国际先进水平。

概括起来

这些进展大致

发展了考虑毛细滞后的未饱和多孔介质传热传质理论

未饱和含湿多孔介质中的传,

热传质过程朴么

,

由于存在毛细滞后而变得十分复杂。。

,

给定量研究带来了极大的困难

是多孔介,,’一‘〕

质传热传质研究中的一大难题虽然从也一直停留在定性研究阶段毛细滞后准则,

年代起国外就有许多学者从事毛细滞后的研究但我国在毛细滞后的研究方面已取得突破性的进展〔,。

近年来

,

从理论上对毛细滞后的成因提出了新的见解现象的未饱和多孔介质传热传质微分方程组

建立了毛细多孔介质等温渗流的阐梯度理论和在此基础上,

从而实现了对毛细滞后现象的定量描述,。

导出了考虑毛细滞后

揭示了传统理论中所包含的各种热湿迁移特性将对未饱和多孔介质传热传质理论的发展产生。。

具有多值性的物理基础重大的影响确测定,。

这一理论上的突破

,

此外

,

模型还考虑了温度对毛细压力和物性参数的影响。

发展了新的多孔介质热湿迁移特性的测试理论和方法是多孔介质传

热传质实验研究中的一个关键,

多孔介质热湿迁移特性的正。

由于多孔介质结构的复杂性以及热湿我国在多孔介质热湿、

迁移机制的多样性,针一乍水湘、拼,

使得迁移特性的测试十分复杂而且测试精度不高〔一’〕,,

迁移特性新的测试原理和方法方面已取得了重大的进展热湿迁移特性的测试方法部湿含量的方便本文于年、

提出了一种快速

准确

、

多功能。

并正在向实用化方向发展与完善,,

发展了电容法测量平均和局部。

湿含量的测湿技术发展了测定局部湿含量的脉冲电导法研制成功脉冲电导测湿传感器局声、十八

正确测定日收到。

将对多孔介质热湿迁移规律的实验研究开辟一条新路

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金。

年

在多孔介质对流和相变传热传质研究中取得了一系列开创性成果多孔介质中对流和相变传热具有广泛的工程应用背景和重大的理论意义,

是多孔介质传热传质研究中的一个获得了充填多孔、

热点

。

通过深入的理论和实验研究,

,

已在下列几个方向上取得了重大进展

介质的通道进口段对流换热的湍流效应和热边界层的发展规律

考虑热弥散,

变物性及浮升对多孔

力的影响后建立了充满多孔介质的竖直套管内受迫和混合对流的流动和传热模型

表面和微型结构内流体流动和传热的现象进行了探索性的实验研究,

发现了一系列有别于传

统规律的特性和现象闭对进一步发展高效微细结构沸腾强化与冷却技术具有重要价值建立了多孔表面沸腾和凝结的强化传热物理模型,

发展了一种基于多孔体弥散效应的管内换热强

化技术

,

强化效果在国内外处于领先地位

发展了饱和含湿多孔介质中固液相变传热的新的

实验方法和实验模拟技术研究了非饱和含湿多孔介质中冻结和凝结的藕合传热效应图发展了外部加热条件下冷冻干燥过程的不可逆热力学模型并定量地分析了传热传质之间的交叉效应

获得了某些典型国产物料,,

谷物

、

煤炭、

、

瓜果。、

干燥脱水过程的传热传质规律

。

这些进

展和成果

将对我国国民经济的发展起到促进作用。

高温条件下多孔介质中的

流动扩散燃烧和化学反应方面的传热传质研究工作取得了重要进展动力用煤基本微观结构及其与燃烧特性的相互关系方面的研究,,

对我国燃煤,

技术的发展有重要影响这项研究已取得阶段性成果多孔陶瓷中预混火焰传热模型的建立

为我国多孔体辐射燃烧技术的发展提供了理论基础相反应的模化中,

首次将多孔介质逾渗的概念引入对气固,

建立了流化床锅炉中脱硫反应的逾渗模型。

揭示了循环脱硫的机理。

,

对循

环流化床锅炉的设计和脱硫运行具有指导意义

发展了基于多孔介质模型的工程热物理问题的分析方法孔介质模型和相应的设计计算方法要的应用价值深入的研究,。。

提出了紧凑式换热器的多

这项创新的研究

,

将对换热器的强化与优化设计具有重,

除以上成果外

,

结合研究工作还培养了一批优秀的中青年科技人才。

为今后进一步系统

打下了坚实的基础

多孔介质传热传质研究的展望从广义上讲流体业、

,

当多孔体孔隙率为,

时、

,

即为通常的固体。

当孔隙率为,

时

,

则为通常的、

,

在、

一

之间的孔隙率的物质、

均可视为多孔体化工、

因此,

多孔介质传热传质与工业

农

能源。

资源

航天。

、

地质,

、

材料

建筑

、

环境和生命科学的各个领域有着密切的

联系

多孔介质传热传质的研究涉及到多个基础与技术学科〕

有助于促进跨学科和边缘学科,

的形成和发展

可以预见

在今后相当长的一段时间内。

,

甚至在下一世纪中,

多孔介质传

热传质将继续作为工程热物理领域的一个重要研究课题而得到发展和深化发展和社会的进步产生重大的影响纵观国内外的发展态势,

并将对工农业的

未来多孔介质传热传质的研究将会着重在下列几个方面,、

继续从宏观和微观的不同角度通过理论分析实验研究和数值模拟深入研究多孔

,

介质内复杂的流动

、

传热和传质机制

着重探索各物理场之间的交叉效应。

,

研究变物性、

、

各、

向异性以及多相多组分和非牛顿流体在多孔介质中的迁移规律研究毛细滞后胀缩效应多

孔结构与孔隙分布非

、

效应和耗散效应等对迁移过程

的影响与此相对应发展新型的

,

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施明恒

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