混合澄清槽澄清室内流场特性测量

混合澄清槽被广泛应用于稀土溶剂萃取过程，在澄清室内的分相过程是非常重要的环节。采用粒子图像测速技术对澄清室内速度流场进行了测量，比较了不同操作参数下，主要包括混合室搅拌转速、油水两相体积分数以及不同挡板设计对澄清室内流场结构的影响。搅拌转速作为能耗输入，与澄清室内速度矢量大小呈正相关关系；增加油相后，对澄清室内流场结构影响不大，但会使得流动方向发生变化，且使得湍动增加。挡板设计是强化澄清室分相性能的重要途径，对不同挡板组合的澄清室设计进行了测量分析，对挡板形状（Ⅴ形与矩形）、挡板数量与安置位置的影响进行了比较，并采用电导率仪获得澄清室水相出口处溶解性总固体浓度，表征油相夹带情况，对不同挡板设计进行了比较和优化。     

双出口分级气流床气化炉内颗粒速度和浓度分布

煤炭分级利用是煤炭高效低碳利用的主要途径之一,提出一种同时制备热解气和合成气的分级气流床气化炉,炉体上部为煤热解室,下部为煤焦气化室。采用PV6M颗粒测速仪对气化炉内固体颗粒的速度和浓度分布进行测量,并运用CFD软件对气化炉内气固两相流场进行模拟。结果表明,在射流发展区域与射流碰撞后的折射流发展区域,颗粒速度较高;边壁区域颗粒速度较低且出现回流现象。在惯性和气流曳力作用下,热解室内大部分颗粒自流进入气化室。热解室上部径向颗粒浓度中心高边壁低;气化室下部径向颗粒浓度中心低边壁高。热解室与气化室进气量比、喷嘴角度及颗粒直径等对气化炉出口颗粒流出量分配有重要的影响。热解室进气量增大,颗粒从热解室出口流出占比先减小后增大;热解喷嘴偏转角与颗粒Stokes数增大,颗粒从热解室出口流出占比减小。     

双出口分级气流床气化炉内颗粒速度和浓度分布

煤炭分级利用是煤炭高效低碳利用的主要途径之一,提出一种同时制备热解气和合成气的分级气流床气化炉,炉体上部为煤热解室,下部为煤焦气化室。采用PV6M颗粒测速仪对气化炉内固体颗粒的速度和浓度分布进行测量,并运用CFD软件对气化炉内气固两相流场进行模拟。结果表明,在射流发展区域与射流碰撞后的折射流发展区域,颗粒速度较高;边壁区域颗粒速度较低且出现回流现象。在惯性和气流曳力作用下,热解室内大部分颗粒自流进入气化室。热解室上部径向颗粒浓度中心高边壁低;气化室下部径向颗粒浓度中心低边壁高。热解室与气化室进气量比、喷嘴角度及颗粒直径等对气化炉出口颗粒流出量分配有重要的影响。热解室进气量增大,颗粒从热解室出口流出占比先减小后增大;热解喷嘴偏转角与颗粒Stokes数增大,颗粒从热解室出口流出占比减小。     

粒子离心脱水干燥机产量研究

离心脱水干燥机广泛应用于造粒后处理.本文报道了粒子离心干燥机的产量测试实验和可视化观察,说明产量与进料量、转速和转子结构直接相关.在一定进料流量下,随转子转速增大,出口产量先很快增大至“极大值”,然后趋于平衡.相应的机器工作状态可以分为过饱和、饱和和饥饿3种状态.在饱和状态附近,大部分粒子被一次排出,少量粒子掉落到底层被重新输运,引入“上升系数”建立了产量的计算公式.处理实验数据发现,该参数主要与转子几何形状和转子转速有关,在一定程度上可以反映设备的工作特性.     

AZF工艺造粒影响因素与控制方法

分析AZF复合肥工艺造粒的影响因素,讨论了当造粒机出料口粒径偏大或偏小时,系统"液相-固相"质量比的调节方法。通过调节管式反应器雾化效果、出口料浆的n(N)/n(P)、二次氨化造粒氨轴的通氨量及蒸汽通入量,以及造粒机转速等,保持了造粒机出口物料粒径的稳定。     

均匀纺锤形α-FeOOH制备过程研究 Ⅰ.制备工艺

本文以Na2CO3作沉淀剂，在FeSO4溶液中形成Fe（OH）2·FeCO3沉淀，通入空气氧化制备纺锤形α－FeOOH粒子。研究了温度、碱比、FeSO4配料浓度、通气量和搅拌转速、阳离子掺杂剂对铁黄粒子形貌的影响，得到了较优的合成工艺条件。制备出长轴为0．3μm，轴比为3─5，均匀、无枝杈的纺锤形α－FeOOH粒子。     

搅拌中的碰撞作用及设计放大原则

通过固体颗粒和水的混合物在搅拌器中进行搅拌使固体颗粒粉碎至一定粒度的试验，研究了各种搅拌参数如液固比、搅拌桨叶端速度、桨叶直径、转速、层数、宽度、时间、液深对颗粒粉碎效果的影响。提出在搅拌过程中，除了循环流动及剪切外，其碰撞作用在某些过程中占了重要地位。分析指出在搅拌粉碎中存在极限粒径，给出了极限粒径和叶端线速度的关系式，解释了随着搅拌时间的增加，粉碎效率逐渐降低及在一定范围内固体含量增加使粉碎效率提高的现象。结合循环流动、剪切及碰撞原理，对减小液深，增加直径、转速及桨叶层数可减少搅拌时间进行了分析，并得出桨叶宽度对颗粒粉碎效果影响甚微的结论。提出了设备放大原则和放大后搅拌时间的近似计算公式。新设计的搅拌器用于生产实践后与原有装置相比提高了效率，降低了能耗。     

气体射流作用下燃煤可吸入颗粒的团聚

在可吸入颗粒团聚室中引入气体射流,使团聚室内形成局部湍流强化颗粒碰撞. 团聚过程中以撞击式采样器和激光粒子计数器测量可吸入颗粒团聚前后质量与数量变化来评价颗粒的团聚效率. 研究结果表明,增大射流出口雷诺数和增大射流与主气流的气速比均能提高可吸入颗粒的清除效率. 射流对不同粒径颗粒的清除效率不同,粒径较小颗粒(<1.0 mm)的清除效率最高. 团聚室内气体相对湿度在40%~50%时,颗粒清除效率最高,团聚后颗粒质量中位径由2.83 mm增大到5.03 mm. 增大飞灰质量浓度,可吸入颗粒的质量清除效率与数量清除效率均降低.     

聚丙烯水相悬浮热氯化

研究了等规聚丙烯(IPP)水相悬浮热氯化，考察了氯化时间和温度、IPP粒径、搅拌转速、通氯速率等条件对氯化反应的影响。发现氯含量随氯化温度的升高而增大，随IPP粒径的减小而呈线性增大；在IPP充分分散条件下搅拌和通氯速率对氯化几无影响。扫描电镜(SEM)照片显示，氯化反应首先发生在粒子表面，氯化产物将粒子表面孔隙填充，增加了氯向粒子内部扩散的阻力,致使粒子内部的氯化反应缓慢。     

MgAl水滑石的合成及其薄膜的旋涂法制备与表征

采用共沉淀法,在甲醇/水混合溶剂中制备了MgAl水滑石粉体,并利用旋涂法在铜和玻璃表面制备了水滑石薄膜,研究了甲醇/水混合溶剂对粉体颗粒度的影响,研究了旋涂过程快速甩干阶段的转速对薄膜形貌和电化学性能的影响。结果表明,本实验所用混合溶剂对于防止新制备的粉体粒子之间团聚,具有一定作用;利用旋涂技术制备的水滑石薄膜,对铜表面也有一定的缓蚀作用。     

含细长颗粒的洗涤冷却室内的多相分布特性

采用改进的直接取样法,在按几何尺寸缩小的工业气化炉洗涤冷却室冷模装置内,同时测量不同操作条件下的轴径向局部固含率和气含率,对细长颗粒在洗涤冷却室内的多相分布特性进行研究。结果表明：以下降管出口截面为界,洗涤冷却室可分为上部气液固混合区和下部固液流动区,其中上部区域由下降管出口区、破泡板作用区和气垫层区组成,下部区域由气相湍动作用区、回流区和二次流动区组成;在颗粒阻碍效应减速沉降和团聚效应加速沉降的共同作用下,轴向固含率呈现波动分布;环隙气速、固相体积分数和长径比的增加均会增强床层的湍动,促进气体的径向扩散;操作条件的改变使颗粒的漂移速度发生改变,径向固含率分布出现波动;在气相扰动和回流作用下,二次流动区呈现环状流动,流体和颗粒的"壁面效应"使该区域的固含率呈现中心高边壁低的特点。     

含细长颗粒的洗涤冷却室内的多相分布特性

采用改进的直接取样法,在按几何尺寸缩小的工业气化炉洗涤冷却室冷模装置内,同时测量不同操作条件下的轴径向局部固含率和气含率,对细长颗粒在洗涤冷却室内的多相分布特性进行研究。结果表明:以下降管出口截面为界,洗涤冷却室可分为上部气液固混合区和下部固液流动区,其中上部区域由下降管出口区、破泡板作用区和气垫层区组成,下部区域由气相湍动作用区、回流区和二次流动区组成;在颗粒阻碍效应减速沉降和团聚效应加速沉降的共同作用下,轴向固含率呈现波动分布;环隙气速、固相体积分数和长径比的增加均会增强床层的湍动,促进气体的径向扩散;操作条件的改变使颗粒的漂移速度发生改变,径向固含率分布出现波动;在气相扰动和回流作用下,二次流动区呈现环状流动,流体和颗粒的"壁面效应"使该区域的固含率呈现中心高边壁低的特点。     

高温密封润滑膜汽液固流动特性数值计算分析

利用Eulerian多相流模型和蒸发冷凝模型，建立了涉及高温汽化、固体颗粒、黏温效应及牛顿流体内摩擦效应的动压型机械密封润滑膜汽液固三相流动模型，计算分析了润滑膜汽液固流动特性随工况的变化规律，以及润滑膜汽化、固体颗粒分布及密封性能的影响关系。研究表明：润滑膜汽化和固体颗粒分布均主要位于槽堰区，汽相和固体颗粒相之间存在相互制约关系；高介质温度导致的液相汽化和黏度下降使流体动压减弱，因而导致外槽根高压区不明显甚至消失。润滑膜汽化程度随转速增大呈先减小后缓慢增大变化规律，存在汽化抑制转速区且随介质温度的升高而向高速方向移动；固体颗粒体积分数在接近汽化抑制转速区时出现快速增大；介质压力增大至一定数值时出现固体颗粒体积分数迅速降至零附近的现象，且介质温度越高出现速降的介质压力越小；介质温度高于423K后，润滑膜开启力、泄漏量和摩擦扭矩均会在接近汽化抑制转速时出现由平缓变化到加速变化的过程。     

U形流化床流体动力学特性

用内置隔板将流化床内反应空间分为左右两个反应室,并通过下部通道使两室连通,反应颗粒从一室连续供入、反应后颗粒从另一室连续排出,将在反应器结构和颗粒流动路径两方面均呈现"U"形特征的新型结构反应器称为U形流化床(UFB)。该反应器适合于高水分含量生物质的解耦气化。通过FLUENT模拟和二维冷态U形流化床实验相结合的方式,研究了U形流化床的流体动力学特性。结果表明:U形流化床左右两室的颗粒均能被充分流化,实现颗粒自一室向另一室的流动,且通过优化分隔板的结构及布置方式,使自一室流向另一室的气体可在流入反应室中较均匀分布。确立了实现上述流动特征的U形流化床的操作条件范围及其控制因素。颗粒停留时间的测试分析进一步阐明了颗粒经过U形流化床的停留时间分布特征及其与全混流模型的接近度。     

炭黑纳米流体对火管式废热锅炉传热的影响

沥青气化生产合成气过程中有大量炭黑颗粒生成,炭黑颗粒对流体的流动和传热有较大影响。文章将含有炭黑纳米粒子的合成气定义为炭黑纳米流体,建立了炭黑纳米流体的单相流体模型,并用数值模拟的方法,分析了合成气中炭黑颗粒在传热中的作用。结果表明:炭黑粒子的直径、粒子流量对传热有很大影响。适当增加炭黑粒子的流量,可以增进传热,降低流动阻力。而炭黑粒子对火管废锅的产汽量影响很小。     

选粉机分级室内的颗粒运动特性

在分析SLK5500型选粉机结构和分级机理的基础上,通过构建选粉机分级室模型,根据计算流体力学理论,运用DPM模型与非稳态算法求解颗粒运动轨迹,阐述了不同粒径的颗粒群在分级室内的运动特性. 考察了选粉机分级室内的流场速度分布,并捕捉颗粒计算了风量和转速对细粉颗粒产率和80 mm筛余的影响,模拟结果与实验结果基本相符,验证了模型的可靠性.     

工业环管反应器结构对非均匀流动的影响

工业环管反应器的结构参数对管内液固两相流动及装置的平稳高效运行具有重要的影响。对工业聚丙烯环管反应器进行CFD模拟，发现环管反应器中存在明显的非均匀流动现象--弯管处的颗粒偏析和直管处的颗粒带。进而引入非均匀度定量表征非均匀流动，研究直管段长度和直管段数量对非均匀流动的影响。研究发现，对直管段数量为2的环管反应器，当直管段高径比超过43时，出口截面上颗粒分布的非均匀度不随高径比增加而变化；对直管段数量为4的环管反应器，直管段高径比越大，出口截面上颗粒分布越均匀；对直管段长度为39 m、高径比为65的环管反应器，直管段数量越多，出口截面上颗粒分布越均匀；与直管段数量相比，直管段长度（高径比）对出口处非均匀度的影响更显著。研究结果可为工业环管反应器的设计和优化提供指导。     

含气液两相的搅拌釜内盘管外侧的对流传热特性研究

许多强放热反应,若温度控制不当,易引发物质分解产生气体,进而恶化相关反应过程,甚至引发事故,因此对浸没在含气液两相搅拌釜内的盘管外侧对流传热系数进行研究尤为重要。以空气和水分别作为气相和液相,在直径D=0.300m的标准椭圆形底搅拌釜内进行非稳态传热实验,研究了桨型、桨径、转速和表观气速对盘管外侧对流传热的影响。结果表明,在低转速下,通入气体能够显著增加釜内的湍动程度,使管外对流传热系数明显增大,在高转速下,对于大搅拌桨,其气体的表观气速过小时,通入气体会使对流传热系数减小。通气量一定时,在较高通气速率和高搅拌转速下,随着转速增大,对流传热系数反而减小。引入通气数对实验数据进行拟合关联。研究结果对反应釜的优化设计及反应过程的控制具有参考价值。     

高碱值磺酸镁润滑油清净剂的制备研究

以磺酸和氧化镁为原料合成高碱值磺酸镁润滑油清净剂,考察了氧化镁、促进剂甲醇和氨水、水的加入量以及二氧化碳通入速率和通入量等因素对产品性能的影响。结果表明,各因素其中氧化镁和溶剂水的加入量影响最大。确定该工艺的较佳合成条件为:氧化镁加入量24 g,甲醇加入量18 mL,氨水和水加入量分别为3 mL和10 mL,二氧化碳通入速率和通入量分别为120 mL/min和18 L。较佳条件下合成的高碱值磺酸镁清净剂的总碱值为290 mg(KOH)/g、运动粘度为130 mm²/s。     

振荡热管内不同形态纳米颗粒流动及传热特性

主要针对不同形态的纳米颗粒在振荡热管内的流动及热传输特性进行了实验研究。在相同的压力、相同的热管倾角、不同的充液率条件下，对振荡热管内工质分别为Cu-水纳米流体以及Cu-水纳米流体中Cu纳米颗粒沉积后溶液的流动以及热传输特性进行了实验研究，并与工质为蒸馏水时进行了对比实验分析，以此来研究振荡热管内气、液以及纳米颗粒多相流动存在时，对热管传输特性的影响。实验表明：当振荡热管内存在气、液以及不同形态的纳米颗粒多相流动时，对其传热特性会产生很大的影响，在一定条件下会起到强化传热的作用。