不同规整填料旋转床的传质性能对比

采用Na₂CO₃-H₂S为体系,利用规整丝网填料和新型塑料填料的错流旋转床为吸收设备,探究了两种填料床的传质性能,通过理论推导气液传质系数K_y和K_ya的表达式,考察了液量、气液比、超重力因子对脱硫率、K_y和K_ya的影响。实验结果表明:在相同条件下,规整丝网填料床的脱硫率略高于新型塑料填料床,约为3%～4%,但K_y、K_ya和压降分别是新型塑料填料床的0.25～0.5、0.8～0.9和0.3～0.5倍。通过文献对比分析,在相近工况条件下,新型塑料填料床的K_ya比散装丝网填料床提高了1.45倍。并对实验数据进行回归,拟合出K_y、K_ya与气相雷诺数Re_G、液相韦伯数We_L和伽利略数Ga之间的关联式。     

微孔膜气体分布器对气液传质的影响

本文开发了一种新型微孔膜气体分布器,并对使用该分布器时鼓泡塔反应器内气液传质性能进行了研究。实验结果表明,使用这种新型膜气体分布器可以得到细小均匀的气泡,较大幅度地增大了气液传质比表面积,从而大大强化了反应器的传质能力。     

喷嘴结构对射流鼓泡反应器混合和传质性能的影响

喷嘴结构对射流鼓泡反应器的混合和传质性能具有重要的影响。以空气-水作为模拟介质,使用双探头电导探针、电解质示踪法和动态溶氧法,对比研究了缩径式圆形喷嘴和旋扭三角形喷嘴对射流鼓泡反应器中气泡尺寸分布、平均气含率、液相混合时间和气液传质系数的影响规律。实验发现,随着气速或液体射流Reynolds数的增大,两种喷嘴对应的平均气含率、液相混合时间和气液传质系数具有相同的变化规律;与缩径式圆形喷嘴相比,采用旋扭三角形喷嘴的射流鼓泡反应器中气泡尺寸更小,平均气含率更高,宏观混合时间更短;当气体输入功占总输入功比例超过20%时,喷嘴结构对气液传质系数的影响较小,当气体输入功占总输入功比例小于20%时,旋扭三角形喷嘴的气液传质性能优于缩径式圆形喷嘴。研究结果可为工业射流鼓泡反应器喷嘴结构的优化提供理论指导。     

气液反应器中气泡有效利用率(Ⅱ)──实验验证与应用研究

通过空气氧化亚硫酸钠水溶液验证了单气泡有效利用率的参数关系,实验结果与理论计算符合较好;利用气泡有效利用率对化学法和物理法测量气液间传质系数的差别进行修正．以鼓泡塔为例用气泡有效利用率修正了鼓泡塔反应器模型,讨论了气泡有效利用率在反应器设计中的应用．     

鼓泡反应器中幂律型流体流动与传质特性

很多废水处理装置涉及非牛顿型流体中的多相流动和传质问题,研究其中的气液传质过程有助于实现装置的优化设计和高效节能运行。以鼓泡反应器内清水和不同质量分数的羧甲基纤维素钠（CMC）水溶液为实验对象,分别研究气相表观气速和液相流变特性对气泡尺寸分布、全局气含率和体积氧传质系数的影响。实验结果表明,液相的流变特性对其传质特性参数均有较大影响。与清水相比,CMC水溶液中气泡平均直径和分布范围更大;清水和CMC水溶液的全局气含率均随表观气速的增加而增大;CMC水溶液的体积氧传质系数随CMC水溶液质量分数的增加而减小。基于实验研究,得出修正的体积氧传质系数公式和适用于幂律型非牛顿流体流动体系氧传递过程的无量纲关联式,可很好地实现非牛顿流体流动的废水处理装置中气液传质参数的计算。     

气液反应器中气泡有效利用率(Ⅱ)──实验验证与应用研究

通过空气氧化亚硫酸钠水溶液验证了单气泡有效利用率的参数关系，实验结果与理论计算符合较好；利用气泡有效利用率对化学法和物理法测量气液间传质系数的差别进行修正．以鼓泡塔为例用气泡有效利用率修正了鼓泡塔反应器模型，讨论了气泡有效利用率在反应器设计中的应用．     

ILAR中醇及电解质对非牛顿流体中气-液传质的影响

在-气升式内环流反应器中试验考察了非牛顿流体羧甲基纤维素钠(CMC)中的气泡聚并现象以及表面活性物质对液相体积传质系数的影响。结果表明,非牛顿流体中气-液传质效率随黏度的增加而降低,其原因是黏度增加使Taylor泡的尾流趋于稳定,降低了液相扰动,气泡间易聚并,从而气-液传质效率低。向非牛顿流体中添加醇类物质会影响气-液传质行为,对于聚合物含量低的流体,添加微量醇可以促进气-液传质,聚合物含量高的非牛顿流体,微量醇的加入反而不利于气-液间传质过程。非牛顿流体在ILAR上升管中的气含率随着黏度的增加变化不大,而下降管中的气含率有所提高。     

搅拌槽内粘稠物系中气液相间氧传递

以发酵罐中气液相间氧传递为背景，考察了搅拌槽内搅拌器形式、物系流变性质、通气搅拌操作条件等对假塑性粘稠物系中氧传递过程的影响。结果表明，这些因素主要通过改变气体分散状态和相间传质面积来影响氧传递速率。根据气泡在搅拌槽内不均匀分布现象，多层搅拌下气液相间传质过程可以用气泡运动分区分布模型来描述。它说明了采用轴向流桨和涡轮桨组合的搅拌形式在氧传递方面的优越性，为强化发酵罐中供氧指明一条有效途径     

污水生物处理基于氧调控的节能策略

在系统回顾污水生物处理活性污泥法的基础上,以生物氧化沟、生物好氧流化床、生物转盘、接触氧化法作为典型工艺案例,论述了通过氧传质来调控工艺过程节能效率的途径,包括气源风机、供风管线与输配、气液传质、液固传质等多步骤。讨论了水质成分/水质结构、表面活性剂、反应器特征、环境因素、工艺变化等因素对氧利用效能的影响,从风机性能与气体输送、工艺创新与反应器结构优化、微生物污泥与运行管理的结合提出基于氧调控的总体节能策略。建议加强科学基础、技术范围、规模放大的理论与实践探索,从污染物削减、碳减排、生态风险等方面提出更加全面的能量约束评价系统技术。     

浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究进展

本文总结了有关浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究成果。详细地阐述了主要影响因素如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质，固体浓度及其物性等对传质特性的影响，并对浆态鼓泡床传质模型进行了归纳介绍，最后对反应器未来的研究方向进行了预测。     

液相中气泡上升行为与界面传质:实验研究与数值计算

在工业生产过程中，气泡在液相中的上升行为及气液界面的传质行为极为常见。本文针对不同条件下气泡上升过程的实验研究方法以及数值计算方法进行了总结。从实验与数值计算的角度，综述了单气泡上升过程的影响因素、多气泡上升过程聚并与破裂的现象和机理以及工业装置中气液两相流型和气泡特性，并对传质模型进行了归纳，主要关注了气侧-界面传质模型的研究现状。综述结果表明：当前对于单气泡上升行为的研究较为充分，而对于多气泡的行为机理的研究尚需深入。此外，受到研究手段的限制，进行气侧-界面传质模型研究具有一定挑战性。针对当前的相关研究进展和存在的问题，对今后气泡上升行为和传质行为的研究提出以下建议，即开展气泡聚并与破裂可控性研究，强化对气侧-界面传质过程的研究，包括泡内流体行为可视化研究和相关传质模型的建立。     

半弧面斜叶桨的流体力学性能与氧传质特性

氧传质系数是气液搅拌反应器设计的关键参数,研究新型搅拌桨的氧传质性能对气液两相搅拌反应器的强化有着重要的意义。本文实验研究了气体分布器、搅拌转速、气量对氧传质系数、搅拌功耗及气含率的影响,结果表明,氧传质系数随搅拌转速和气量的增加而增加;并建立了氧传质系数与搅拌功耗和表观气速的经验公式,为进一步放大应用提供了基础。采用欧拉-欧拉多相流模型及群体平衡模型对半弧面新型斜叶桨进行了计算流体力学（CFD）数值模拟研究,模拟研究了不同结构、搅拌转速、气量下的流体力学性能和氧传质系数,模拟计算结果与实验值的相对偏差在20%以内;这为研究这一半弧面新型斜叶桨提供了一种可靠的数值模拟方法;优化了半弧面新型斜叶桨的结构,提高了搅拌釜的氧传质效率。     

鼓泡塔反应器中乙烯-苯体系气液传质系数的测定

以乙烯-苯系统为对象,借助计算机图像处理技术,采用单孔进气,研究了常温常压下鼓泡塔反应器内的传质特性.实验结果表明:在塔内液体循环速度0.02m·s-1,空塔气速2.1×10-1~6.1×10-1m·s-1、进气孔径0.8~2mm实验条件下,乙烯在苯中的吸收溶解过程主要与温度、压力及气体和液体的性质有关;吸收过程刚开始时,气泡当量直径较大,气泡消失速率较大,吸收过程类似于CO2在水中的吸收过程;气液传质比表面积α随着空塔气速的增大而增大,孔径和空塔气速的影响可以忽略;气液传质系数κL受空塔气速、进气孔径变化的影响很小,其值约为1.372×10-1m·s-1.     

气液反应体系相界面传质强化研究

气液反应界面传质的强化是当今高效和节能反应器研究的重要课题,弄清反应器内的气液传质机理是对气液反应器进行数学描述的关键。反应过程的能效和物效与体系中的传质系数k_G,k_L,k_S以及相界面面积a等参数直接相关,这些参数受气泡尺寸、分布、表观气速和气含率等因素的制约。就确定的体系和反应条件而言,这些因素会因反应器的结构尤其是搅拌和混合方式的变化而异。文章从理论上分析了影响气液界面传质的各因素,建立了较为详细的理论模型。理论计算结果表明:气泡大小是影响气液界面传质和最终反应速率的重要流体力学参数,微米级气泡对反应过程的强化作用明显。能量耗散率是决定体系气泡大小的深层原因,强化气液反应器设计时应重点考虑。     

超声内环流气升式反应器传质性能的研究

研究了超声内环流气升式反应器中空气-水-离子交换树脂体系的气液传质与液固传质性能.分别采用电极动态法和离子交换树脂法实验测定了气液传质和液固传质系数.重点考察了表观气速、超声电功率对于气液传质系数以及液固传质系数的影响.实验表明,内环流气升式反应器中表观气速对于气液传质性能影响较大,而超声作用对气液传质影响不大.该反应器中液固传质系数随表观气速的增加而增大;无超声作用情况下,当表观气速达到一定程度时,液固传质系数保持一恒定值.超声作用时,气速增加到4 cm·s-1左右,传质系数达到最大值,随后液固传质系数随着表观气速的增加而逐渐减小,传质系数仍然大于无超声作用时的值.超声对液固传质有较强的促进作用,电功率在150 W左右时,超声对液固传质的促进作用最佳,是不加超声作用时传质系数的两倍左右;但随着电功率的进一步增大,液固传质系数呈现下降趋势.     

气升-射流式多段环流反应器的流体力学和传质特性

气升式环流反应器在气液或气液固三相反应以及分离过程应用广泛,为提高气液分布和传质性能,在气升式多段环流反应器的第2段引入射流,开发一种气升-射流式多段环流反应器.在160 L的实验装置中,以水-空气体系,研究了气升-射流式多段环流反应器的流体力学和传质特性.射流可减小上升气泡的弦长,提高总体气含率,改善下降段气液分布,...     

微量醇及电解质强化气液传质的研究

在气升式内环流反应器中考察了微量醇类物质(乙醇、叔丁醇、季戊四醇)及电解质(CaCl2)对氧的液相体积传质系数和气含率的影响。结果表明,向空气-水体系中添加微量醇类物质可以明显改善气液传质性能,同时醇类物质强化气-液传质存在一极限浓度,超过此浓度后,氧的液相体积传质系数略有降低;当表观气速增加时,去离子水体系和含醇体系的气含率都增加,但醇体系的气含率明显高于去离子水体系。此外,添加电解质CaCl2也会使氧的液相体积传质系数有所提高,并从离子强度的角度对其抑制气泡聚并的机理进行了分析。     

好氧流化床生物膜反应器中氧传质过程与污水处理效能研究

好氧流化床生物膜反应器(AFBBR)因具有处理效率高、成本低、适用广泛等优点,在污水处理方面具有很好的应用前景。然而,关于该工艺的关键作用机理的研究仍不完善。为了从氧传质性能的角度提高反应器的运行效能,建立了好氧流化床生物膜反应器,并将其用于探究处理城镇生活污水过程中微生物呼吸作用、氧传质机制以及污水处理效果,并解析了微生物呼吸、氧传质性能以及处理效果之间的响应关系。结果表明,当曝气量为150 L/h、温度为20℃时,反应器内微生物耗氧速率(oxygen uptake rate,OUR)、标准氧总传质系数(K_La_s)较其他条件下显著增加;OUR与K_La_s呈现显著线性关系(R²≥0.97);曝气量为150 L/h条件下化学需氧量(COD_Cr)、氨氮、总氮(TN)和总磷(TP)污水处理效果最佳,分别可达96.55%、89.53%、86.20%和83.96%。     

气液环流反应器中基于大,小两类气泡的气相返混模型和气…

在矩形卧式多级串联环流反应器中，改变气速和液相表面张力，将气泡分为大气泡和小气泡两大类，进行研究。着重考察了两者对气相反混和气液界面传质的贡献，利用气相小，小气泡的分区模型，传质模型等进行了模拟计算，并提出了“有效气含率”这个新概念。     

好氧发酵过程微界面传质耦合模拟分析

微生物好氧发酵过程是一个多相生化反应体系，空气中的氧在气液两相间的传质速率对生化发酵过程有重要影响。而气泡中氧的传递特性是气泡的形态、运动及体系温度、压力和物性综合影响的结果。通过建立两组分空气气泡上升及其氧传质耦合模型，进而采用数值模拟描述好氧发酵体系中微界面体系的强化效果。利用能量耗散理论评价制造微气泡体系的能耗，以获得高性价比的气泡形态和较高的氧利用率。计算结果表明，在预设的工况下，液面高度一定的反应器内，初始半径大于500 μm的气泡会在短时间内逸出体系，造成物料浪费；而气泡初始半径小于100 μm时，其停留时间、传质效率和氧利用率会显著提升。小气泡的生成需要较大的能耗，需要综合生产成本考虑。在不考虑其他因素影响的情况下，体系中的DO值如果维持在20%~30%，可以获得最大的氧气传质速率。