钻孔水力开采用气力提升系统性能研究

采用与实际作业相近的槽内供砂方式并引入水射流喷嘴研究了钻孔水力开采用气力提升系统的性能变化规律。结果表明: 水射流喷嘴达到一定数量(N)即可消除槽底压持效应, 起到提高颗粒质量流量与提升效率的目的; 水射流喷嘴分布的非均匀性过高与过低均不利于增强气力提升性能; 水射流喷嘴在气举头埋入砂层后(即气举头底部至砂床表层距离H<0)可显著增加颗粒质量流量与提升效率。     

气升式陶瓷膜过滤装置处理油田含聚采出水

采用新型的气升式陶瓷膜过滤系统处理油田含聚采出水,通过气液两相流替代单一的液相流动,降低了陶瓷膜处理油田含聚采出水过程的能耗,系统考察了曝气孔大小、曝气量和跨膜压差对膜渗透通量的影响。结果表明,采用孔径为微米级的曝气头曝气使高压气体在多通道膜管内的分布更为均匀,进而有效抑制膜污染和浓差极化,延缓通量衰减。当曝气孔径为1 μm时,渗透通量达到最大,且曝气量从300 L·h^-1增加到600 L·h^-1时,通量显著增加。此外,跨膜压差对膜的渗透通量影响显著,当跨膜压差为0.4 MPa时,渗透通量最佳。陶瓷膜处理油田采出水的出水水质各方面指标数据较为稳定,达到5.1.1回注水标准。最后,计算讨论了气升式陶瓷膜过滤装置的吨水能耗。     

Gas hold-up and oxygen transfer in three-phase external-loop airlift bioreactors: Non-Newtonian fermentation broths

The effects of solids loading on gas hold-up and oxygen transfer in external-loop airlift bioreactors with non-Newtonian fermentation media are discussed. Experiments were performed in two model external-loop airlift bioreactors with aqueous solutions of carboxymethyl cellulose (CMC) and xanthan gum representing non-Newtonian flows. Low-density plastic particles of 1030 and 1300 kg m⁻³ were used and the solids loading was varied in the range 0–20% (v/v). For the inelastic non-Newtonian CMC aqueous solutions, the presence of low-density solid particles slightly increased the riser gas hold-up, ϕ_gr, but decreased the volumetric mass transfer coefficient, k_La. On the other hand, ϕ_gr decreased but k_La increased with solids loading in the viscoelastic non-Newtonian xanthan gum aqueous solution. The extent of these effects depended on non-Newtonian flow behavior. Theoretical models of riser gas hold-up and volumetric mass transfer coefficient have been developed. The capability of the proposed models was examined using the present experimental data obtained in the model external-loop airlift bioreactors and the available data in the literature. The data were successfully correlated by the proposed correlations except the results for k_La coefficient in the xanthan gum solution.     

用于微生物石油脱蜡的新型气升环流反应器

本文报导了一种新型气升环流反应器,对反应器中液相流型、气含率与操作条件之间的关系进行了实验考察。利用气升环流反应器强化传质和混合的原理,将一个100m^3鼓泡塔反应器改造成三管循环的气升环流反应器,发酵试验结果表明气升环流反应器微生物脱蜡周期比原鼓泡反应器缩短4倍,气升环流反应器能耗比鼓泡反应器降低约30％。     

氧化亚铁硫杆菌在气升式反应器中培养条件对其生长特性的影响

构建了一种用于菌体培养-矿物浸取的气升式反应器. 分别采用Leathen和9K培养基研究了不同条件下氧化亚铁硫杆菌在气升式反应器中的生长、Fe2+氧化速率、溶氧随培养时间的变化及其相互关系. 通过测定溶氧和Fe2+氧化速率可了解培养条件对微生物生长特性的影响.     

气升式环流反应器液相流场的研究

运用粒子图像测速仪(PIV)技术测量了一拟二维气升式环流反应器内液相流动状态。避开了气液两相成像带来的图像处理困难。成功测取了时均液相速度、瞬时雷诺应力、剪切应力等在反应器下降段内的分布;考察了反应器上升段进气量和反应器液位高度对液相循环速度的影响;同时,对反应器三个具有代表性的流动部分进行了观测,获得了该反应器内液相流场具有代表性意义的速度分布图。研究结果为认识该类反应器的性能及进行反应器设计、优化提供了有价值的参考信息。     

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。     

三相环流反应器中的局部相含率

将压差法与气-液相间滑移速度相结合,提出了利用压差法测量三相区局部相含率的新方法,将测得的局部固含率进行轴向平均并与由颗粒装填量计算所得的固含率进行比较,证明了此方法的可靠性. 利用所提出的测量方法,考察了三相环流反应器中气含率和固含率随操作条件的变化规律. 结果表明,气含率随表观气速的升高而增大,且随轴向位置的升高而增大;大颗粒具有破碎气泡的作用,能够增大反应器内的气含率;固含率随表观气速的增加而降低,且沿轴向变化较大. 表观气速较高时,固含率沿轴向近似呈S形分布.     

Gas–liquid mass transfer in a new three-phase stirred airlift reactor

The gas–liquid mass transfer performances of a novel three-phase reactor involving both airlift and mechanical stirring have been tested using aqueous solutions of glucose. Stirring in addition to classical airlift leads to an importance increase of k_La. The absolute increase depends mainly on the stirrer speed are not on the gas velocity. A slight effect of the solid loading with a maximum at about 2% (w/v) was observed. Two correlations that show the influence of physical parameters are proposed for both water and glucose solutions. © 1998 SCI     

两种气泡泵垂直管内气液两相流的CFD数值模拟

以气动式风力提水系统的核心部位为对象,采用VOF模型分别对气泡泵和盖瑟泵的垂直管内气液两相流进行CFD数值模拟,考虑了不同的淹没深度、不同的进气速度对两种泵出水量的影响。结果表明,在两种泵的垂直上升管中,均有Taylor气泡产生和上升。当淹没深度为1.0 m时,两种泵皆仅有微量的水从上升管顶部排出;淹没深度为1.8 m时,两种泵有较多量的水从上升管顶部出口排出,其平均排水体积流量为6.2~27.9 L/s,并且气泡泵的排水量要比盖瑟泵大,但随着进气速度的不断增加,这种优势将不再明显。