加热面边界条件对MEB形成过程的影响

为研究加热面周围边界条件对气泡微细化沸腾的影响,结合实验与数值模拟对加热面低于水箱底面0.5 mm以及与之齐平两种条件下加热面上气泡行为和气泡周围流场进行对比分析。实验结果表明,50 K过冷度下,加热面齐平时,会发生旺盛的MEB现象,而对于加热面下沉时,微细化沸腾现象不发生。数值分析表明,加热面下沉时,气泡周围Marangoni对流被减弱,且气泡顶部的冷凝被大幅削减。这使得气泡稳定地在加热面上形成并逐渐长大,无法形成微细化沸腾现象。因此,气膜周围的Marangoni对流和气液界面上的冷凝过程可能是导致微细化沸腾发生的主要原因。     

串联组合型微气泡发生系统的在线测试评价研究

微气泡的质量决定了其在水质工程、矿物浮选工艺等领域中的应用效果,因此在投入使用前应对其粒径分布进行测试评价。借助美国Microtrac公司S3500型激光粒度仪,对国内某公司研制的"微孔管剪切+旋流筛分"组合微气泡发生系统成功实施了激光散射在线测试评价研究。测试结果表明:该系统所产生微气泡粒径集中在50~100μm之间;对基于微孔介质的微气泡产生技术而言,微孔管选择较小孔径的材料有利于得到高质量的微气泡;筛分过程能够有效去除大气泡,进而影响实际输出气泡的整体平均粒径。     

CO2 process intensification of algae oil extraction to biodiesel

Algae-to-biodiesel processes are hindered by high costs and low energy return on investment.^1,2. Herein, three foci in research improve algae-to-biodiesel processes by: (1) reducing high installation and energy costs in the CO₂ sequestration, cultivation, and harvesting stages; (2) improving oil extraction and biodiesel generation; and (3) increasing utilization of the proteins in lipid-extracted biomass (e.g., for animal feed), as well as the omega-3 fatty acids for nutraceuticals and food supplements. A process is introduced that uses carbon dioxide to aid in all three of these foci. CO₂ is used first in the form of microbubbles to lyse algae cell walls, releasing triglyceride oils. CO₂ also aids with transesterification of these triglycerides using methanol. At low temperatures (353.15–368.15 K) and intermediate pressures (5–10 MMPa), carbon dioxide causes methanol to dissolve partially in the triglyceride phase and triglyceride to dissolve partially in the methanol phase, increasing the transesterification reaction rate. Due to the nondestructive nature of these processes, other metabolites can also be harvested providing improvements in both mass and economic efficiency with an overall sharp reduction in the modeled price of biodiesel.     

空芯玻璃微球表面改性及其介电性能研究

采用直流磁控溅射法对空芯二氧化硅微球表面镀Ni薄膜，利用扫描电镜对镀Ni膜微球形貌进行观察。结果表明获得了金属Ni包覆的玻璃微球。将镀Ni膜微球与高分子粘合剂混合制得人工介质材料，在一定频率范围内，测试其介电常数，并采用有效媒质理论对测试结果进行了分析。研究结果表明，在体积分数一定的情况下，介质材料的有效介电常数eeff随膜厚的增加而增加。eeff随着镀Ni微球体积分数的增加而增加，其实验值与有效媒质理论的C—M公式计算值较好地吻合。     

立式气旋浮装置处理油田采出水的现场实验与应用改进措施

立式气旋浮装置凭借其紧凑、高效的特点在海上油田采出水处理领域得到了广泛应用,但国内围绕该技术的自主研发起步相对较晚,目前仍未推出具有完全自主知识产权的高性能系列化产品。基于自主设计研发的BIPTCFU-Ⅲ-120型立式气旋浮装置工业样机,在南海流花11-1油田的“南海胜利号”FPSO开展了现场实验研究。单因素变化运行结果表明,除油率受分流比、微气泡发生器与气旋浮罐间压差及进水流量变化的影响显著,受注气比、回流比变化的影响较小。稳定运行结果表明,当入口水含油质量浓度在240～400 mg/L之间时,优选组合操作参数下的除油率平均可达85%以上(最高可达91.8%),水出口含油质量浓度可降低到50 mg/L以下。结合工业样机现场实验结果,从工艺流程简化、微细气泡发生、立式罐体结构优化等角度进行了分析探讨,以促进相关技术的国产化进程及推广应用。     

基于CO2激光单点加热的微泡腔制备及其性能研究

为了简化微泡腔的制备工艺,在传统CO_2激光双向加热方案的基础上,采用CO_2激光单点加热毛细管。通过精确控制加热温度和气体流速,制备出半球形的微泡腔,进而通过调节激光光斑,增加加热面积的方式制备出球形的微泡腔。使用光学显微镜和原子力显微镜(AFM)对制备的球形微泡腔进行表征,并通过COMSOL仿真验证了所制备微泡腔的性能。所制备的微泡腔表面光滑,壁厚最薄处可达到亚微米量级。研究结果表明,通过CO_2激光单点加热制备的微泡腔的壁厚存在轻微的不均匀性,但其谐振Q值仍然较高,可广泛应用于传感领域。     

气泡微细化沸腾过程中气泡冷凝破裂现象

为了研究气泡微细化沸腾（MEB）时的气泡动力学行为,利用高速摄像仪（Fastcam SA5）观察15～60 K过冷度范围内,直径10 mm加热面上的沸腾过程。通过引入等效半径,分析核态沸腾、膜态沸腾和MEB区域的气泡行为特征。结果表明：MEB发生时的气泡行为,既不同于核态沸腾,也与膜态沸腾明显不同。在MEB区域,加热面上通常会形成一个大的、不规则气泡,但并不会脱离加热面,而是迅速破碎凝结;而且气泡生命周期相对较小,体积变化速率更快。量纲1分析发现,在MEB区域,随着壁面过热度和热通量的升高,气泡凝缩破裂过程受惯性控制影响程度逐渐增加。     

微纳米气泡臭氧高级氧化工艺处理电镀废水的中试

对江苏省某电镀园区污水厂尾水使用微纳米气泡臭氧高级氧化工艺进行深度处理中试研究,要求处理后达到《地表水环境质量标准》(GB 3838—2002)Ⅴ类标准.半连续流试验结果表明,单独臭氧氧化处理无法有效去除有机物,加入双氧水催化臭氧微纳米气泡处理后可以使COD达标.在臭氧与双氧水投加量摩尔比为2时,投加64.6 mg/L...     

微泡吸收技术处理丙酮废气

微泡吸收技术是将有机废气在吸收剂中分散为尺寸微米量级的微气泡, 利用微气泡气液接触面积大、传质迅速等优点实现有机废气吸收处理的方法。本文以水为吸收剂, 采用孔径3～4μm 的多孔微孔板形成废气微气泡, 利用微泡吸收技术从空气-丙酮废气中吸收丙酮。利用高速摄影方法对不同条件下微气泡的直径分布进行了实验研究, 并对丙酮的吸收效果进行了实验测定。结果表明, 随着表观气速的增加微气泡的平均直径降低而数量增加;随着水中丙酮浓度的提高, 微气泡平均直径逐渐降低, 数量增加。当丙酮体积分数在1%～3%范围、表观气速为10.2m/s时, 采用孔径3～4μm的多孔微孔板能产生直径为300～700μm微气泡。表观气速和废气中丙酮的质量浓度的变化影响丙酮的吸收率;一定表观气速下, 吸收率随废气中丙酮质量浓度的增大而增大, 空气-丙酮混合气体中丙酮质量浓度为1.56×10^-3kg/m³和表观气速为10.2m/s时, 吸收率达77.16%。     

微气泡执行器强化微混合的实验研究

微尺度流动的雷诺数(Re)比较低,其混合主要通过扩散来完成,因此需要较长的距离与时间才能混合均匀。为实现微尺度低Re数流体的快速均匀混合,以甲醇及染色甲醇为工质,采用脉冲电压激励微铂膜产生可控气泡,并以气泡周期性胀缩产生的脉冲压力为动力源,研究脉冲压力横向扰动产生的混沌流对微通道内流动混合的影响。结果表明:脉冲压力横向作用使流体的交界面产生了强烈的卷曲拉伸,有效地强化了混合,该微混合器能够在毫米级混合长度及毫秒级混合时间内快速均匀混合,脉冲频率越高,混合效果越好。本研究结果为解决微尺度下低Re数流动混合难题提供了一种有效的崭新手段。