Kühni萃取柱连续相返混特性的研究

在直径72.45mm的K(?)hni萃取柱中,以甲基异丁基酮/H_2O为实验体系,用返流模型和稳态示踪技术,研究了连续相的返混.结果表明,随着涡轮转速增大,返混系数呈线性增大;在较低的转速下,分散相流速对返混影响不明显,随着流速增大,返混稍有减小;而随着连续相流速增大,返混明显减小.本文给出了连续相返混系数的经验关联式.     

带转动挡板的搅拌萃取塔连续相停留时间分布研究

为获取带转动挡板的搅拌萃取塔内部流体流动状况，采用脉冲示踪法对塔内连续相停留时间分布(RTD)进行研究，并结合轴向返混模型得到了连续相的返混系数。结果表明，随着连续相体积流量、总流量或连续相与分散相体积流量比值的增大，连续相RTD曲线收窄、峰值明显增大、连续相停留时间和返混系数均减小；改变分散相体积流量，连续相RTD以及返混系数基本不变。此外，改变搅拌转速对连续相RTD影响较小。将返混系数与操作条件和物性参数进行关联，关联式最大偏差为19.8%、平均偏差为7.7%，表明关联式可用于带转动挡板的搅拌萃取塔的连续相轴向返混程度的评估。     

轴向扩散对中空纤维膜萃取器传质性能的影响

通过测量聚丙烯中空纤维膜萃取器壳程和管程流动的RTD曲线 ,证实了中空纤维膜器管程与壳程流动均较为复杂 ,与理想平推流和理想全混釜相差较大。膜器管程流动的轴向返混程度随着流速增加而减小 ,而膜器壳程流动的轴向返混程度随着流速的增加而增大。将两相流轴向扩散模型用于描述传质情况 ,比较了表观传质系数和真实传质系数 ,计算了中空纤维膜萃取器中真实的浓度剖面。结果表明 ,中空纤维膜萃取器轴向扩散导致表观传质系数比真实传质系数下降 30 %左右 ,所以在进行膜器设计和放大时 ,中空纤维膜器的轴向扩散不可忽略。     

卧式双轴自清洁反应器粘性体系停留时间分布

在粘性体系中以茜素红为示踪剂,采用紫外光测试技术研究了卧式双轴自清洁反应器中的停留时间分布(RTD),利用返混模型对实验条件下的RTD及返混系数进行了模拟计算,得到了返混系数与雷诺数的关联式。结果表明,反应器的RTD受物料流速、搅拌速率及物料粘度等因素的影响,体系粘度增加返混系数减小;在实验范围内,基于返混模型的计算结果与实验结果基本相符。     

流量控制方式对离心泵停留时间分布的影响

采用脉冲示踪法研究离心泵的停留时间分布(RTD),将离心泵与等径等体积空管对比,定性描述了离心泵的返混特征,考察了泵前阀控、泵后阀控、转速控制对RTD的影响. 结果表明,RTD曲线呈单峰分布,泵内有死区存在,返混大于等径等体积空管,无因次方差为0.39~0.61;离心泵的返混程度既不靠近平推流,也不靠近全混流,受流量影响显著,随流量增大,返混显著减小. 3种流量控制方式对离心泵返混有一定影响,转速控制的返混情况明显大于2种阀控方式,2种阀控方式的影响较接近;随流量减小,流量控制方式引起的RTD差异更显著,3种方式的无因次方差的最大相对偏差达13.6%.     

白钨矿连续酸浸槽内固体颗粒的流动特性实验及模型研究

以停留时间分布（RTD）为评价指标,对硫磷混酸浸出白钨矿的连续浸出槽内固相颗粒流动行为进行实验研究。同时探究了进料流量、搅拌转速、连续浸出槽中物料进出口位置组合对固相颗粒流动行为的影响。实验结果表明：随着进口流量的增大,一开始槽内的返混程度得到了增强,量纲为1化方差变大,但是继续增大进口流量,进口处物料的横向迁移速度加强,使槽内流体流动趋向平推流,导致量纲为1化方差减小;量纲为1化方差随着搅拌转速的增大而增大,但是此时在槽下部区域会逐渐形成循环死区,槽内死区体积分数随之增大;平均停留时间随着物料进出口位置的变化而发生变化,下进下出的进出料位置组合其平均停留时间最大,且最接近理论平均停留时间。最后利用非理想流动模型来表征实验过程中的停留时间分布,模型拟合的停留时间曲线与实验测量的曲线吻合程度良好。     

充填式浮选柱中径向返混及流速分布对浮选效果影响的研究

建立了充填式浮选柱的二维混合模型,并对该模型进行了数值法求解,探讨了径向返混系数和轴向气、液流速沿径向的分布对充填式浮选柱捕集区的回收率的影响.结果表明,增大径向返混系数有助于提高回收率;轴向气、液流速沿径向的分布越均匀越好;气速的不均匀分布将对回收率造成较大影响.分析结果对提高充填式浮选柱的浮选效果具有一定的理论指导意义.     

液固磁稳定床中固含率分布与液相返混特性

固含率分布和液相返混系数是液固磁稳定反应器放大与优化所必需的基础数据。采用床层膨胀高度法、光电法及瞬态点源示踪技术,研究了以SRNA-4催化剂为固相的液固磁稳定床中固含率分布和液相返混特性。试验结果表明,固含率轴向分布基本均匀,径向为“扁-陡曲线”分布。固含率随磁场强度和颗粒尺寸的增大而增大,随液体粘度和空塔液速的增大而减小。轴向液相返混系数随磁场强度和液体粘度的增大而减小,随空塔液速和颗粒尺寸的增大而增大。回归得到了固含率和轴向普朗特准数的关联式,预测值与试验值吻合良好。     

短接触旋流反应器混合区内气固返混特性模拟研究

采用欧拉双流体模型模拟短接触旋流反应器内气固两相流动,加载无反应组分输运方程计算入口混合区内气固停留时间分布(RTD)。根据各截面上下行流率分配,定义了截面返混比,并考察了入口结构型式对气固返混特性的影响。研究结果表明,反应器混合区内固体催化剂的停留时间比气体小;气体在入口混合区内返混程度比固体颗粒显著,颗粒接近平推流;气体截面返混比为0~0.5,且随着轴向位置增大呈现先增加后减小的趋势;轴向入口设导向叶片增大了反应器混合区内气体轴向返混;与直切式和斜上切式结构相比,斜下切式结构反应器混合区气体返混程度较弱,有利于催化裂化反应。     

在T型微通道内制备固体脂质纳米粒(SLN)的实验研究

研究了一种用T型微通道制备固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles,SLN)的新方法.以softisan100(C_(10)～C_(18)的混合脂)丙酮溶液作为脂相,以Poloxamer 188水溶液为水相,用注射泵分别将脂相和水相注入T型通道的主道和支道内,两相在交叉口接触后形成明显的相界面,并继续沿主道向前流动.脂相中丙酮通过相界面迅速向水相扩散,随着流体的向前运动,脂相中脂的浓度不断增大至过饱和而形成固体脂质纳米粒(SLN).实验考察了两相流速和微通道尺寸对SLN粒径大小和粒径分布的影响.结果表明:在实验条件下,制得的SLN粒径在110～350 nm之间,多分散性指数小于0.24;T型通道交叉口的流场分布受两相相对流速的影响,并直接影响成粒规律,在不出现两相返混条件下,保持水相流速不变,SLN粒径随脂相流速增大而增大;保持脂相流速不变,粒径随水相流速的增大略有增大;通道尺寸越小所制得粒径也越小.     

轻重相交替进料筛板萃取塔中的传质性能研究

针对间歇操作萃取工艺生产能力低,而逆流连续操作萃取工艺返混严重等问题,研究提出了轻重相交替进料操作的萃取工艺,并对轻重相交替进料筛板萃取塔中的传质性能进行了研究。以煤油-苯甲酸-水为萃取体系,采用单个液滴的传质模型来计算萃取塔的分散相总传质系数,并研究了分散相流速、连续相流速、液滴上升速度以及塔板间距对分散相总传质系数的影响。实验得到分散相总传质系数Kod的数值在3.49?10?5~5.47?10?5 m?s?1,总分散相存留分数在1.63%~4.37%。结果表明轻重相交替进料筛板萃取塔的分散相总传质数高于Kühni搅拌萃取塔、脉冲萃取塔和振动挡板塔,并且流量变化对Kod的影响小,返混效应弱,总分散相存留分数小,不易液泛。     

规整填料塔液相混合的研究

本文采用点源脉冲示踪的方法考察了装填２５０ Ｙ 型金属板波纹规整填料的填料塔中的轴向及径向返混。在规整填料塔的顶部注入 Ｋ Ｍｎ Ｏ４ 作为示踪剂,从塔的底部的不同径向位置取样。通过最优化方法计算出轴向返混系数 Ｄｚ 和径向返混系数 Ｄｒ,研究了液相和气相对规整填料的返混的影响,并就液相和气相对返混影响做了初步解释。实验结果表明：径向扩散系数和轴向扩散系数随气速和液体流速的增大而增大。得到轴向和径向混合系数的彼克列数（ Ｐｅｚ , Ｐｅｒ） 与液相和气相的表观雷诺数（ Ｒｅ１ , Ｒｅｇ） 的关联式。     

防返混圆台对旋风分离器性能的影响

针对灰斗的返混现象,研究防返混圆台位置及其底面积对旋风分离器性能的影响。利用有限元软件分析了返混圆台的位置和圆台底面积变化对旋风分离器的速度流场、压降和切割粒径的影响情况。结果表明:防返混圆台位置从高到底,相对应压降逐渐降低,切割粒径逐渐增大;其对筒体段内部流场的切向速度和轴向速度影响较小,但对灰斗内的速度流场影响较大,随防返混圆台底面积逐渐变小,灰斗内的切向速度和轴向速度逐渐变大,相对应压降和切割粒径逐渐减小。增加了防返混圆台,使灰斗内的切向速度和轴向速度都减小,有利于抑制返混现象。     

氯碱工业离子膜电解槽内气液相返混研究

利用计算流体力学软件对零极距自然循环离子膜电解槽内气液相停留时间分布进行了研究,考察了电流密度对电解槽内气液相返混程度的影响。结果表明,随着电流密度增大,电解槽内液相返混程度降低;当电流密度为5 kA/m~2时,电解槽内液相的多釜串联模型参数为2.782,该值可为高电流密度电解槽设计提供参考。电解槽内气相返混随着电流密度增加先增大后减小,在电流密度为6 kA/m~2时,返混程度达到最大。     

填料塔中液体铀向返混行为对精馏分离效率影响的理解解

合理地作了一些近似假设，得到能反映液相轴向返混行为的等板高度理论计算公式。精度分析表明，等板高度近似理论解误差很小。在推导理论解过程中，提出返混影响精馏分离效率的准数－返混特征准数，表明液相轴向返混行为对精馏分离效率的影响随液相轴向返混系数的增加而增加，而随汽相总传质单元高度和液相轴向有效流速的增加减小。文中还给出了等板高度加长因子随返混特征准数和相平衡常数变化的计算公式和曲线图。     

十字交叉微通道内微液滴生成过程的数值模拟

采用VOF模型对十字交叉微通道内微液滴的生成进行三维数值模拟,获得了拉伸挤压、滴状剪切、单分散射流等单分散微液滴的生成机制以及紊乱射流、节状形变流、管状流和滑移流等两相流型,模拟与实验结果相吻合验证了模拟的有效性。液液两相流型主要受两相流速、两相界面张力以及连续相黏度的影响,发现随着连续相的流量增大,微液滴的生成尺寸减小,生成频率增大;而离散相流量的影响则相反。两相表面张力与连续相黏度分别在低连续相Ca数和高连续相Ca数条件下分别起主导作用。在低连续相Ca数(U_d<0.03 m·s^-1)的拉伸挤压和滴状剪切流流型下,微液滴生成尺寸随着表面张力系数的减小而减小,在射流条件下反而增大,微液滴的生成频率变化则相反。在高连续相Ca数(U_d>0.03 m·s^-1)下,微液滴的生成尺寸随着连续相黏度的增大而减小,微液滴的生成频率变化则相反。另外,壁面接触角在拉伸挤压流型下对微液滴生成无太大影响,但在滴状剪切和单分散射流流型下,接触角减小会导致微液滴无法稳定生成。     

填料塔中液体轴向返混行为对精馏分离效率影响的理论解析

文章应用了脉冲示踪法对250Y填料塔中液体轴向返混行为在0.4MPa、0.6MPa与0.7MPa压力下对分馏液体速率的一系列影响进行分析。在理论解在推导的进程中,文章提出了返混影响精馏分离效率的准数,即返混特征准数,证明了液体轴向返混行为与精馏分离效率之间存在正比例的关系,即液相轴增大之时返混系数随之增加,一旦随汽相总传质单元高度降低之时液相轴向有效流速便会降低。文章对此进行详细的论述。     

工艺条件对内旋式移动床停留时间的影响

为了给热解过程中颗粒在内旋式反应器内的停留时间和混合效果提供理论指导,在内旋式移动床试验装置上,以煤颗粒作为填充物料和示踪剂,利用脉冲法研究了转轴长度、转轴转速、粒径及给料速率等工艺条件对物料停留时间的影响。结果表明:60°倾角安装的桨叶式传动叶片测得的平均停留时间分布曲线存在较大的"拖尾",曲线尾峰较多,表明反应器内存在返混;反应器内煤料流动流型介于平推流与全混流之间;转轴长度与平均停留时间呈线性关系;转轴转速与平均停留时间呈指数关系,增大转速会加剧轴向返混,同时缩短物料在反应器内的平均停留时间;随着煤料粒径的增大,反应器内平均停留时间和轴向返混程度均呈减小趋势,且粒径大的煤颗粒在输送过程中会出现一定程度的破碎,5~6 mm煤颗粒的破碎率为35.39%;给料速率主要影响煤料在反应器内的填料量,从而影响停留时间分布,平均停留时间随着给料速率的增加而降低。     

微型流化床内气体返混

微型流化床基础和应用在近几年受到越来越多的关注。针对微型流化床对气固反应分析的应用要求,利用脉冲示踪法研究了内径10 mm和21 mm两种尺寸微型流化床中的气体返混特性,具体考察了管内径、颗粒静床高度、床料颗粒粒径和气体表观流速对气体返混程度的影响。结果表明:随着床内径、颗粒静床高度和表观气速的减小和床料颗粒粒径的增大,气体在床内的返混程度减小。使用粒径约270 μm粗颗粒时,两种床径的浅层微型流化床中的气体返混程度都较小,对应的Peclet数在27以上,证明了床内气体流动接近平推流,从而为利用微型流化床最小化气体返混对反应测试的影响,获得近本征反应动力学参数提供了流动特性的保障。     

填料塔中液体轴向返混行为对精馏分离效率影响的理论解

合理地作了一些近似假设，得到能反映液相轴向返混行为的等板高度理论计算公式。精度分析表明，等板高度近似理论解误差很小。在推导理论解的过程中，提出返混影响精馏分离效率的准数———返混特征准数，表明液相轴向返混行为对精馏分离效率的影响随液相轴向返混系数的增加而增加，而随汽相总传质单元高度和液相轴向有效流速的增加而减小。文中还给出了等板高度加长因子随返混特征准数和相平衡常数变化的计算公式和曲线图