流动液体中粒子的超声分离实验研究

分别以高密度聚乙烯和普通水、高密度聚乙烯和脱气软化水的超声分离作为研究体系,针对利用超声波分离流动液体中粒子的效果进行了实验研究。探索了超声波输入电功率液体流量以及超声波作用时间对微粒分离效果的影响。实验结果表明,超声波对不同含气量液体中微粒分离均有效果。     

超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究

在超声波防垢过程中，超声波的传播以及空化效果会受到流体及超声波参数的影响，析晶污垢的沉积特性也会随之发生变化。对此，采用FLUENT数值模拟与实验参数相比对的方法研究了不同流体速度、超声波频率下超声空化对CaSO₄析晶污垢剥蚀的影响。结果表明：同频率条件下，增大流速超声空化对污垢的剥蚀效果减弱；同流速条件下，增大超声波频率超声空化对污垢的剥蚀效果减弱。将空化效应引起的剥蚀率代入污垢的沉积过程，得到超声波频率对污垢沉积特性的影响，随着超声波频率的增加，污垢净沉积率增加、污垢热阻变大。     

超声波强化真空膜蒸馏的试验研究

对超声波强化真空膜蒸馏进行了试验研究，结果表明：超声波强化能较显著的提高蒸馏通量，在本实验范围可将真空膜蒸馏系统的蒸馏通量提高31％；超声波功率越大，温度越低，流速越小，强化效果越明显；膜器件的外壳材料对强化效果也有较大影响。     

超声强化小型溴化锂吸收式制冷机性能实验研究

在10kW溴化锂吸收式制冷机发生器侧壁（厚度4mm）粘贴超声波振子,实验研究了频率为28kHz超声波在溴化锂溶液两种不同液位高度下对机组性能的影响,并对超声波强化溴化锂溶液沸腾传热传质机理进行了分析。实验结果表明：无超声波作用时,溶液泵转速控制电机运行频率从17Hz升高到18Hz,溶液泵流量升高,发生器中溴化锂溶液液位升高5cm,制冷量增加16.8%,但性能系数（COP）降低44.3%;而施加超声波作用可以强化溴化锂吸收式制冷机性能,且强化效果与溶液液位有关,当机组发生器内液位高于超声波换能器中心线8~10cm时,机组制冷量升高19.6%,COP提高13.8%;而当液位与换能器中心线相差3~5cm时,制冷量提升并不明显,仅为4.7%,COP提升5.4%。实验结果为超声波作用提升小型太阳能溴化锂吸收式制冷系统性能提供指导和依据。     

超声空化对污垢沉积特性影响的数值研究

在超声波防垢过程中,超声波的传播以及空化效果会受到流体及超声波参数的影响,析晶污垢的沉积特性也会随之发生变化。对此,采用FLUENT数值模拟与实验参数相比对的方法研究了不同流体速度、超声波频率下超声空化对CaSO_4析晶污垢剥蚀的影响。结果表明:同频率条件下,增大流速超声空化对污垢的剥蚀效果减弱;同流速条件下,增大超声波频率超声空化对污垢的剥蚀效果减弱。将空化效应引起的剥蚀率代入污垢的沉积过程,得到超声波频率对污垢沉积特性的影响,随着超声波频率的增加,污垢净沉积率增加、污垢热阻变大。     

超声波防垢技术对加热装置节能效果的研究

目前油田加热装置结垢现象较为普遍,造成系统热效率的幅度降低、加热设备附件损坏频率高,不仅导致系统能耗升高、维护费用加大,而且存在安全隐患。通过近几年对超声波防垢技术在油田加热装置应用效果的跟踪研究表明,该技术是现有条件下较为经济有效的区域性物理防垢技术。数据显示,超声波防垢技术应用在加热装置上,在系统能耗上取得了明显的节气效果,同时也在加热装置维护上取得了明显的保护作用,大大降低加热装置损坏频率。实现了保安全、促节能、降投资的目标,为油田加热装置安全运行、低耗高效提出切实可行的技术措施。     

变流量水源热泵系统频率与阀开度联合调控策略

为提高变流量水源热泵系统在实际应用过程中的运行性能,分别进行恒定压缩机频率变膨胀阀开度和恒定阀开度变频率实验,提出一种频率-阀开度联合调控的策略并进行协同控制实验,研究该策略对于水源热泵系统性能的影响,并与仅使用电子膨胀阀或压缩机频率调控进行对比。结果显示：较低频率下电子膨胀阀的调节区间减小,适当增加冷冻水温度可以扩大其调控范围,最高制热量和最优性能系数C_OP对应的阀开度相同;频率为45—55 Hz时,调控区间较小,改变冷冻水进水温度对频率的调节特性影响不大,制热量随着频率的升高而升高,C_OP随着频率的升高而降低,可根据用户的不同需求选择较优的频率值;频率-阀开度的联合调控策略使系统在2个工况下的最高C_OP比仅使用阀开度调节提高了10%和9.9%,比使用频率调节提高了6.5%和7.6%。     

超声波在反渗透系统中的应用

本文将超声波应用于反渗透系统中，以期延长反渗透膜的使用周期；对天津石化公司微滤前污水、微滤水、自来水三种水样进行实验，以测定不同条件下水样的吸光度和电导率作为评价超声波效果的指标，初步确认通过超声波降低石化污水中有机污染物在反渗透膜上的附着，延长膜的使用周期是可行的。     

超声波钢包精炼均混时间研究

研究应用超声波辅助传统钢包精炼工艺中的底吹气来搅拌钢液,探讨超声波应用于钢包精炼改善动力学条件并提高精炼效果的可行性。设计频率为20 k Hz、功率2 000 W可调超声波发生器,以某钢厂180 t钢包为原型,进行超声波改善钢包水模搅拌效果的水力学模型实验。结果表明,在吹气量恒定条件下,随超声波功率800 W到2 000 W变化过程,均混时间随超声波功率增大而缩短,在1 800 W左右达到最低值,1 800 W后均混时间开始增加;随气体流量的增加,均混时间缩短;单独超声波最短均混时间为35s;由于超声与底吹气体的相互干扰作用,单独超声作用效果优于与底吹气联合作用。     

超声波对聚丙烯结晶过程和热性能的影响

通过差示扫描量热（DSC）分析研究了在超声波作用下聚丙烯（PP）结晶形态、结晶结构的变化。结果表明，超声波作用频率对PP结晶的影响与结晶温度有关联。低温20℃时，随着超声波频率的增大，熔点（tm）、熔融峰对应的最高温度（tp）、结晶度先降后升，高温125℃时则相反。在超声波频率27kHz时，低温时超声波破坏结晶；高温时超声波促进结晶，使晶片变厚，热稳定性增强；在最大结晶速率温度135℃处，超声波对PP热性能的影响作用效果最佳。     

微流体技术应用于渗透汽化分离正丁醇-水体系的研究

将膜分离技术与微流体技术的优势相结合,开发设计了新型膜微反应器,该设备比表面积大且扩散距离短,可以强化渗透汽化过程。以正丁醇-水体系的分离效果为实验模型,分析了膜微反应器的渗透汽化性能。在不同料液温度、料液水含量及料液流速条件下,对膜微反应器中正丁醇-水体系的分离性能进行了系统的研究。当料液温度升高时,渗透通量增大。当进口料液水含量升高时,渗透通量明显增大。当流速升高时,渗透通量增大且趋势逐渐变缓。在实验研究的基础上,建立了渗透汽化传质模型,模型计算值与实验值吻合良好。     

无霜空气源热泵系统冬季除湿性能初步实验

通过对比现有的空气源热泵空调系统的优缺点，提出了一种新型无霜空气源热泵空调系统。该热泵系统最大的新颖之处在于热交换塔实现了“一塔三用”，不仅冬季可以无霜高效运行与再生，夏季蒸发冷却后性能也有所提升。通过搭建该系统实验平台研究了溶液塔入口空气温湿度、空气流量、溶液入口温度、溶液流量、溶液质量分数对除湿性能及空气出口温度与溶液出口温度的影响，结果表明：出口空气与溶液温度随入口空气温湿度、流量、溶液温度、质量分数的升高,溶液流量的下降而升高；溶液塔的除湿效率主要受风量和溶液流量的影响，而入口空气温湿度、入口溶液温度、溶液质量分数影响很小，溶液塔的除湿量随着室外空气湿度的升高、入口溶液温度的降低、空气流量和溶液流量的升高而升高。     

浆态床费托合成装置循环换热分离系统工艺优化

针对浆态床费托合成装置循环换热分离系统在日常操作中出现重质油带水、轻质油气夹带重质油的问题，对循环换热分离系统工艺流程及其关联的上下游工艺流程进行了分析，开展工艺流程模拟，研究循环换热分离器不同工艺条件对分离系统的影响趋势。结果表明：在不同的工艺条件下，循环换热分离器出口的操作条件应控制在水的露点温度以上，才能使重质油中的水含量明显减少；当循环换热分离器温度降低时，则反应器产蒸汽量升高、空冷器负荷降低；当高温油气的压力升高，水的露点温度则升高，但对反应器控温除氧水副产蒸汽量、空冷器负荷影响则较小；随着高温油气中重质油含量增高，水的露点温度亦升高。     

超声波-机械搅拌联合乳化重油分散度实验

采用超声波-机械搅拌联合乳化(联合法)重油技术,根据索太尔平均直径(SMD)计算法,研究了超声功率、超声频率、乳化温度、乳化时间对乳化重油中分散相(水)分散度的影响,并比较了以上因素对超声波法与联合法乳化重油分散度影响的差别。结果表明:联合法乳化重油的分散度高于超声波法,分散相(水)的SMD降低4～8μm;超声功率、乳化温度的增加有利于分散度的提高,但乳化温度不宜超过90℃;较低的超声频率有利于水在重油中的微细化;随着乳化时间的增加,乳化重油分散度先提高后降低。本实验得出联合法乳化重油的理想工艺条件为:超声功率为500～600W,超声频率为25～40kHz,乳化温度为70～80℃,乳化时间为30min左右。     

脱气除油旋流系统流场分布及分离特性

目前我国大部分油田已进入高含水阶段，且采出液中常带有大量伴生气，采用旋流分离法实现采出液高效分离对于简化陆上油田地面处理工艺及提升海上平台经济环保的采出液处理技术具有重要意义。脱气除油旋流系统由GLCC型气液分离器和油滴重构旋流器串联组成，设计的目的是在保证高效脱气的同时进一步改善对小油滴的去除效果，实现油气水三相高效分离。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics，CFD）方法，利用种群平衡模型（population balance model，PBM）模拟油滴破碎与聚结，对脱气除油旋流系统内部流场特性及粒度分布进行模拟分析，并采用数值模拟与试验相结合的研究方法，对比分析不同含气体积分数和气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离性能的影响规律。结果表明：含气体积分数与气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离效率的交互作用较显著，在研究范围内综合脱气效率和除油效率可以得到，含气10%、20%、30%的最佳分流比分别为25%、30%、35%，数值模拟结果与试验结果吻合良好，验证了数值模拟方法的可靠性。另外，含气体积分数越大，油滴重构旋流器的油滴分层重构现象越明显，油滴重构旋流器可以在一定程度上改善含气情况下油水分离效果差的现象，脱气除油旋流系统对油气水三相分离的适用性较好。     

超声波对污泥脱水及厌氧消化影响的研究进展

超声波技术作为污泥厌氧消化预处理手段被广泛关注.超声波能改变污泥的性质,改善污泥厌氧消化的性能,但是其处理效果受到频率、强度、作用时间和发生方式等因素的影响,只有在合适的条件下,预处理效果才能达到最佳.本文着重介绍了超声波的频率、强度、作用时间和发生方式对污泥脱水性能、污泥沉降性能、微生物活性和污泥产气等多方面的影响.由于脱水性能和厌氧消化的改善所需要超声波的条件不一样,所以有必要通过进一步实验使预处理效果最优化;同时,为了进一步降低能耗,有效利用超声波与其它预处理技术相结合将是未来的研究方向.     

超临界水氧化处理DDNP废水的动力学研究

采用间歇式超临界水氧化实验装置，以O2为氧化剂，在703-823K、压力24MPa、停留时间10-50s的条件下，进行了超临界水氧化DDNP模拟废水实验，COD去除率可达99％；建立了COD去除率宏观动力学方程。结果表明，超临界水氧化对处理DDNP是有效的，在超临界条件下，DDNP废水的COD去除率随着反应温度的升高和停留时间的延长而增加；在氧化剂过量2倍的情况下，DDNP超临界水氧化反应对有机物的反应级数为1．33级，对氧气为0．21级；反应活化能E。为30．7kJ／mol，指前因子A为61．97。     

水平管路水环输送稠油减阻模拟实验

随着石油开采的增加，黏度较大的稠油输送受到越来越多的关注。基于自主设计的两相流水环输送稠油实验系统，模拟并开展了水环输送稠油实验。拍摄了水环发生器在不同间隙尺寸下的流动流型，分析了不同实验条件下的水环输送稠油减阻效果。结果表明：水环输送可以大大降低管道输送过程中压降；结合实验和模拟，水环发生器间隙尺寸在0.9～1.4 mm时，水环的减阻效果最好；流速增加会增大单位管道上的压降，降低水环输送的减阻效果。     

油砂沥青超声波减粘工艺研究

油砂沥青粘度较大,自然状态下不易流动,严重影响了管道输送及加工,针对目前油砂沥青研究中存在的问题,采用超声波进行了减粘的实验研究。实验综合考察了超声波作用时间、温度、超声波频率、超声波功率等因素对减粘效果的影响。实验结果表明,在适当的超声作用时间(20 min)、适宜的温度(30℃)、适宜的超声波频率(20 kHz)和超声波功率(250 W)的条件下,油砂沥青的减粘率可达80%以上。经超声波处理后的油砂沥青粘度略有恢复,但仍远低于处理前的粘度,超声波减粘效果良好。     

空气-水/PPG体系的搅拌功率与气含率实验测定

在直径为0.28 m三层组合桨椭圆底圆柱形搅拌釜内,研究了搅拌转速、通气流量及温度对不同体系(空气-水、空气-聚醚多元醇)通气功率特性及气含率特性的影响.结果表明,在相同的条件下,随着通气流量和搅拌转速的增大,两种体系的气含率均升高,相对功率消耗(Pg/P0)均减小;随着温度的升高两种体系的气含率均减小,空气-水体系中相对功率消耗增加,但空气-聚醚多元醇体系中相对功率消耗却减小.并通过多元线性回归得到气含率和相对功率消耗经验关联式,为高温条件下不同气-液体系搅拌釜的设计和放大提供理论参考.