连铸结晶器水模型内含气率分布的数值模拟

针对连铸结晶器的水模型内含气率分布问题,采用准单相模型模拟了不同气泡直径、不同水流量和不同吹气量对含气率的分布的影响.结果表明,含气率分布总体外貌呈"蒜头状",气泡直径和水流量对含气率的分布范围影响较大且随气泡直径减小或水流量的增加含气率分布范围增大,而吹气量的影响不显著.通过与实验结果对比,验证了研究方法的正确性.     

连续三相喷射环流反应器的实验和数值模拟

利用Pavlov管和电导探针分别测量含小颗粒（Stokes数小于1.0）的连续气液固三相喷射环流反应器内轴向液速和气体体积分数分布. 提出大气泡-小气泡-浆态相三相流体力学模型,以模拟三相喷射环流反应器的流体力学行为,对大气泡相和小气泡相分别考虑尾涡加速和气泡阻碍效应并修正其曳力. 对于上升区和下降区,流场模拟结果均与实验结果较吻合. 利用模型预测不同固体体积分数下的气体体积分数与轴向液速分布,结果表明,在考虑的固体体积分数范围内,气体体积分数随固体体积分数增加而下降,液体循环速度随固体体积分数增加而略有上升,其原因主要是反应器内平均气泡直径随固体体积分数增加而增大,进而导致气泡浮升速度加大并增强周围流体的加速运动.     

射流浮选柱气泡发生器及其充气性能的研究

根据射流泵原理设计了一种浮选柱气泡发生器，并对其充气性能进行了试验，研究了气泡发生器结果参数、流体压力、负压与柱内含气率的关系；探讨了浮选过程中浮选药剂浓度、矿浆浓度变化对含气率的影响．结果表明：气泡发生器的射流面积比对含气率有较大影响，最佳面积比为6～10；含气率随压力增高而增加，压力升到一定程度后，含气率趋于平稳；当气泡发生器吸气室负压达到一定数值后，含气率也将趋于饱和；随起泡剂用量加大，含气率呈上升趋势；随矿浆浓度的增加，含气率则呈下降趋势．研究结果为射流浮选柱气泡发生器的设计和结构优化提供了依据。     

气液固三相逆流化床内气泡行为的实验研究

应用自行开发的微电导探针技术,对气液固三相逆流化床内的气泡尺寸、气泡上升速度和气泡频率等气泡特性进行了系统研究,考察了床内气泡特性的轴径向分布规律及气液表观速度、液体黏度、固体加入量、颗粒密度及表面活性剂的加入等对气泡特性的影响规律。结果发现,随距离气体分布板的轴向距离增加或由床器壁向中心区域的距离增加,气泡大小和频率都增加,前者分布从窄变宽,后者相反。气泡上升速度与气泡大小的轴径向分布很相似。随固体加入量、颗粒密度增加或水中乙醇的加入,气泡大小和上升速度减小,气泡频率增加;随表观气速增加,三者都增加;随表观液速增加,气泡大小和频率增加,气泡上升速度减小;随液体黏度增加,气泡大小和上升速度增加,气泡频率减小。利用操作变量和流体物性对各气泡特性进行了关联。     

等径气泡平行聚并行为对流场与传质过程的影响

气泡聚并过程对精馏、吸收、气液反应器等单元操作中气泡运动速度和形态有重要影响,对研究气液传质过程有着重要意义。利用Fluent软件对等径气泡平行聚并行为及传质过程进行了研究,分析气泡直径、气泡间距对气泡聚并行为和相间传质过程的影响。结果表明：气泡在涡流和压力差的作用下实现聚并,在聚并过程中新产生多个涡流,形体曳力不对称分布使气泡形状发生变化,压力分布重排,泡内压力值减小;聚并高度随气泡直径的增大先减小后增大,随液体黏度增大而增大。研究发现气泡间距决定了气泡聚并的可能性,得到了不同浓度甘油溶液中临界间距与气泡直径的关系。最后分析了聚并行为对传质过程的影响,直径为2和4 mm气泡聚并后CO₂溶解量分别减小了24.7%、21.7%。     

利用摄相法研究三相流化床中的气泡行为

利用摄相法研究了二维气－液－固三相流化床中气泡的大小及上升速度，分析了操作条件的变化对气泡行为的影响，提出了气泡直径及气泡上升速度的经验关联式。     

气液鼓泡床中气含率的实验研究

采用差压变送器测不同高度的床层塌落曲线 ,提出了根据此曲线计算大小气泡含率的新方法 ,研究了直径 2 84mm的鼓泡床反应器中表观气速、表面张力、床层静液高度和分布器对气含率的影响。结果表明 ,在不同表面张力条件下 ,气含率随表观气速升高而升高 ;气含率随表面张力升高而降低 ,从能量角度解释了鼓泡床中气含率随表面张力升高而降低的动力学原因 ,并得出了气泡聚并的能量公式 ,将此公式应用于系统压力、温度对气含率的影响 ,得出了与前人实验一致的结论 ;指出了床层内分布板区的存在 ,且分布器不同 ,分布板区高度及分布板气含率也随之变化 ;静液高度不同 ,床层内的平均气含率变化很小 ,并根据分布板区体积占整个床层体积比例很小对其进行解释     

正丁醇和表观气速对外环流反应器内气泡特征的影响

用双探针电导探头测量了外环流反应器内空气-水和空气-正丁醇水溶液体系中气含率、气泡平均（Sauter）直径、气泡上升速度、气泡尺寸分布以及气液相界面积．考察正丁醇浓度和气速对流型和气泡特征的影响规律,用流体动力学理论和聚并机理对其进行分析．得到实验条件下正丁醇水溶液浓度影响气含率的临界浓度Ccrit.     

流化床气泡参数的测定

在直径３００ｍｍ和２００ｍｍ有机玻璃流化床中，用直射式光导纤维探头对ＦＣＣ催化剂等细颗粒物料的气泡参数进行测定，得到气泡直径和气泡上升速度随气速和沿床高的变化规律。     

气液固三相逆流湍动床流体动力学特性的三维数值模拟

基于多相流欧拉模型,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,数值模拟了轻颗粒流、液体间歇方式进料的三维气液固逆流三相湍动床的流体动力学特性,考察了床内颗粒的轴径向速度和固含率分布规律。模拟发现:床内颗粒流化时存在颗粒的汇集行为;颗粒由床中心向壁面运动,中心附近颗粒径向速度大,壁面附近颗粒径向速度小;颗粒轴向速度分布不均匀,呈"两头小中间大"的趋势;固含率壁面附近高,中心附近低,并随轴向高度增加而减小;床内平均固含率随表观气速或液体黏度的增加而减小。     

旋流筛板式流化床流化特性的数值模拟

利用计算流体力学CFD软件,采用欧拉气固多相流模型进行计算,模拟研究了带有旋流筛板的气⁃固流化床内在不同操作气速下（0.44~1.14 m/s）FCC颗粒的流化特性。通过对床层颗粒固含率瞬时变化、不同时刻速度矢量的分布、操作气速对颗粒固含率的影响和颗粒固含率随轴向高度的变化分析,研究了流化床内气泡形成、发展和破裂的过程。模拟结果表明,计算值和实验值吻合较好,与自由床平均误差为13.4%,与筛板床平均误差为7.59%;模型能够较好地预测不同操作气速下固体颗粒的流化特性,模拟床层内气泡形成、成长和破裂的发展历程;旋流筛板上部区域有喷射现象,形成固含率较低的喷泉区;旋流筛板的加入能够将大气泡破碎形成小气泡,具有破碎气泡、强化气固混合的作用。     

筛孔塔板气液两相流流场的数值模拟

考虑了气液两相间的曳力、虚拟质量力和升力,采用Eulerian两相流模型,使用CFD商用软件STAR-CD v3.26数值计算了直径0.3m精馏塔板气液两相流流场。模拟计算选用清液层高度作为衡量非稳态流场收敛判别标准。在不同空塔气速下,对比了清液层高度的计算值和文献报道的实验值,二者吻合较好。可以看出CFD模型可以较为准确的描述筛孔塔板上瞬时气液两相流场。模拟结果表明,塔板上液体流场可分为主流区、回流区和反混区,回流区面积随清液层高度增加而减小,塔板上气液两相存在着显著的动量传递现象。     

物理消泡型塔板的试验研究

针对易起泡物系的特点,设计具有物理消泡功能的4种复合型塔板结构.实验在200mm×70 mm的无降液管有机玻璃塔中进行,以空气-5%碳酸钾水溶液为实验研究物系,采用测量4次取平均的方法测定普通塔板和复合型塔板的泡沫层高度,并用毛细管光电测量仪测量气泡sauter直径.结果表明,复合型塔板能有效地抑制泡沫层高度和细化气泡直径,减少雾沫夹带,提高塔板效率.其中将填料置于距塔板一定高度的复合型塔板消泡效果最好.     

固定床鼓泡反应器的混合特性

以空气-水为模拟介质,选用5种不同粒径的氧化铝球形载体作为填充颗粒,采用电解质示踪法考察在低气液比和微鼓泡条件下,操作条件和填料直径对固定床鼓泡反应器内停留时间分布以及返混程度的影响.研究发现,在实验条件下,平均气泡直径随着填料直径的增大先增大后减小;返混程度随着表观液速的增大而减小,随着表观气速的增大而增大,液速对返混程度的影响比气速显著;返混程度随着填料直径的增大先减小后增大.通过对多组实验数据的回归分析,提出Pe准数与气液两相雷诺数及填料直径的经验关联式,公式预测值与实验值的相对偏差在±20%以内.     

新型垂直筛板(NWE VST)阶跃浓变传质混合池模型的研究

作者通过对新型垂直筛板（ＮｅｗＶＳＴ）的研究发现，该类喷射工况下工作的塔板，板上液体运动的推动力包括板上液面梯度及塔内气体动能．在此基础上推导出了适用于ＮｅｗＶＳＴ的传质效率模型并进行了实验验证．     

新型垂直筛板塔空间持液量与塔板效率的研究

新型垂直筛板塔的传质区域在塔板空间,空间持液量对传质性能有重要的影响,实验表明,新型垂直筛板塔的一次提升效率随塔板空间持液量的增大呈明显的下降趋势;影响新型垂直筛板塔空间持液量的主要因素是板上清液层高度和板孔气速。空间持液量随板上清液层高度的增加而增加,随板孔气速的增大而减少。     

导向筛板塔流体力学性能研究

在２５０ｍｍ冷模塔内，对导向筛板的流体力学性能进行了实验研究，测定了７ｍｍ导向筛板的流体力学性能参数．对实验数据进行了关联，得出计算塔板压降公式，可供导向筛板设计与研究使用