气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

用示踪剂电子电极法对气-液两相鼓泡塔反应器液体的轴径向速度进行了测量。测试结果表明,塔中心处的液速最大,靠近塔壁处最小。且当表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变,轴向液体速度在径向的梯度非常小;当表观气速继续增大,平均液体速度有明显的增加,轴向液体速度的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;进一步增加表观气速,平均液体速度无明显增加。另外,应用3种不同结构的气体分布器考察了其对反应器中心线处轴向液体速度的影响。实验发现,环状气体分布器的反应器底部存在一个回流区。     

穿流栅板塔冷模实验

为解决穿流式栅板塔操作时气液两相的接触状态、流体力学和传质特点缺乏实验依据的状况,从而更准确地选取穿流栅板塔设计中的重要参数,在φ150的试验塔内,以空气水为系统,通过冷模实验分别对采用堵缝法确定的开孔率为11%、13%和15%的穿流塔板进行研究.考察了其气体流量、喷淋密度对板压降的影响以及气含率与气体流量的关系,验证了板上气液接触状态的演变过程,得出了塔板的负荷性能图,导出了计算起泡点和液泛点气速的经验公式,并对热模操作做出推测.结果表明,穿流栅板塔的气液接触状态可分为润湿区、鼓泡区和液泛区;起泡点和液泛点气速的计算可采用本文导出的经验公式;气含率随气流量的增大而增大;可采用堵缝法降低塔板的开孔率,使气体动能增大而进入良好的操作区,从而提高塔效率.     

侧、轴向夹角进料水平撞击流反应器研究

以空气－水，空气－CMC（羧甲基纤维素）水溶液体系，采用脉冲示踪和稳态微压差法测取相关数据，研究了两侧及轴向进料水平撞击流管式反应器中表观液速UL、气候喷出速度Ug、及液体粘度μ在撞击流和非撞击流下以反应器内平均气含率的影响。得到了当气体喷速为170m.s^-1，管内表观液速为0．6m.s^-1时，气含率εg较大，液相分散显著，气液接触面较大。由实验测得UL、Ug,μ，并将其关联得到在上述条件下气含率εg的关联式：εg=0.1058UL^1.56Ug^0.573μ^-1.74。并以湿法磷酸（含P2O5 22%）-氨体系进行热态试验，结果表明，气氨喷速为170m.s^-1,磷酸进料流速为3．3m.s^-1，管内物料表观流速为0．6m.s^-1时，反应器内氨负荷较大，混合情况好，反应较彻底，氨逸出率最低。     

气液两相多级液力透平的全流道数值模拟

以DG85-80五级节段式离心泵做液力透平,基于CFD软件,采用N-S方程和标准κ-ε湍流模型,选择Mixture多相流模型,利用SIMPLE算法,对其在纯水介质和气液两相介质时进行全流道数值模拟,得到透平的外特性曲线和内流场规律。结果显示:气液两相透平在最优工况点的压头、功率比纯水透平的高,而水力效率和质量流量较纯水透平的低;在最优工况点,随着级数增加,气液两相透平各级导叶、叶轮进出口压差增大,其内部压力分布的不均匀性增加,叶片工作面进口附近的漩涡区域减小;与小流量时的透平相比,大流量时透平各级叶轮、导叶内部的气体体积分数较大,透平叶轮出口附近的高含气率区域较小,各流道中气体分布的不对称性加剧。       

热泳力协同作用下气液交叉流脱除PM2.5的研究

针对气相中PM2.5的高效脱除,本文对横掠过自由流动的连续液柱表面的含PM2.5气体洗涤净化过程进行了实验研究和数值模拟。采用平均粒径0.3μm的二氧化钛颗粒生成含尘气体,以Euler-Lagrange模型对PM2.5粒子在气液交叉流中的流场特征进行数学描述。研究分别考察了不同气液温差所导致的热泳力,液相流速等因素对PM2.5颗粒脱除的影响。结果表明液相环境温度维持室温20℃,气液相温差从0℃增加到30℃时,本PM2.5粒子的脱除率从6.8%增大至20%。同时,液相流速增大,将有助于PM2.5粒子的脱除。模拟结果与实验结果表现出一致趋势。     

流体动力学能量方程实验设备抽排气研究

一般圆管的液体流动过程中通常混有气体,管流是液体与气体的两相流动。实验依靠能量方程实验设备把低位水箱的水输送至高位水箱形成恒定流,由下水管送到实验区,当流量增大时串入大量气体,测量点参数完全失效。采用新研究的液气两相流抽气装置有效克服了气体串入实验管段,保证实验管路为满管流,满足能量方程、能量损失的科学实验。     

连铸中间包内流场控制优化水模实验研究

根据相似原理,研究了原设计方案和优化改进方案对中间包流场的影响。采用刺激-响应实验方法测得中间包流体的平均停留时间分布(RTD)曲线,并得到不同方案控流装置对中间包流体流动的影响,从而优化对中间包流场的控制。研究结果表明:方案4中活塞区体积分数增大了42.44%,钢液平均停留时间延长了500s左右,并且提高了中间包各流之间的钢液均匀性,从而促进夹杂物的上浮去除。     

应用Ω型管调整气液分层流动特性实验研究

为了开发抑制严重段塞流的被动式方法,利用所提出的新型流动调整装置—"Ω型管"在水平管内气液分层流条件下开展了实验研究,讨论了Ω型管结构参数对其流动调整作用的影响规律,分析了Ω型管流动调整作用的机理。研究表明,气液分层流流过Ω型管后,液相截面含率的波动强度增加且间歇性增强,具体表现为波动曲线的标准差增加、最大值增加、最小值降低、波动范围增加和波动周期增加;Ω型管能够将气液分层流调整为气液间歇流型,其流动调整能力随主弯管弯曲半径和基本单元个数的增加而增强,受基本单元之间距离的影响相对较小;Ω型管对气液分层流流动特性的调整作用机理可以归结为两个物理过程:液体阻塞和气体携带。研究结果为进一步优化设计Ω型管以及将其应用于立管系统以抑制严重段塞流奠定了基础。     

冷却管内气液界面流动特性数值模拟研究

采用数值模拟的方法,并应用VOF多相流模型,对管内液膜的速度分布特性、管内动压力分布特性进行了分析,探讨了气液两相速度差与气液两相湍动能大小的关系及不同液膜入口厚度下的液膜流型。结果表明:液膜平均速度在轴向位置先增大,后趋于稳定;液体入口流量对液膜轴向速度分布影响显著;液膜沿管径方向速度梯度较大;管内动压力受液体入口速度的影响明显;气液两相速度差越大,湍动能越大;液膜入口厚度越厚,液膜越稳定。     

磷矿脱除硫化氢实验研究

通过煅烧前后磷矿对模拟烟气中H_2S脱除效率对比,煅烧前后90%以上脱除H_2S的持续时间分别为10 min和150 min,煅烧后的磷矿脱除效率是煅烧前的15倍.进一步研究了煅烧后矿浆固液比、O_2含量、矿浆温度、气体流速、进口H_2S质量浓度、搅拌强度对脱除效率的影响规律.实验结果表明:影响H_2S去除效率的因素从大到小是:搅拌强度矿浆固液比进口H_2S质量浓度气体流速O_2含量反应温度;搅拌强度对脱除H_2S过程的影响最大,最佳转速为1 500r/min;随着固液比增大,气固接触机会增加,并且浆液p H增加,因此H_2S脱除效率增加;进口H_2S浓度升高,液相中OH-消耗速度加快,吸收效率下降;气体流量增加,气体在吸收液中停留时间变短,H_2S与吸收液还未充分反应就已经脱离反应体系,去除效率下降.当进口H_2S浓度较低、气体流量较小时,脱除效率较好;O_2含量从0.0%增加到9.5%,脱除效率增加了33.3%;反应温度从25℃增加到65℃,脱除效率均在135 min后开始下降.     

连铸结晶器气泡粒径影响因素的水模型实验研究

为了研究连铸结晶器内气泡的分布规律及影响因素,利用水模型实验研究了板坯连铸结晶器内的气液两相流动,并采用图像分析软件分析了不同吹气口、水流量、吹气量、插入深度和水口倾角对结晶器内气泡粒径的概率分布和平均粒径的影响．结果表明：气泡的平均粒径随吹气口孔径、吹气量和水口倾角的增大而增大,随着水流量的增大而减小．发现不同吹气口、水流量和吹气量对气泡粒径的概率分布及平均粒径的影响较大,插入深度和水口倾角的影响较小．     

接地极雾化电晕放电除尘器的研究

随着经济的快速发展和排放标准的日益严格,粉尘的去除一直是研究的热点。设计了一种新型的接地极雾化电晕除尘器。该除尘器在放电过程中,对颗粒物荷电的同时使线电极表面液体雾化,从而有效去除粉尘。在试验过程中,首先设定进气的气流速度为1 m/s和3 m/s,改变线电极表面覆盖液体流量及气流方向,研究了接地极雾化负电晕放电伏⁃安特性。其次,设定线电极表面覆盖液体流量为25 mL/min,研究了接地极雾化负电晕放电装置中顺向气流和逆向气流下气流速度对除尘效率的影响。最后,为了研究接地极雾化电晕放电除尘器对高比电阻粉尘的除尘能力,在气流速度为1 m/s的逆向气流中,将比电阻为1.2×1012 Ω·m的水泥粉尘作为高比电阻粉尘进行了试验。结果表明,随着气流速度的增加,除尘效率降低。当气流速度较大的条件下,气流逆向流动时的放电电流比顺向流动时大;在线电极表面覆盖液体流量为25 mL/min时,接地极雾化负电晕放电的电流最大。接地极雾化电晕放电除尘器最优条件为：线电极表面覆盖液体流量为25 mL/min,逆向气流速度为1 m/s。相对于传统的干式电晕放电反应器,接地极雾化电晕放电除尘器对高比电阻粉尘具有更高的除尘效率。     

Experimental and numerical study on a micro jet cooling solution for high power LEDs

An active cooling solution based on close-looped micro impinging jet is proposed for high power light emitting diodes (LEDs). In this system, a micro pump is utilized to enable the fluid circulation, impinging jet is used for heat exchange between LED chips and the present system. To check the feasibility of the present cooling system, the preliminary experiments are conducted without the intention of parameter opti-mization on micro jet device and other system components. The experiment results demonstrate that the present cooling system can achieve good cooling effect. For a 16.4 W input power, the surface temperature of 2 by 2 LED array is just 44.2℃ after 10 min operation, much lower than 112.2℃, which is measured without any active cool-ing techniques at the same input power. Experimental results also show that increase in the flow rate of micro pump will greatly enhance the heat transfer efficiency, how-ever, it will increase power consumption. Therefore, it should have a trade-off be-tween the flow rate and the power consumption. To find a suitable numerical model for next step parameter optimization, numerical simulation on the above experiment system is also conducted in this paper. The comparison between numerical and ex-periment results is presented. For two by two chip array, when the input power is 4 W, the surface average temperature achieved by a steady numerical simulation is 34℃, which is close to the value of 32.8℃ obtained by surface experiment test. The simu-lation results also demonstrate that the micro jet device in the present cooling sys-tem needs parameter optimization.     

外环流气提式反应器液体局部动力学的实验研究和数值模拟

在外环流气提式气液反应器内,分别以空气和质量分数5%羧甲基纤维素(CMC)水溶液为气相和液相,对液相局部动力学进行了系统研究。应用电极示踪测试技术(ETM)测定了下降段液体速度;应用计算流体力学软件FLUENT 6.0对上升段的液体湍动能和湍动能耗散率进行了模拟计算。模拟结果表明:气体分布器对液体湍动能和湍动能耗散率有较大影响,液体湍动能和湍动能耗散率随表观气速的增大均增大,且液体湍动能呈现出较对称的波动模式。在低气速下,局部液体速率的模拟结果与实验数据吻合良好。     

基于超重力法脱除模拟烟气中CO_2的实验研究

超重力法与化学吸收法相结合的方法是一种较新的脱碳方法.为了获得各种因素对超重力法脱除CO2气体效率的影响,实验研究了模拟烟气流量、吸收剂浓度、吸收溶液流量以及转子转速对CO2脱除率的影响.实验结果表明,CO2脱除率随着模拟烟气流量的增加而降低,随着吸收剂浓度和吸收液流量的增加而增高,随着转子转速的增加呈先增后降的趋势.     

某组合分离器内部流动的数值计算

结合某石油化工系统中新型组合分离器的优化设计,针对其分离元件的最优组合工况,基于CFD方法,对分离器内部的气、液两相流动进行了数值计算,分析了分离器内部气液分离的过程和分离效率,并与试验结果进行对比,表明该新型组合式分离器分离效率较高（〉99．7％）,设计比较合理,能有效脱除天然气中的液相成分。     

Fluid Flow Behavior of Liquid in Cylindrical Vessels Stirred by One or Two Air Jets

Based on the two-phase model (Eulerian-Eulerian model), the three dimensional fluid flow in water and that liquid steel systems stirred by one or two multiple gas jets are simulated. In the Eulerian-Eulerian two-phase model, the gas and the liquid phase are considered to be two different continuous fluids interacting with each other through the finite inter-phase areas. The exchange between the phases is represented by source terms in conversation equations. Turbulence is assumed to be a property of the liquid phase. A new turbulence modification - model is introduced to consider the bubbles movement contribution to and . The dispersion of phases due to turbulence is represented by introducing a diffusion term in mass conservation equation. The mathematical simulation agrees well with the experiment results. The study results indicate that the distance of two nozzles has big effect on fluid flow behavior in the vessel. Using two gas injection nozzles at the half radii of one diameter of the bottom generates a much better mixing than with one nozzle under the condition of the same total gas flow rate.     

自我造粒型流化床中颗粒流态的试验测定

介绍了用高岭土染色制成颗粒示踪剂考察自我造粒型流化床颗粒流动规律的试验方法．用这种方法能比较直观地了解固体颗粒在流化床内部的混合和运动情况,并能通过流化床出口处示踪剂浓度变化掌握颗粒在流化床中的停留时间分布规律．文章根据试验数据的分析整理,提出了平推流——完全混合流串并联模型,该模型能较好地概括床中颗粒流动的一般规律     

滴流床中催化剂润湿分率的研究

采用“扰动－响应”技术，在内径０．０５ｍ，床层高度０．６５ｍ，硅胶球填料当量直径分别为７．５ｍｍ和２．５ｍｍ的滴流床内进行了催化剂润湿分率的实验研究［１～４］。提出了阶跃输入、两点检测、以传递函数法估算床层内填料外润湿分率的参数估计方法，并着重分析了实验误差及误差传递方式，研究了气体流率、液体流率及填料直径对润湿分率的影响，给出了计算滴流床反应器内润湿分率的经验关联式。与文献比较，该方法实验易实现，且可获得精度较高的参数估值。     

射流搅拌发酵罐中循环液量气含率和气泡直径的研究

本文测定了射流搅拌发酵罐中自由射流气泡区的气含率、气泡直径和液体循环量。研究了混合器、喷嘴尺寸、气速、清液层高度、液体粘度、表面张力对自由射流气泡区的液体循环量、气含率、气泡直径的影响。由理论分析及实验数据获得了液体循环量、气含率、气泡直径的的关联式。模型关联式与实验值吻合良好。