不通气的沸腾汽-液-固三相搅拌槽中的汽液分散和固体悬浮

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽中,采用直径为0.238 m的单层六叶深凹叶盘式涡轮桨(HEDT),在液位为0.5 m的全挡板条件下研究了沸腾状态下,蒸汽、去离子水和玻璃珠组成的汽-液-固体系中搅拌功率、气含率及固体颗粒完全离底悬浮特性,并与常温通空气三相体系进行对比.研究结果表明,沸腾条件下的流体动力学性能与常温通气体系相比存在较大差异.在沸腾条件下,搅拌功率消耗随着搅拌转速的增加有所下降,但HEDT桨具有较高的载气能力,即使在高叶端线速度下,相对功率消耗(RPD)仍能保持在较高的水平;沸腾体系的气含率随单位质量流体输入功率的增加表现出先增后减的规律,即存在气含率的极大值,蒸汽成核位置和固体颗粒悬浮特性随搅拌功率增加而改变是造成上述行为的主要原因;沸腾体系中的气含率远远低于常温通空气体系.临界悬浮搅拌转速(NJSG)随固相体积分率的增加略有增加;沸腾体系中蒸汽量的变化对NJSG影响远小于常温通气体系.研究结果对于工业沸腾态三相搅拌反应器的设计和操作具有一定的参考价值.     

气液固三相体系搅拌混合研究进展

综述了桨型、挡板及气体分布器等结构因素；转速、气量及颗粒分率等操作因素；颗粒直径及密度等物性因素对气液固三相体系的临界搅拌转速、功耗、气含率的影响。     

搅拌槽内固液悬浮和气液分散的实验研究

在实验室提出的新型三相搅拌槽——自吸式龙卷流型搅拌槽中,采用六直叶圆盘涡轮桨进行三相混合性能的实验。从固液悬浮、气液分散和传质性能等方面对搅拌槽进行了研究,探讨了固相颗粒对气含率和传质性能的影响,得到了搅拌槽中不同性能参数的变化规律。结果表明:自吸式龙卷流型搅拌槽作为一种新型的三相搅拌槽,能够获得良好的固液悬浮和气液分散效果;当搅拌槽内固相体积分率较低(φ20%)时,可采用颗粒的壁面堆积高度作为完全悬浮状态的判定标准;固相颗粒的存在会使气含率明显降低,但对传质性能的影响较为复杂,φ5%时的体积传氧系数K L a高于纯溶液,φ5%时的K L a低于纯溶液,但都随固相体积分率的增加而降低。     

搅拌槽内固液悬浮和气液分散的实验研究

在实验室提出的新型三相搅拌槽——自吸式龙卷流型搅拌槽中,采用六直叶圆盘涡轮桨进行三相混合性能的实验。从固液悬浮、气液分散和传质性能等方面对搅拌槽进行了研究,探讨了固相颗粒对气含率和传质性能的影响,得到了搅拌槽中不同性能参数的变化规律。结果表明:自吸式龙卷流型搅拌槽作为一种新型的三相搅拌槽,能够获得良好的固液悬浮和气液分散效果;当搅拌槽内固相体积分率较低(φ<20%)时,可采用颗粒的壁面堆积高度作为完全悬浮状态的判定标准;固相颗粒的存在会使气含率明显降低,但对传质性能的影响较为复杂,φ<5%时的体积传氧系数K L a高于纯溶液,φ>5%时的K L a低于纯溶液,但都随固相体积分率的增加而降低。     

改进型INTER-MIG搅拌槽内固液悬浮特性的数值模拟

应用CFD软件Fluent 12.0和并行计算机工作站对双层改进型INTER-MIG桨式搅拌槽内的固液悬浮特性、临界离底悬浮转速及功率消耗进行数值模拟,分析了在固体体积分数as=30%下,转速n、桨叶离底距离C1和桨间距C2等因素对搅拌槽内颗粒悬浮特性的影响. 结果表明,在一定的转速和桨径下,改变C1和C2会改变流场的局部结构,选取适合的C1和C2可使固液混合更均匀,有利于颗粒悬浮和整个搅拌槽传质传热的进行. 最佳桨叶离底高度与槽径比为0.36,最佳桨叶间距与槽径比为0.44;在该最佳工况下临界离底悬浮转速Njs=118.3 r/min;得到既能达到完全离底悬浮、又能使搅拌功耗最小的最佳转速为n=124 r/min.     

多层组合桨搅拌槽内气-液分散特性的研究

在直径为0,476m的椭圆底搅拌槽中,采用由六叶半椭圆管叶盘式涡轮桨(HEDT)及四叶宽叶翼型桨的上提(WHU)及下压(WHD)操作组合的六种不同的三层桨,研究了气-液两相体系中的通气功率变化及气含率特性,获得不同桨型的通气搅拌功率及气含率的关联式;结果表明,底桨为HEDT的组合桨通气功率下降幅度最小,相同输入功率时气含率最高,其次为WHD,WHU为底桨时气液分散性能最差。因此,适用于气液两相操作的优化组合桨应以HEDT为底桨。此研究结果可为工业用多层组合桨气液搅拌反应器的设计提供参考。     

双层桨气液搅拌反应槽气液分散特性

采用搅拌功率与氧传质系数方法,对一双层桨搅拌反应槽的自吸分散和表面充气分散性能进行研究.比较了两种桨叶组合在两种分散方式下的气相分散临界转速、搅拌功率及两种桨叶组合自吸分散时的气含率和气液传质系数.结果表明,六叶圆盘直叶桨和六叶圆盘斜叶桨的组合在自吸分散时具有较优的分散性能.     

三轴搅拌釜不同桨径比下固-液悬浮特性的数值模拟

利用FLUENT软件对不同桨径比下立式三轴搅拌釜内单相和固-液两相混合过程分别进行三维数值模拟,对流场分析可知增大桨径比能改善立式三轴搅拌釜内流场的结构。利用修正速度判据得出不同桨径比下搅拌釜的临界悬浮转速,并通过计算临界悬浮转速下的搅拌功率,初步得出立式三轴搅拌釜桨径比的最佳取值范围在0.1～0.125之间。     

高固含率搅拌槽内临界转速的CFD模拟

现有的针对液-固两相搅拌体系临界转速的研究多集中于低固含率体系，但工业中的高固含率体系十分常见。采用计算流体力学(CFD)方法对高固含率搅拌罐内的液-固两相流体流动进行了数值模拟，实现了对高固含率固-液搅拌罐内液固流动行为的直观预测，研究了颗粒物性(颗粒尺寸、颗粒密度)对颗粒悬浮特性的影响，结果表明，随着颗粒尺寸或颗粒密度的增加，颗粒的悬浮高度逐渐降低，最大固相体积分率增大。基于CFD方法的完全离底悬浮临界搅拌转速的预测方法，得到了高固含率搅拌罐内不同颗粒物性下关键参数离底悬浮临界转速Nc的变化规律：N_c随着固液密度差的增加而增加，随着颗粒直径的增加而增加；变化规律可用公式表示为：N_c∝(ρ_s-ρ_l) ^{0.751 7},N_c∝(d_s) ^{0.934 3}。     

侧伸式搅拌槽固液悬浮性能

采用f2 m′4.2 m侧伸式搅拌槽,研究了搅拌桨安装位置、通气速率、固体颗粒浓度和液位高度对侧伸式搅拌槽颗粒悬浮性能的影响. 结果表明,搅拌轴水平偏转角对功率准数的影响很小,均布式为侧伸式搅拌槽搅拌桨的最佳排布方式,最佳偏转角bopt=10o;临界转速NJS最小值出现在搅拌桨伸入长度/搅拌桨直径比L/d=1.44处;降低搅拌桨安装高度h为0.75d左右,相比于传统的h=1.5d可减少约30%能耗;液位高度/搅拌槽直径比H/T<0.5时,NJS随H的升高而迅速增大. 得到了通气量QV与NJS的关系式NJSG-NJS=1.46QV1.15和固相浓度w对NJS影响的关系式NJSμw0.27.     

石灰石-石膏法脱硫过程中浆液雾化夹带与细颗粒排放的关系

脱硫浆液的雾化夹带是导致石灰石-石膏法脱硫过程中细颗粒物排放特征发生显著变化的主要原因。利用相位多普勒粒度分析仪（PDA）、电称低压冲击器（ELPI⁺）在线测试分析了脱硫浆液雾化、夹带特性及其与细颗粒物排放的关系。结果表明,石灰石-石膏法烟气脱硫过程中浆液雾化夹带可导致脱硫净烟气中含大量细小雾滴及亚微米级细颗粒,脱硫净烟气中雾滴粒径与喷嘴的雾化效果有关,主要集中在20 μm以下,雾滴含固量为脱硫浆液的20%～40%。脱硫操作参数如空塔气速、液气比和浆液浓度对脱硫净烟气中的雾滴夹带量存在显著影响,适当降低空塔气速、液气比及浆液浓度,优化喷淋工艺如增加喷淋层、合理布置脱硫喷嘴,能够有效抑制浆液夹带作用,进而降低脱硫净烟气中细颗粒物的排放浓度。     

橡胶混凝土上浮试验研究

通过进行橡胶净浆试验,砂浆试验,橡胶集料混凝土三部分试验,利用Image-pro plus软件得到橡胶颗粒沿高度分布图,研究橡胶在各试件的上浮情况.试验结果表明:三种试验中浆体的流动度以及颗粒粒径是影响橡胶集料上浮的主要因素.净浆试验表明橡胶集料上浮情况与水灰比成正比关系,砂浆试验表明砂等细集料的掺入对橡胶集料上浮情况起抑制作用.混凝土试验表明坍落度不宜大于15 cm,振捣时间宜于5～15 s,当坍落度小于15 cm时,50目橡胶颗粒在混凝土中分布更均匀,当坍落度大于15 cm,20目与50目橡胶颗粒都上浮非常严重,并出现分层离析现象.     

SAPO-34的改性及其在合成气制低碳烯烃中的应用

对金属氧化物与分子筛组成的双功能催化剂中的分子筛进行改性，可进一步提高合成气制低碳烯烃（STO）反应性能。采用水热法合成不同金属Me（Ce、Zn、Zr）及不同Zr掺杂量改性的SAPO-34分子筛，并与GaZrOx金属氧化物物理混合制备GaZrOx/SAPO-34双功能催化剂，考察其催化STO反应性能。采用XRD、TEM、SEM-EDS、BET、FTIR、NH3-TPD、XPS对分子筛表征发现，不同金属改性的分子筛均合成了具有CHA结构的SAPO-34，掺杂Zr提高了分子筛的相对结晶度，减小了颗粒尺寸。Zr掺杂量为1.0%（n(ZrO2)与n(Al2O3)的物质的量比为1:100）时合成的1.0%ZrSP-34分子筛颗粒尺寸最小，平均粒径为0.53 μm，且强酸量适中（1.34 mmol/g）；掺杂2% Zr时导致多余的Zr以ZrO2形式存在于分子筛表面，覆盖了强酸中心。与未改性的SAPO-34相比，采用掺杂1.0% Zr合成的1.0%ZrSP-34制备GaZrOx/1.0%ZrSP-34双功能催化剂，可使CO转化率从14.2%增加到21.2%，低碳烯烃选择性从71.0%提高至82.4%，且该催化剂反应60 h后未出现明显失活。     

BIXIN POWDER PRODUCTION IN CONICAL SPOUTED BED UNITS

Recent work has demonstrated that the red carotenoid bixin is easily extracted from Bixa orellana seeds by particle attrition and impact rather than by solvent extraction. This technique may require a previous step for drying seeds at a safe temperature to preserve pigment quality. A spouted bed (SB) with a draft tube is the most appropriate equipment to process both seed drying and bixin extraction at low operational costs. Operational parameters of the SB unit are optimized as a function of the powder production rate. The maximum air inlet temperature for drying the seeds is also specified. A high performance liquid chromatography method has been developed for the semi-quantitative determination of bixin content in the powder produced. Results show that this SB unit can be more competitive than ball mill equipment.     

锂渣掺量对水泥-减水剂浆体流变特性和混凝土性能的影响

本文研究了锂渣掺量对水泥-减水剂浆体流变特性、新拌混凝土工作性及硬化混凝土强度的影响。从紧密堆积理论和固体颗粒体积分数角度解释了锂渣掺量对水泥-减水剂浆体流变性能的影响。结果表明：锂渣水化初始的屈服应力和塑性黏度均随锂渣掺量的增加而增大，流变性能劣化。新拌混凝土的工作性与锂渣掺量呈负相关；随锂渣掺量的增加，7 d抗压强度不断降低，28 d抗压强度呈现出先增后降的趋势。     

废轮胎热解炭黑在天然橡胶中的应用研究

研究废轮胎热解炭黑(CB_P)对天然橡胶(NR)胶料各项性能的影响,并与炭黑N220,N330,N660和N774进行对比。结果表明:CB_P聚集体粒径分布宽,灰分含量远高于普通炭黑;添加CB_P的NR胶料的拉伸强度和撕裂强度很高,100%和300%定伸应力很低,耐磨性能和耐屈挠疲劳性能较差。     

复极性粒子电-Fenton技术降解苯酚废水研究

本研究采用电-Fenton/三维电极联合技术降解苯酚废水,利用铁改性膨润土(Fe-Bent)作为粒子电极,考察了溶液初始pH、苯酚初始浓度、电流密度、电极间距及电解质浓度等电化学体系操作条件对苯酚降解效果的影响;同时监测了反应过程中铁离子和羟基自由基浓度的变化情况.结果表明,溶液初始pH =3,电流密度125 mA/cm2,苯酚初始浓度100 mg/L,电极间距1.O cm,电解质浓度0.05 mol/L,电解时间180m in时,苯酚的转化率可达到67.53％,COD去除率达57.11％.此时,溶液中铁离子的浓度为6.93 mg/L,沥出的铁离子较少,说明粒子电极较稳定.     

Hydrodynamic forces on monodisperse assemblies of axisymmetric elongated particles: Orientation and voidage effects

We investigate the average drag, lift, and torque on static assemblies of capsule-like particles of aspect ratio 4. The performed simulations are from Stokes flow to high Reynolds numbers (0.1 ≤ Re ≤ 1,000) at different solids volume fraction (0.1 ≤ ɛ_s ≤ 0.5). Individual particle forces as a function of the incident angle ϕ with respect to the average flow are scattered. However, the average particle force as a function of ϕ is found to be independent of mutual particle orientations for all but the highest volume fractions. On average, a sine-squared scaling of drag and sine-cosine scaling of lift holds for static multiparticle systems of elongated particles. For a packed bed, our findings can be utilized to compute the pressure drop with knowledge of the particle-orientation distribution, and the average particle drag at ϕ = 0° and 90°. We propose closures for average forces to be used in Euler–Lagrange simulations of particles of aspect ratio 4.     

粗颗粒尾矿浆体管道输送速度分布规律研究

基于垂向剪应力呈线性分布假设,给出了零剪应力点的垂直位置计算方法和对应的最大剪应力计算方法,由此,通过借鉴普朗特半经验公式,给出了滑动床上方速度分布计算公式.通过粒径为1.71 mm的粗尾矿颗粒高浓度尾矿管道流动试验,测定了水平管道和倾斜管道中不同条件下若干组浆体速度分布试验数据.计算值和实测值的对比分析表明作者速度预测模型计算值与实测值较为一致,两者最大偏差不超过12.16％.作者速度分布公式的计算结果表明,随着管道倾角的增大而增大,最大速度点偏离管道中心之上的距离越来越大,同时速度分布变得越来越均匀.     

Characterization of pigment-leached antifouling coatings using BET surface area measurements and mercury porosimetry

In this work BET surface area measurements and mercury porosimetry are used to characterize leached layers formed when seawater-soluble pigments (Cu₂O and ZnO) dissolve during accelerated leaching of simple antifouling coatings. Measurements on single-pigment coatings show that an increasing fraction of Cu₂O or ZnO pigment particles becomes unavailable for dissolution when the concentration of the pigment decreases in the coating and the interparticle distance in the binder matrix becomes larger. Experimental data for a coating initially containing a mixture of Cu₂O and TiO₂ pigments suggest that a substantial fraction of the smaller and inert TiO₂ particles may be lost from the coating upon dissolution of the larger Cu₂O particles. This inert particle translocation effect is important to take into account when interpreting polishing and leaching data and when developing mathematical models of antifouling coating behaviour because the active binder surface area and porosity of the leached layer are substantially increased. A similar effect was not observed for a coating with a mixture of ZnO and TiO₂ pigments. The two experimental methods are expected to be useful for practical analysis of leaching of seawater-soluble components from commercial antifouling coatings.