液-液快速混合设备研究进展

在分析了液-液混合机理的基础上,对几类常用的液一液快速混合设备及其混合过程机理方面的研究进行了全面的综述。在结合大量专利所涉及的工业混合设备分析的基础上,总结了射流喷射混合器、撞击流混合器、静态混合器、动态混合器等4类液-液快速混合设备的混合机理及各类混合设备的优缺点,并展望了工业液-液快速混合设备的研究前景。     

液-液混合过程中混合器的研究进展

混合器是一种应用于物料混合过程的重要工具,具有适用范围广、混合均匀、成本较低等优点.混合元件的结构、微通道以及外加动力对混合效果具有重要的影响作用,已经得到了国内外学者的研究与关注.介绍混合器在液-液混合中的应用.首先,根据是否含有活动元件将混合器分为动态混合器和静态混合器,微混合器分为被动式微混合器和主动式微混合器;然后,分析不同类型混合器的混合效果以及适用范围,阐述当前技术存在的优势与不足;最后,提出了高效化、连续化、节能化是未来混合器的发展方向.     

液液两相混合中液滴的凝并频率

液液两相混合中液滴的凝并频率的直接观察和建模都存在一些困难 .由此建立了一种喷雾 -搅拌两相混合器 ,获取液滴分布的即时值 .因为液滴很小时破裂频率可以忽略 ,影响液滴分布的只有凝并频率 ,可以从液滴的分布获得液滴的凝并频率 .验证了液滴的自我维持性质并利用反问题的方法求取液滴的凝并频率 ,与从理论推导的液滴凝并频率比较 ,判断该方法的优势之处     

静态混合器的入口结构对液液分散的影响

静态混合器广泛应用于溶剂萃取,改造静态混合器的入口结构可以提升混合效果。为探究不同入口结构对液液分散的影响,以传统SK型静态混合器、非对流入口静态混合器、Roughton静态混合器、Y-静态混合器4种不同入口结构的静态混合器为研究对象,通过计算流体力学-种群平衡模型（CFD-PBM）数值模拟方法,考察了不同入口结构对静态混合器中液体流速、混合效果和Sauter平均直径（d32）的影响。模拟结果表明：不同入口结构的静态混合器具有显著差异的流体流动状态、混合效果和液液分散效果。混合效果和液液分散效果从好到差依次为Y-静态混合器、Roughton静态混合器、非对流入口静态混合器和传统SK型静态混合器。在混合元件区,4种入口类型的静态混合器的流速相同,但是混合元件发挥混合和分散的作用不同。Y-静态混合器和Roughton静态混合器作为液液分散设备,可以以较少的混合元件数实现高分散效果。     

静态混合器中液液分散的实验及CFD模拟

在SK型静态混合器上进行甲苯-水两相混合实验,采用截面直接拍摄法获得分散混合性能指标Sauter平均直径（SMD）。利用Box-Behnken响应面分析设计实验,在Design Expert 7.0平台上拟合实验数据,获得SMD的多项式形式的表达式。建立了与实验相同的静态混合器物理模型,使用Mixture多相流模型、k-ε湍流模型进行了CFD模拟研究,获得了浓度场云图及分布混合指标不均匀系数。模拟所得压降与实验值的相对误差在15%以内,表明模拟结果与实验结果吻合较好。结果表明,静态混合器中液液分散过程是分散混合和分布混合共同作用的结果,两种混合经过6～8个混合单元后共同达到充分发展。充分发展后的SMD受表观流速、分散相分率和静态混合器直径三因素影响,且表观流速的影响最为显著;充分发展后的不均匀系数均达0.05以下,表明静态混合器自身具有较好的分布混合性能。     

SK型静态混合器内气-液两相流单气泡运动实验研究

采用单气泡实验对SK型静态混合器内气-液间混合过程进行试验研究,针对主流速度、气泡尺寸、混合元件数量等参数对气-液混合效果差异进行实验研究,并就整个混合过程中的压降波动进行了分析。实验结果表明,SK型静态混合器增大气-液两相相界面,提高气-液两相混合效果,延长气-液停留时间,混合元件数增加压力降增大。     

超重力撞击流-旋转填料床液-液接触过程强化技术的研究进展

超重力液-液接触过程强化是一个崭新的研究领域,文中详细阐述了实现超重力液-液接触的撞击流-旋转填料床（IS-RPB）装置的结构及其接触和反应过程机制,着重介绍了混合过程和机制原理、混合特性的实验表征,并与常用混合器的混合效果进行了对比。从应用研究方面,分别介绍了IS-RPB在液-液萃取、液膜分离方面的基础及应用研究情况,并与普通方法进行了比较;从反应工程的角度,分析了超重力液-液反应过程及在超细粉体制备等方面的研究应用进展。对该技术今后的研究方向及发展进行了预测。     

液-液相变溶剂混合过程的数值模拟

基于相变溶剂的研究和分析,设计出液-液相变溶剂捕集CO_2的工艺流程和装备,针对工艺流程中吸收CO_2后分相贫液与解吸再生溶剂在循环使用周期中的混合问题,建立了SD型静态混合器物理模型。依据MEA-正丙醇水溶液相变溶剂体系物性参数,采用Mixture多相流模型和标准k-ε湍流模型进行数值计算,分析两相流在SD型静态混合器内流动特性。研究结果表明,该混合装置具有实现MEA-正丙醇水溶液混合均匀的可行性,为液-液相变溶剂捕集CO_2工业应用中液体混合过程的装置选用与设计提供参考和理论依据。     

等温气液混合器压降研究

实验研究空气-水两相流体通过等径90°T型管混合器进行混合的压降.结果表明,在实验范围内,混合后气液两相混合物的流动流型为环雾流,其压降主要与两股混合物流的动量比有关.根据混合后气液两相混合物的流动流型,模拟计算空气-水系统的压降,计算结果与实验结果较为吻合.利用该计算模型分析气液流量对混合器压降的影响.     

液-液喷射混合装置微观混合特性的研究进展

液-液喷射混合装置具有优异的微观混合特性,特别适用于液-液快反应体系。在研究不同液-液喷射混合装置的微观混合特性时,选取合适的研究方法和定量指标非常关键。本文对比分析了液-液喷射混合装置中常用的微观混合特性研究方法（化学探针法、激光诱导荧光技术和计算流体力学方法）,包括其优缺点、适用范围、选用原则和应用要点,并总结了表征微观混合特性的定量指标。其次,对液-液喷射混合装置进行了系统性的分类,分别介绍了不同液-液喷射混合装置中微观混合特性的影响因素和研究进展,后者主要包括3种研究方法在研究微观混合机理、微观混合特性时间、微观混合过程强化和装置结构优化等方面的进展。最后总结了罐中喷射混合装置和管状喷射混合装置微观混合特性研究存在的不足和后续研究方向。     

原油电脱盐稀释水掺混用油水混合技术研究进展

脱盐是油田或炼油厂满足预定原油质量控制指标的关键处理环节,稀释水掺混属于原油电脱盐系统的关键步骤,直接影响系统脱盐效率和运行能耗。鉴于原油电脱盐稀释水掺混问题的本质可以归结为特定连续流状态下的油水混合,本文从评价方法、混合机理、掺混设备三个方面系统阐述了原油电脱盐稀释水掺混技术的研究进展。在简要介绍工程实际中原油电脱盐稀释水掺混所用多尺度油水混合评价方法的基础上,归纳总结了机械搅拌、管道节流、管内固定内构件切割、射流撞击、电分散五种代表性的油水混合机理,进而相应介绍了管道多级机械搅拌掺混、混合阀类掺混、基于管式静态混合器掺混、稀释水射流掺混、稀释水静电掺混五类设备的结构、工作原理及其各自性能优缺点。总体而言,迄今油水混合机理研究未能与原油电脱盐工艺稀释水掺混设备研发同步协调发展,应该秉持交叉复合的思想,尽快加强射流撞击类油水混合机理研究以及相应技术与设备的开发,同时进一步拓展高效混合单元过程的应用范围。     

喷射式液液混合器与静态混合器复合应用研究

喷射式液液混合器和静态混合器都是混合过程强化的重要设备。合理设计具有喷射式混合器、静态混合器的复合结构的新混合器,可以解决生产上的难题。新混合器能直接进行两种不同压力流体的混合,使压力较低流体混合后的压力有所提高,保证较好的混合效果,降低能耗,提高经济效益,简化流程。降低投资。     

多孔错流喷射混合器内液体射流轨迹线

利用平面激光诱导荧光测试技术对多孔错流喷射混合器内液体混合过程进行了研究,考察了操作条件（射流速度比r、混合流股Reynolds数Re_M）和混合器的结构参数（射流小孔直径d、孔径管径比d/D、射流小孔个数n）对射流轨迹线的影响。结果表明,混合流股Reynolds数对射流轨迹线影响较小,射流速度比和混合器的结构参数是影响射流轨迹线的主要因素。建立了射流轨迹线的数学模型,并利用实验结果回归了模型参数。模型预测的液体混合过程射流轨迹线与实验结果基本吻合。     

喷射式液液混和器与静态混和器复合的工程应用研究

喷射式液液混和器和静态混和器都是混和过程强化的重要设备。合理设计具有喷射式混和器、静态混和器的复合结构的新混和器能直接混和两种不同压力的流体,使压力较低流体混和后的压力有所提高,保证较好的混和效果。通过对工程实例的应用研究证明新的混和器能降低能耗,简化流程,提高经济效益。     

Liquid mixing intensification by adding swirling flow in the transverse jet mixer

In this study, effect of swirling addition on the liquid mixing behavior of multiorifice-impinging transverse jet mixer has been investigated by planar laser-induced fluorescence as well as large eddy simulation (LES). In the case of swirling addition into the jet flow, there exists an optimized swirling jet angle or optimized jet-to-cross velocity ratio for the fixed mixer configuration. A larger swirling jet angle will make the flow dominated by the swirling, resulting in a slower mixing process. Interaction of swirling crossflow with no-swirling-injected streams, or with swirling-injected streams in the opposite direction is beneficial for the mixing. LES predictions show that many small vortices are produced homogenously due to intensified impingement in the case of opposite swirling directions, leading to a relative fast mixing process in few milliseconds. Whereas the mixing is restrained when the swirling directions of two flows are the same.     

射流混合器内气体湍流扩散过程的CFD数值模拟与实验研究

利用计算流体动力学CFD(Computational Fluid Dynamics)商业软件CFX4.4对二氧化碳与空气的射流混合过程进行数值模拟. 湍流模型采用标准k-e模型和RNG模型,模拟预测不同断面上的CO2浓度分布,并与实验结果进行比较. 结果表明,模拟预测值与实验结果基本吻合,也验证了CFD技术应用于混合扩散过程预测分析的可靠性;靠近空气一侧的CO2浓度普遍高于另一侧,当CO2平均浓度为6%时,距射流出口100 mm剖面上的浓度极差达到6%. 本研究中的气体混合湍流模型影响不明显. 采用标准k-e模型分别对两种进气方式的射流混合器内部速度场、浓度场进行模拟分析,发现T型射流混合器的混合均匀性比单边进气的射流混合器明显提高.     

基于PLIF的浸没撞击流反应器的混合特性

利用平面激光诱导荧光技术对水平两喷嘴液-液撞击流反应器内的浓度场进行定性和定量分析,用离析度(IOS)评价时均混合效果,得到不同操作条件下IOS值沿径向射流方向的变化规律,并与三喷嘴的情况进行对比. 结果表明,喷嘴间距L、喷嘴直径D和进口流量Q对反应器混合效果有重要影响,在水平两向撞击流中,当喷嘴直径和流量一定时,随喷嘴间距增大,IOS下降速度加快,最佳间距为L/D=3;当喷嘴间距和流量一定时,随喷嘴直径增大,IOS下降更快,下降到IOS=0.05所需距离不断减小,最佳喷嘴直径D=12 mm;当喷嘴直径和喷嘴间距一定时,随流量增加,IOS下降速度先增加后减小,最佳流量Q=500′10-3 m3/h. 三喷嘴撞击流与两喷嘴变化趋势一致.     

涡轮喷射混合器中错流射流混合性能研究

采用示踪法研究了涡轮喷射混合器内错流射流混合特征。探讨了射流的流动状态如射流的附壁效应、穿透率、动量比及雷诺数等对混合的影响,并对混合时间进行了分析。研究结果表明,涡轮喷射混合器是能够满足混合均匀度要求高、介质体积比高和喷嘴能有效防堵的快速混合装置。