穿流板结构参数对复合塔板的性能影响

对不同开孔率、不同孔径的穿流筛板与250Y规整填料组成的各种复合塔板的性能进行研究。结果表明:开孔率越大,复合塔板的处理量越大;压降越小,操作弹性越小;存在流体力学性能较佳的孔径8mm,孔径小于等于8mm时,孔径越小,压降越大,操作弹性越小;孔径大于8mm时,孔径越大,压降越大,操作弹性越小。孔径对效率影响不大。     

内循环流化床管式气体分布器的实验研究

采用内循环流化床,以清水-空气-聚乙烯填料三相体系为研究对象,在常温常压下考察分析管式气体分布器的孔径、开孔率、布气位置等因素对内循环流化床的流体力学特性和传质性能的影响。研究结果表明:低进气量时,孔径小的分布器产生的气泡小且均匀,传质和流化效果较好;高进气量时分布器孔径对内循环流化床的影响较小。随着分布器开孔率增大,曝气阻力的影响减弱,故内循环流化床气含率、循环液速和氧传质系数呈现逐渐增大的趋势。布气位置升高,使气泡停留时间缩短且射流影响加剧,致使内循环流化床传质性能和流体力学性能不佳。文中实验为内循环流化床气体分布器的结构优化以及选择合适的布气位置提供依据和理论分析,对工业应用有着重要的意义。     

气液并流筛板式填料压降的数值模拟

基于欧拉-欧拉模型,采用CFX软件对筛板式填料的气液两相并流流动进行了模拟。将模拟所得的压降与填料的出厂特性值进行了对比,发现在液气动能参数较小的情况下,两者吻合较好。分析了该流场内的速度分布和压力分布的特点,射流卷吸作用使流场内两相流体混合,但涡旋使筛板下方压强减小,射流撞击使筛板上方压强增加。对不同结构的矩形筛板式填料的压降进行研究,结果表明：筛板孔径和液相流量是影响筛板压降的重要因素,开孔直径越小,液相流量对单板压降的影响越大;上层筛孔投影与下层筛孔相交的结构更能有效降低单板压降。液相流量较大时,两个不同板间距的单板压降曲线将相交于一点,气相流量低于此交点时,板间距越小,单板压降越大;气相流量高于此交点时,则相反。     

水泥-铁尾矿泡沫混凝土的性能研究

研究了铁尾矿掺量对水泥-铁尾矿泡沫混凝土的干体积密度和抗压强度的影响,以及孔结构对泡沫混凝土导热系数的影响.测试了泡沫混凝土的导热系数,用显微镜和图像分析软件分析了泡沫混凝土的气孔结构,建立泡沫混凝土的抗压强度与干体积密度的关系模型,分析导热系数随孔结构的变化规律.结果表明铁尾矿取代水泥后泡沫混凝土的抗压强度降低,且其影响程度随混凝土气孔率的增大而减小.泡沫混凝土的抗压强度与干体积密度呈对数关系,与铁尾矿掺量成指数关系.泡沫混凝土密度相同时,气孔孔径越大抗压强度越高.随着气孔孔径的增大,泡沫混凝土的导热系数逐渐增大;随着孔隙率的增大,泡沫混凝土的导热系数逐渐减小;当孔隙率一定时,气孔孔径越小导热系数越小.     

一种增大气液传质界面途径的探讨

以筛板塔为例,探讨了开孔孔径和气液表面积的关系,论证了在同等开孔率的前提下,孔径越小,气液接触面积则越大的结果,也为提高气液传质效率提供了一种方法。     

镁橄榄石隔热材料孔体积分形维数特征

采用压汞法研究在熔盐介质中制备的镁橄榄石多孔隔热材料中孔的分形结构,测定了多孔隔热材料中孔的分形维数,探讨了孔的分形维数与孔隙率、孔分布及材料强度之间的关系。结果表明:熔盐介质中制备的镁橄榄石多孔隔热材料的孔结构具有分形特征,孔径4.6μm的样品中孔的分形维数不具有准确性,孔径4.6μm的样品中孔的分形维数具有规律性。烧成温度不同的样品中孔径4.6μm的分形维数波动在2.563 0~2.766 1之间,且分形维数越大,显气孔率越小,耐压强度越小。不同熔盐含量样品孔径4.6μm的孔体积分形维数在2.534 1~2.972 2之间,且分形维数越小,显气孔率越大。当分形维数大于2.535 7时,分形维数越小,耐压强度越大。     

中空纤维透析器中纤维管填充密度对传质影响的数值模拟

通过数值模拟研究了纤维管填充密度（27.18%～67.11%）增加时传质系数的变化趋势,同时考察了流体速度对传质系数的影响.模拟结果表明：随着填充密度的增加,传质系数先增加后下降;流体速度不仅影响传质系数的大小（速度越大,传质系数越大）,也影响最佳填充密度（传质系数最大值对应的填充密度）的大小（速度增大,最佳填充密度也增大）.模拟结果可为透析器的优化设计提供参考.     

气体分布器对气升式反应器内流场和传质特性的影响

在气升式反应器冷模实验装置中,研究了气体分布器类型及结构参数对流场和传质的影响规律。结果表明：与环形分布器和四喷嘴分布器相比,采用半球形分布器时平均气含率更高、气含率径向分布更均匀、气泡直径更小、比表面积更大、下降段液速更大、液相体积传质系数更高。气升式废水处理反应器中选用半球形气体分布器可获得更好的混合和传质效果。进一步考察了半球形分布器开孔率和开孔角度对气含率、下降段液速和体积传质系数的影响,确定了最优开孔率为0.457%、最优开孔角度为45o。研究结果可为气升式反应器的工业设计和操作优化提供依据。     

流动换热强化的能量传递转换机制及其最小熵产原理

在线性非平衡区域,对熵产率方程进行了相位拓展,建立了流动换热熵流变化与体系总熵产之间的关系。结果表明,熵产越小时熵流越大,则换热强度越大。当传热与传质均为自发过程,质量流与热流之间同相位时,两者的相位差越小,流动换热的强度越大,它反映了两个正熵产率过程间能量传递的场协同机制;当传热与传质分别为非自发及自发过程,质量流与热流之间反相位时,两者的相位差越大,流动换热的强度越大,它反映了正熵产率过程与负熵产率过程间能量转换的热力学耦合机制。质量流与热流之间由同相位到反相位,分别对应着场协同时的能量传递机制及热力学耦合时的能量转换机制,共同反映了体系流动换热时能量传递转换的最小熵产原理。     

流动换热强化的能量传递转换机制及其最小熵产原理

在线性非平衡区域,对熵产率方程进行了相位拓展,建立了流动换热熵流变化与体系总熵产之间的关系。结果表明,熵产越小时熵流越大,则换热强度越大。当传热与传质均为自发过程,质量流与热流之间同相位时,两者的相位差越小,流动换热的强度越大,它反映了两个正熵产率过程间能量传递的场协同机制;当传热与传质分别为非自发及自发过程,质量流与热流之间反相位时,两者的相位差越大,流动换热的强度越大,它反映了正熵产率过程与负熵产率过程间能量转换的热力学耦合机制。质量流与热流之间由同相位到反相位,分别对应着场协同时的能量传递机制及热力学耦合时的能量转换机制,共同反映了体系流动换热时能量传递转换的最小熵产原理。     

三维上流式反应器床层流动和返混特性

采用内径为280 mm的上流式反应器,以空气模拟气相、甘油和水混合溶液模拟渣油。用3种不同粒径的氧化铝球形工业催化剂颗粒为填充颗粒,考察了不同模拟物系的颗粒粒径、颗粒密度、液相黏度、不同床层的高径比和不同操作条件对上流式反应器内床层压降及其波动、床层轴向返混的影响规律。得到模拟工业运行物系和操作条件的上流式反应器床层总压降关联式,相对误差在12%以内。床层总压降均随床层高径比、颗粒密度和液相黏度增加而增大,但随颗粒粒径的增大而减小,床层压降波动随表观气速增加而增大。填充颗粒粒径越小、颗粒密度越小、高径比越大,床层内轴向返混越严重;床层内压降和轴向返混均随表观气速的增加而增大。     

排气管直径与深度对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

对水力喷射空气旋流器(WSA)的中心排气管直径D_e和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同D_e和S对WSA脱氨传质系数K_La和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率η_p,讨论了D_e和S的设计取值。研究表明,当D_e增大时,K_La和气相压降均随之降低,较小D_e的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而K_La和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着D_e的增大η_p增大,随着S的增大η_p出现先增大后降低的趋势,WSA设计中D_e与WSA直径D之比D_e/D宜为0.42～0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。     

Effect of mass transfer on drop size in a Karr column

This paper presents experimental data on drop size distribution and Sauter mean drop diameter in a 7.6 cm diameter reciprocating plate extraction column with and without mass transfer, using the liquid system toluene—acetone—water.The measured drop size distribution curves show that most of the break-up of the dispersed drops was achieved by the first few plates. The agitation rate was found to be the predominant factor in determining the mean drop diameter and the total interfacial mass transfer area.During mass transfer both the drop size distribution and the mean drop diameter were found to depend on the mass transfer direction.The measurements of the mean drop diameter in the absence of mass transfer were compared with published data and new correlations presented.     

微通道内非共沸混合制冷剂的流动沸腾特性

采用了3种不同组分比例的R32/R134a工质在0.86 mm的微通道中进行了传热特性和阻力特性的实验研究,考察了非共沸工质不同组分比例对微通道换热特性的影响。实验结果表明:在组分质量分数比为35%/65%时,核态沸腾在小干度下换热效果最好;干度较大时,组分比例对换热的影响效果降低。在大质量流量下传热阻力效应的影响不再明显。在压降方面,组分比为15%/85%的相对压降最大,其它两种组分的压降较小。     

三种固阀塔板的性能比较

为了研究固阀的尺寸大小对塔板性能的影响,采用空气-水系统,在直径1200mm不锈钢塔内,对3种结构相似、尺寸不同的固阀塔板,在不同堰高、不同溢流强度的条件下进行了流体力学与传质性能测试,测定了塔板压降、漏液、雾沫夹带与传质效率。实验结果表明:随着固阀尺寸的减小,雾沫夹带降低,传质效率增高;随着阀缝面积与阀孔面积比例的减小,干板压降与湿板压降增加,漏液减少;尺寸越小的固阀,综合性能越加优异。     

工业级管道中粉煤浓相流动特性

分别以干燥空气和粉煤为输送载气和介质，在39 mm工业级水平不锈钢管内进行了浓相气固两相流动特性实验研究。高速摄像仪拍摄到的粉煤流型表明，浓相输送条件下存在分层流。在流化气和调节气协同作用下，工业级管道中的粉煤浓相输送规律与此两路气流流量密切相关，并获得了39 mm管径下的粉煤气力输送相图。与管径较小的20 mm水平不锈钢管输送结果的比较表明：较大管径条件下，输送压力对粉煤流率的影响更为显著，输送的经济气速相对较高；相同输送通量情况下，较大管径的输送单位管长压降低，且输送通量变化引起的单位管长压降变化也较为平缓。     

圆盘板开孔对缩放管盘环式换热器壳程性能影响的数值研究

利用CFD技术对圆盘板上开不同直径孔的缩放管盘环式换热器壳程进行了数值模拟。结果表明,圆盘板开孔能在一定程度上改善圆盘板后侧流体的流动状况,且开孔后圆盘与圆环折流板之间的流体压力分布较均匀;开孔直径越大,换热器的壳程传热系数和压降均越小,综合性能越好;开孔直径不宜过小,适当地开孔才能有效地提高换热器的综合性能。     

Mass-transfer effects on droplet phenomena and extraction column hydrodynamics revisited

The effect of solute mass transfer between the two liquid phases on the drop size distribution and holdup profiles of the dispersed phase in a multistage extraction column is experimentally investigated in this article. Experimental results of the drop size distribution, dispersed-phase volume fraction (holdup), and concentration profiles are obtained for both directions of mass transfer. The drop size distribution is measured by a photomicrographic technique, the holdup profile is measured by an ultrasonic technique, and the concentration profiles are measured by refraction index measurements. A strong influence of the mass-transfer direction on drop size and holdup has been found. The results are in qualitative agreement with the observations of other investigators. Mass transfer of butyric acid from toluene (dispersed) to water (continuous) produced larger drop sizes and lower values of the dispersed-phase holdup than for the equilibrated toluene—water system. For mass transfer of butyric acid from water (continuous) to toluene (dispersed) smaller drop sizes and higher holdup values are observed than for the equilibrated toluene-water system. This behavior significantly affects the performance of the extractor and indicates the necessity for more studies to determine the physics of the phenomenon and to model these processes appropriately.     

结构参数对液液喷射反应器性能的影响

以酸碱快速中和反应为例,利用CFX5软件,分析了喷射反应器结构尺寸(扩散段角度、喷嘴/混合段直径比及喷嘴位置)对流动混合特性、阻力分布及反应行为的影响规律。结果表明:喷嘴/混合段直径比存在一个最优值0.35,大于该值,则喷射反应器内相同截面上转化率变低,而小于该值转化率不会进一步提高,但压力降却进一步增加;喷嘴出口离混合段距离越远,反应越早完成,喷嘴出口位置与吸入管中心在同一平面时反应效果最好,在此处的压力降也最大;扩散角度越小,喷射反应器内流体混合越好,相同截面上转化率越高,但同时喷射器的压力降也越大。