液—液界面上反应生成气泡时的传质

利用水溶液-汞齐体系,研究了液-液相相互作用时,界面上化学反应生成的气泡对传质过程的影响。结果表明传质系数随析出气体的速度增大而增大,两者的关系可用已导出的传质模型描述。根据界面上气泡的行为,结合流体动力学原理及相问传质理论,对液-液界面上反应析出气泡时的传质机理进行了讨论。     

上升气泡对钢渣界面行为的影响

钢水与炉渣之间的界面接触面积是影响化学反应效率的关键因素之一。通过搭建水-油体系物理模型,结合图像处理技术,重现气泡穿越渣-金界面现象,研究气泡大小、渣层密度、黏度及界面张力对气泡携带金属量及渣-金界面面积的影响。结果发现,气泡尺寸增加,气泡夹带金属液滴体积及体积增长速率均增大,气泡初始直径从5 mm增大到15 mm及25 mm时,夹带量分别增加733.33%及3 611.11%。随着炉渣黏度增加和密度减少,夹带量增加,但在所研究的炉渣厚度范围内对其影响程度低。气泡穿越过程引起渣-金界面面积的变化是关注的重点。值得注意的是,渣-金界面面积随气泡尺寸增加呈先增加后减少的趋势,气泡直径从5 mm增大到15 mm及25 mm时,界面面积分别增加312.97%及113.44%。当气泡尺寸为15 mm时,油相密度由0.76 kg/m³增加到0.84 kg/m³,界面面积增长率增加67.44%;黏度由8.9 mPa·s增加到193.5 mPa·s,界面面积增长率减少31.39%。另外,通过数值模拟表明油表面张力、水表面张力或者水-油界面张力由0.03 N...     

铁水凝固界面前沿中夹杂物与气泡行为研究

在固—液界面前沿的富集层中，由于界面的张力差，引起粒子的运动，粒子的运动速度计算公式为：Ｖ＿ｌ＝（４／９ηＤ＿Ｌ）（１－Ｋ＿Ｅ）Ｃ＿ｏ（ｄ＿σ／ｄＣ＿Ｌ）ＲＶｓ×［１－（９／８）Ｒ（ｘ－Ｒ）］￣（－１）ｅｘｐ［－Ｖ＿ｓ（ｘ－δ）／Ｄ＿Ｌ］，用此公式分析了Ｆｅ－Ｏ、Ｆｅ－Ｔｉ、Ｆｅ－Ｓ等富集层中，Ａｌ＿２Ｏ＿３夹杂物与气泡的状态，阐明了粒子运动速度、铁水量、溶质度、夹杂物及气泡半径等的关系。分析表明，由于氧、钛、硫溶质的浓度差，小的Ａｌ＿２Ｏ＿３夹杂物或气泡向固相面运动并与之接触，夹杂物与气泡的运动速度随氧、钛、硫溶质浓度的增大而提高。     

CO2吸收模型中容积传质系数的确定

气泡微细化是“原位机械搅拌法铁水炉外脱硫技术”的关键.气液传质系数是研究气液吸收过程的基本参数.本文根据相似性原理建立水模型实验装置,并通过测定NaOH吸收CO2的速率来研究气泡微细化过程,同时根据吸收原理定量计算出容积传质系数Ak及CO2气体利用率η.当溶液pH值从12降低到9的过程中,容积传质系数为2.938×10 4m3/s,本实验所用CO2的利用率的公式可简化为:η=18.98/Qt.本论文的研究结果可为进一步研究吸收速率提供理论依据.     

底吹钢包内离散气泡运动及界面波动对脱硫行为影响

为了分析钢包内离散气泡和界面波动对脱硫效率的影响,本文采用数值模拟法,选择大涡模拟和离散相模型,结合界面追踪法建立三维瞬态渣-金-气三相流模型,模拟气泡行为及渣层变化规律,同时利用相间传质求解发生于钢包内渣-金界面处的脱硫过程.本模型设置压力为101.325 kPa,反应温度为1873 K,考虑了气泡运动、变形、破碎、...     

板坯结晶器水模型内气泡运动行为的数学模拟

建立了吹氩板坯结晶器水模型内气泡运动行为的数学模型.以水模型实验获得的整个结晶器内各气泡尺寸和数量浓度为气泡的初始条件,对不同尺寸气泡的运动行为进行数值模拟.结果表明:当水流量为2.54 m3/h,气流量为0.037m3/h,水口浸入深度为78 mm时,气泡都分布在上回流区,没有卷入下回流区.较大的气泡在水口附近上浮,较小的气泡在距离水口较远的区域上浮.这和实验结果相吻合.     

乳状液膜提取稀土的传质模型研究（Ⅱ）

针对研究（Ⅰ）提出的传质模型,本文通过实验验证了普遍情况下稀土离子的传质模型方程。实验证实该传质模型在整个传质过程中模型计算值均能与实验值很好地吻合。结果表明本研究建立的乳状液膜提取稀土的传质模型不仅较好地描述了液膜体系中稀土的传质行为,而且模型数学关系式简单,计算方便,实用性强。     

新型管式搅拌反应器的气液传质特性

多相体系的混合与传质性能直接影响多相反应过程,团队开发了从搅拌桨叶端出气的新型管式搅拌反应器。采用稳态亚硫酸盐法(FSM)研究反应器的气液传质性能,考察了通气流量Q、搅拌弗劳德数Fr和液含量ε对体积传质系数k_La的影响。结果表明：增大Q和Fr可以有效提高k_La;新型搅拌桨从桨叶端进气方式可以增强k_La,相较传统反应器最大增强约2倍。反应器的气液传质性能在ε=0.5、Fr=0.054、Q=1.6 m³·h^-1时最高,此时k_La=0.032 4 s^-1。依据试验数据建立了关于k_La的无量纲关联式,误差基本在25%以内,对后续反应器的改进和应用具有参考意义。     

用气泡扩散模型进行连铸结晶器的液流数值研究

本研究所获得的计算模型,能以令人信服的精确度预测板坯内夹杂的分布。因此,它可被用来优化诸如水口设计和水口浸入深度之类的浇注条件。     

乳状液膜提取稀土的传质 模型研究(Ⅰ)

本文在“渐进前沿模型”的基础上,考虑了稀土离子通过乳珠外围扩散层和膜相的扩散阻力以及膜破损对传质过程的影响,建立和推导了乳状液膜提取稀土的传质模型。实验验证的结果表明,此模型与实验值较好地吻合。此模型数学关系简单,引入参数较少,实用性较强。     

乳化液膜提取Cu2+的扩散--反应传质模型

在乳化液膜提取Cu2 传质过程合理假设的条件下,以Cu2 络合物的扩散以及Cu2 与载体的络合反应共同控制传质过程为特征,综合考虑了膜相阻力、络合反应以及释放反应等因素对传质的影响,并根据传质学理论和Fick第一扩散定律,提出了乳化液膜提取Cu2 的扩散—反应传质模型。分析和实验表明,对于膜相组成和操作条件一定的乳化液膜体系而言,在提取时间不是很长时,该模型的萃取反应常数z0具有常数性,z0的常数性使得该模型更加简单、适用。在提取时间为5~20m in时,该模型计算的M6401-L113B-煤油-H2SO4乳化液膜体系Cu2 的提取率与实验测定值吻合较好。     

艾萨炉水模型内气泡运动的模拟

根据相似原理制作艾萨炉水模型,采用计算流体力学(CFD)中的VOF模型对水模型内气泡运动进行数值模拟研究,模拟结果与实验结果吻合良好。研究显示:从喷枪喷出的高速气流在熔池中形成气泡,膨胀、上浮至液面处破裂,熔池内的液体在气泡周围做环流运动,气泡频率随气体流量的增加而减小。通过膨胀-脱离模拟并结合气泡受力情况,进一步验证了模拟结果的合理性。     

贫化电炉气液混合顶吹的气泡群形态及搅拌效果

针对贫化电炉还原油枪中气、油混合顶吹对渣层搅拌效果的研究,等比例制作贫化电炉水模型,进行气液混合喷吹实验。实验结果表明：顶吹气液两相混合射流在熔池中形成大小不一的气泡或气泡群,气泡本身的形变、破裂以及气泡间的团聚运动决定了油枪对熔池的搅拌效果。通过测量不同流量下气泡群尺寸的变化,分析气液流量混合比对熔池搅拌效果的影响。     

KMY气泡雾化油枪在输油站锅炉上的应用

北京第二热电厂输油站地处丰台区高立乡，是燕山石化至北京第二热电厂重油燃料供应站的中间运输加温加压和储油的中间站。有６座５０００ｍ３和２座１００００ｍ３的储油罐，为保证输油用汽，配有４台１０ｔ／ｈ燃油蒸汽锅炉。１原有锅炉运行中存在的主要问题４台锅炉原设...     

搅拌反应器中氧气—正癸烷—水溶液体系的气液传质实验

用亚硫酸钠氧化法测定了机械搅拌高压釜中氧气－亚硫酸钠溶液体系，氧气－正癸烷－亚硫酸钠溶液体系和氧气－正癸烷－亚硫酸钠溶液＋表面活性剂的气液体积传质系数（ｋＬａ）．研究了搅拌转速、搅拌桨高度、有机相与水相体积比和表面活性剂浓度对ｋＬａ的影响，得到了经验关联式，ｋＬａ随有机相体积分离和表面活性剂浓度的增大而降低，随搅拌转速、搅拌桨高度与液相高度比的增大而增大。