大间距两不对称喷嘴对置撞击流驻点偏移规律

采用热线风速仪对大喷嘴间距下两不对称喷嘴形成的对置撞击流的轴线速度分布和驻点偏移规律进行了实验研究.研究结果表明,在大喷嘴间距下,两股射流在发生碰撞前,射流已经进入了充分发展区,当两喷嘴出口动量相等时,驻点位于两个喷嘴轴线中心;在撞击区中,两股射流关于撞击面是对称的.轴线上撞击流驻点受两喷嘴动量比的控制,随着动量比偏离1撞击流驻点向动量小的一侧喷嘴移动,两喷嘴出口动量差别越大,驻点偏离中心距离越大.得到了一个描述大喷嘴间距下驻点偏移的公式,拟合结果与实验结果的平均相对误差为10%.     

立式循环撞击流反应器三维流场的数值模拟

利用Fluent软件对立式循环撞击流反应器三堆流场进行数值模拟和分析.立式循环撞击流反应器内速度场和压力场分布关于撞击面对称,证实了驻面的存在,导流筒外侧和撞击面边缘存在死区;由于导流筒对流体引导作用,撞击区水平面x轴上速度最大的点出现在导流筒近壁面位置;定义了表征不同撞击流初始速度下混合效率无量纲系数k,且k值随撞击...     

水平撞击流干燥器连续相的数值研究

对于撞击流的研究主要停留在实验研究阶段,然而,实验研究受到时间、实验环境、实验设备等因素的限制。本文试图采用数值模拟的方法来研究水平撞击流干燥器中连续相流场的特性。通过比较,发现数值模拟的结果符合现有理论,从而验证了所建模型的正确性,并为今后进一步的理论研究和设计开发打下基础。     

单相撞击流强化水处理传质过程的数值模拟

为了探讨应用撞击流技术强化废水高级氧化降解等化工过程,采用控制容积数值分析法通过FLUENT软件分别模拟了气相和液相单相撞击流的流场.模拟结果表明,撞击过程形成强烈的湍动,为强化传递提供很好的条件.其中,液相撞击流撞击面上的相对速度高于气相撞击流撞击面的相对速度.研究表明,应用撞击流强化废水处理传质等化工过程,是有效而且是可行的.     

液体连续相撞击流反应器中流体混合时间的数值模拟

在混合时间理论计算基础上利用CFD技术模拟连续操作的LISR混合过程, 数值计算与验证混合时间的变化规律。结果表明, 随着输入比有效功率增大, 混合时间先急剧减小后逐渐趋于平稳;LISR撞击区一次撞击局部混合时间在0.25 s以内, 与经验公式或理论公式计算所得结果在数量级上完全一致, 证明数值方法分析一次撞击局部混合时间是可行的, 而且可以弥补实验无法测定中间过程参量的不足;进一步数值分析宏观混合时间与微观混合时间发现, 二者大小相差1个数量级, 但二者变化规律处于一种联动平衡状态, 该结果与前期理论分析结果一致;本研究所得结论可为后续LISR混合强化机理与性能研究提供定量参考。     

同轴撞击流浓缩器浓缩溶液的理论研究

根据撞击流原理设计开发了一种新型溶液浓缩设备——撞击流浓缩器,在理论分析的基础上推导出撞击流浓缩器浓缩溶液的数学模型,运用实验结果验证了模型的正确性;基于该模型的数值计算结果,得到了浓缩器内气、液温度和速度及液滴浓度和累积蒸发量等沿轴向位移的变化。     

高级氧化耦合撞击流技术强化废水降解过程的数值模拟

为了探讨应用撞击流技术强化废水高级氧化降解过程,采用控制容积数值分析法通过FLUENT软件分别模拟了气相和液相单相撞击流的流场,为模拟气液两相流的撞击流流场,建立了k1-ε1-kb-εb双流体数学模型,并模拟了气液双流体撞击过程.模拟结果表明,撞击过程形成强烈的湍动,为强化传递提供很好的条件.气液撞击过程中强烈的相互渗...     

撞击流反应器内幂律流体流动特性的数值模拟

采用数值模拟方法对撞击流反应器内幂律流体的流动特性进行研究,分析了不同喷嘴间距和入口流速下清水和不同质量分数幂律流体的径向射流扩展率、径向速度衰减率、剪切应力、表观黏度等分布规律,研究表明：幂律流体中径向射流的径向速度分布规律与清水径向射流相似。随喷嘴间距的增大,扩展率增大,径向速度衰减率减小,平均剪切应力呈先增大后减小的变化规律,其中L=3D时平均剪切应力值最大,更利于流体混合。入口流速越大,扩展率越小,径向速度衰减率越大,平均剪切应力也随之增大。幂律流体的平均剪切应力大于清水,且随质量分数的增大,其扩展率增大,为清水扩展率的1.3~3.3倍,而幂律流体的径向速度衰减率从-1.268~-1.125降低到-1.144~-1.082,逐渐小于清水。幂律流体径向射流区域的剪切应力呈“M”形分布,表观黏度则呈“W”形分布,流体的流变性质对撞击流反应器内流体的流动规律影响显著。     

撞击流反应器流场数值模拟及其混合性能优化

利用数值模拟方法分析多喷嘴对称撞击流反应器内部流场以优化反应器结构。研究不同喷嘴数和进料条件对撞击流反应器内速度场、湍流特性及混合效果的影响。结果表明,不同喷嘴数撞击流反应器内流速分布为双峰型,等流速工况下速度梯度随喷嘴数增加而减小,高剪切力分布范围随喷嘴数增加先增大后减小。通过分析湍流尺度分布发现小尺度涡旋主要集中在撞击区,而大尺度涡旋主要集中在发展区,且四喷嘴撞击流反应器平均剪切应力及涡旋尺寸梯度最大,四喷嘴结构更有利于增强流体湍动强度并强化混合。撞击流反应器内平均湍动能随喷嘴数增加先增大后减小,其中四喷嘴撞击流反应器内平均湍动能最大。当撞击流反应器为四喷嘴结构时,其混合效果最好,完全混合时间最短为22 s。在本研究工况内四喷嘴结构为撞击流反应器混合的最优结构。     

一种改进型撞击流反应器的研究

提出了一种进口速度动态变化的撞击流反应器,其撞击面在中心位置波动,增加了颗粒的有效混合区域,可进一步加强相间的传热传质。并采用计算流体动力学对改进型的撞击反应器进行数值模拟,模拟中采用了三角形和抛物线形两种流型,并与传统直线形流型进行对比分析。分析结果表明,改进型的撞击流反应器中颗粒活动区域得到加强,与经典的撞击流反应器相比有明显的优势。     

撞击流气化炉内气粒两相流动的数值模拟

对撞击流气化炉内气粒两相流动进行了三维数值模拟。在Euler坐标系中计算气相流场,在Lagrange坐标系中跟踪颗粒运动轨迹,考虑了熔融灰渣颗粒间的碰撞合并、反弹。模拟结果与冷模流场测试数据、热模实验现象一致。通过考察不同工况下的流场计算发现：增加喷嘴以上直段高度使流场更对称,物料停留时间增加,若同时提高入口气速将使颗粒在炉壁的沉积量增加;模拟结果与热模实验都表明撞击形成的强烈湍流和火焰主要集中在撞击中心;颗粒碰撞合并使炉内颗粒选择性团聚,但炉内颗粒浓度分布整体比较合理;Stokes数为0.19的小颗粒跟随性较好,较大Stokes数颗粒不易被流场控制,且对流场具有较大的影响。     

Experimental investigation of phosphate dust collection in impinging streams (IS)

An experimental study on collection of dry phosphate dust and coalescence of moistened phosphate dust in an Impinging-stream (IS) collector has been conducted in the presence and in the absence of a water spray. The total collection efficiency with a water spray of specific consumption of 0.3 kg water/kg dust was 95–97%. Air velocity at the inlet pipes varied between 10–30 m/s and the inclination angle with respect to the horizontal, a, of the IS was 40?60°. The water spray increased the collection efficiency by 5–20% in comparison to dry collection. In the coaxial configuration, α = 0°, it has been obtained that in the presence of a water spray, up to 55–85% of the dust accumulated on the walls of the collector, which was undesirable. Applying the inclined IS decreased the above quantities up to 5–15% with an optimal inclination angle of α = 40°. A simple model for collection of the particles has been established, showing a satisfactory agreement with experimental results.     

撞击流中颗粒旋转特性

搭建了研究撞击流中颗粒旋转特性的气固两相撞击流实验台,使用高速摄像机拍摄一个截面为0.15 m×0.08 m的撞击区域内固体颗粒的运动。利用所搭建的实验台设置了单喷口和双喷口两种实验方式来研究颗粒旋转影响因素,得出撞击流内颗粒的旋转特性。结果表明:固体颗粒在气相中运动过程一直伴随着其自身的旋转;气相场对颗粒转速的影响较小,可忽略不计;相同实验条件下,颗粒直径越小其转速越大;颗粒以及气相速度越大,则固体颗粒在碰撞后的转速越大,当加速气相速度为25 m·s^-1,氧化铝陶瓷直径为0.003 m时,颗粒碰撞前后转速差平均值可达280 r·s^-1;颗粒间碰撞过程中,颗粒相对运动偏置角度对转速变化影响很小。     

Coalescence model of particles in coaxial impinging streams

Coalescence is mainly affected by particle-to-particle collisions. A new model based on an equation expressing the condition for interparticle collision rate as well as the equation of motion of a single particle, has been developed for coaxial impinging streams. The model assumes that coalescence takes place only between small and large particles. In addition to the drag force usually influencing the behavior in impinging streams, the force acting on a large particle due to its collisions with small particles, has also been accounted for in the equation of motion. The effect of the change of the mass of the large particles on the acceleration due to coalescence with small particles, has also been included in the model. The model enables one to predict the composition of the product after coalescence from the composition of the feed and the operating conditions of the coalescentor.     

撞击流反应器中反应动力学研究

实验已经表明，浸没循环撞击流反应器（SCISR）的主要特点是撞击区能显著强化微观混合且存在压力波动，对于若干反应体未例如正丁璃与浓硫酸反应等．SCISR显示出明显优于搅拌反应釜的反应动力学性能．在相同条件下，浸没循环撞击流反应器中所测的正丁醇与浓硫酸反应速照常数K比搅拌槽反应器高约20％。     

Characterization of micro-mixing in a novel impinging streams reactor

This paper presents an experimental investigation of a novel impinging stream reactor (ISR) with the aim of high mixing intensity. The integral mixing quality in the reactor was measured with the iodide-iodate reaction and showed excellent mixing performance. The impact of the operating parameters, such as fluxes, circulation and internozzle distances, was investigated in terms of segregation index. The results showed that the increase of flux, the decrease of inter-nozzle distance and a suitable circulation can improve the micro-mixing efficiency. Based on turbulence theory, it was estimated that the characteristic micro-mixing time was 0.002–0.02 s, which was much shorter than that in the stirred tank reactor. The micro-mixing time was related to the segregation index, which was in good agreement with those in the literature.     

撞击流反应-沉淀法制备纳米氧化锌

在浸没循环撞击流反应器中,以纯碱与硝酸锌反应-沉淀制得前驱体,经煅烧后得到纳米氧化锌产品。通过正交设计实验研究了Zn(NO3)2浓度、反应温度、反应时间、Na2CO3与Zn(NO3)2摩尔比等因素对产品收率的影响。初步确定了制备纳米氧化锌的最优工艺条件:Zn(NO3)2浓度1.5 mol/L,反应温度60℃,反应时间1 h,Na2CO3与Zn(NO3)2摩尔比1.3∶1;该条件下锌收率可达94%。制得的氧化锌产品经XRD表征,其纯度较高;经TEM表征,其形貌为球形或接近球形;在最优工艺条件下制取的产品平均粒径为20 nm。建立了相关工艺条件与产品收率的数学关系式。     

撞击流内液滴碰撞后续发展行为

为了探索撞击流内液滴碰撞后续发展行为,设计搭建了由激光点光源和高速数码摄像机构成的高速数码摄像系统及气液两相撞击流实验平台。利用高速数码摄像系统记录下同轴对置气液两相撞击流中液滴碰撞导致的融合聚结或二次雾化过程,通过处理记录下的液滴运动过程图像,分析了进口液滴粒径、速度、黏度以及液滴碰撞角度等对撞击流中液滴碰撞结果的影响规律。结果表明：随着进口液滴粒径和速度的无限增大,液滴碰撞后最终发生炸裂;进口液滴黏度越小、表面张力越大、Ohnesorge数越小,液滴碰撞后越容易破碎;在本实验条件下,液滴同轴同向运动发生碰撞时,液滴碰撞后全部聚结,当液滴以一定角度发生斜碰时,碰撞后发生拉伸断裂,而当液滴同轴相向运动发生碰撞时,液滴碰撞后可能发生反射分离也可能炸裂。     

液体连续相撞击流特性及其在超细粉体制备中的应用

20世纪90年代以来撞击流领域研究重点转向以液体为连续相。液体连续相撞击流(US)具有有效促进微观混合和存在压力波动的特性,从而有利于超细粉体的制备。实验结果表明,浸没循环撞击流反应器(SCISR)是反应一沉淀法制取超细粉体的一种优越的反应技术装备。