受限空间内空心锥形喷雾-横流掺混规律

在自建的冷态横流-旋流喷雾两相掺混系统实验台上,采用PIV测量了掺混通道内气液两相掺混过程中液滴群的运动特性,获得了掺混流场中不同位置的液滴分布图像与流场结构特性。实验段结构为方腔（横截面尺寸为95 mm×95 mm）,喷嘴采用空心锥形雾化喷嘴。对影响掺混效果的主要参数（横流速度、喷嘴雾化压力、喷嘴雾化粒径）进行了详细研究,绘出了最佳掺混效果下各参数关系曲线。掺混过程主要受不同尺度的旋涡结构影响,液滴多富集于旋涡边缘,稳定的大尺度涡不利于掺混。提高掺混效果的途径即是避免流场中出现稳定的大尺度旋涡结构,采用喷嘴前倾布置、增加喷嘴个数、确定合适的横流速度均是提高掺混效果的有效途径。分析方法与研究结果为工程实际应用中掺混室结构的设计及掺混性能的改进提供了依据和参考。     

顺流浮选机充气速度的研究

根据顺流浮选机的工作原理和充气特性，从理论分析和实验测定两方面，详细地研究了顺流浮选机下导管中充气速度的大小，以及各种不同参数对充气速度的影响。     

压力雾化喷嘴在受限空间气流中喷雾特性的实验研究

对出口直径为0.21、0.28、0.38、0.46mm的4种压力雾化喷嘴及其组合在150mm×150mm×1 000mm的矩形通道中的喷雾流场进行了实验研究,矩形通道中的空气流速为10m/s。研究了喷嘴布置和组合方式对雾化流场的影响。实验结果表明:喷雾不碰壁距离随入射角的增大而增大;顺流喷雾比无气流时液滴的平均D32减小10%,粒径范围略有扩大;逆流喷雾比无气流时液滴的平均D32增大约70μm,粒径范围扩大了3⁴倍;出口直径小的喷嘴可通过逆流布置和顺流布置的组合,获得液滴粒径分布范围更宽的气液两相流场。双喷嘴在有限空间内的雾化效果与流场中气液流量比有关。所得研究结论对天然气加湿技术的开发有一定参考价值。     

在T型微通道内制备固体脂质纳米粒(SLN)的实验研究

研究了一种用T型微通道制备固体脂质纳米粒(solid lipid nanoparticles,SLN)的新方法.以softisan100(C_(10)～C_(18)的混合脂)丙酮溶液作为脂相,以Poloxamer 188水溶液为水相,用注射泵分别将脂相和水相注入T型通道的主道和支道内,两相在交叉口接触后形成明显的相界面,并继续沿主道向前流动.脂相中丙酮通过相界面迅速向水相扩散,随着流体的向前运动,脂相中脂的浓度不断增大至过饱和而形成固体脂质纳米粒(SLN).实验考察了两相流速和微通道尺寸对SLN粒径大小和粒径分布的影响.结果表明:在实验条件下,制得的SLN粒径在110～350 nm之间,多分散性指数小于0.24;T型通道交叉口的流场分布受两相相对流速的影响,并直接影响成粒规律,在不出现两相返混条件下,保持水相流速不变,SLN粒径随脂相流速增大而增大;保持脂相流速不变,粒径随水相流速的增大略有增大;通道尺寸越小所制得粒径也越小.     

水平矩形散热片通道内气流速度场测量实验研究

用恒温热线风速仪在风洞中测量了强制对流条件下,基面竖直放置、侧壁与流动平行时,散热片通道内空气的速度分布。以散热片间距作为特征尺寸,实验雷诺数范围Ｒｅ＝５１００～３１６００。通过对实验结果分析,探讨了散热片的高度、间距和长度对流动的影响。     

航空煤油的顺序输送与掺混实验研究

航空煤油产量的不断增加亟须成品油管道在输送汽、柴油基础上添加航煤进行顺序输送.顺序输送时需要将密度相近、产生的混油易于处理的油品相邻排列.一般采用航煤夹在柴油之间输送,还有少部分管道采用航煤顶柴油、汽油顶航煤输送工艺.在航煤与汽油、柴油的接触面间会产生混油,通常以掺混方式处理顺序输送产生的混油.借助掺混实验,系统研究了...     

天然纤维素微球的高压静电喷雾法制备及喷雾模式研究

以天然纤维素的碱/尿素/水溶液为原料,通过高压静电喷雾法制备了再生纤维素微球。研究发现施加电压会引起静电喷雾模式的转换并会影响相应微球的粒径和粒径分布;不同接收区域接受的微球的平均粒径存在一定差异,表明不同区域的电场对不同粒径的微球产品有一定的筛分作用。通过调控喷雾模式和选择接收区域可以得到粒径均一的纤维素微球产品。当电压在10 kV时,液滴喷射状态呈现稳定的"Cone-jet"模式,纤维素微球粒径均一,平均粒径为111μm,中心区域和边缘区域接收的微球平均粒径接近,是制备均一再生纤维素微球的理想静电喷雾模式。     

重力掺混料仓中颗粒混合效果的实验研究

通过实验介绍了颗粒物料在料仓中的流动形式及颗粒混合机理,提出了粒料通过垂直管开孔的流率计算方程,针对重力掺混的特性,确立了评价颗粒混合效果的混合指数计算模型,用于中试实验,证明了中试重力掺混仓设计的合理性。     

新型填料喷雾塔强化吸收甲醇废气的应用

甲醇作为化学工业基础原料和清洁液体燃料,长期接触会引起中毒。为了进一步的工业要求提供参考依据,文中采用了新型填料喷雾塔对含甲醇废气进行强化吸收的实验研究。通过改变液体流量、气体流量、甲醇进口质量浓度和温度单因子参数的方法观察甲醇的去除率和总吸收率,根据分析实验数据可知,当液气比与温度一定时,甲醇去除率和总吸收率随甲醇质量浓度增加而降低;当液气比与甲醇进口质量浓度一定时,两者随温度的升高呈缓慢上升趋势;当温度与液体流量一定时,甲醇去除率随着气体流量的增加而降低,而总吸收率随气体流量增加呈上升趋势;在气体流量一定时,两者都随液体流量的增加而增加。最后通过激光粒度分析仪测试该塔中4种不同高度喷雾液滴粒径分布。     

NaCl水溶液喷射闪蒸-掺混蒸发的实验研究

喷射闪蒸与热空气掺混蒸发(FME)结合是实现含盐废水深度脱盐的有效方法之一。本文搭建了喷射闪蒸-横流掺混蒸发实验系统,结合PIV和Malvern激光粒度仪对FME流场中液滴群的运动、蒸发特性开展了实验研究。实验中掺混风温为104.7～145.3℃、风速为10～17 m·s^-1;液侧液滴初始盐质量分数为0～0.15,温度为20.0～132.0℃,喷射压力为0.5～1.2 MPa。FME中喷射闪蒸主要影响雾化破碎区,而掺混蒸发主要影响蒸发区。液滴群初始粒径随喷射压力或质量分数的提高趋于均匀,而随液滴温度的升高先趋于均匀而后均匀性变差。气液间的动量和能量交换主要发生在蒸发区内的水平方向;定义液滴沿水平方向截面平均速度为FME特征速度,该特征速度随掺混距离的增大先陡增后缓增,而在相同掺混距离处,该特征速度随掺混风温、风速或喷射压力的增大而增大;液滴群的Sauter平均直径沿掺混方向不断减小;增加掺混风温、提高掺混风速、增大喷射压力是强化FME蒸发的有效手段。根据实验结果计算了液滴群表面平均传热系数,并给出了该传热系数的实验关联式。在本文研究范围内,其计算值与实验值的主体误...     

Flame spray drying: Droplet and particle flow dynamics

ABSTRACT

The work presents the fundamental research of dispersed phase flow during flame spray drying. Particle dynamics analysis and laser Doppler anemometry technique were applied to determine particle size distribution and particle velocity distribution. Results of the study showed that stable combustion and longer length of the flame were observed for coarse spray (large droplets, low atomization pressure, small spraying angle, and low concentration of droplets in spray). Particle residence time in the combustion zone is the main factor affecting the increase in particle diameters due to puffing. Complex flow dynamics of dispersed phase observed at the outward regions of the flame in recirculation zones results in the formation of particle agglomerates.     

相变微胶囊悬浮液喷淋换热特性实验研究

根据相变微胶囊储存和释放潜热的特殊性质,分别使用相变微胶囊悬浮液（MPCMS）和纯水作为喷淋介质,搭建了一个小型喷淋塔装置,其中相变微胶囊的芯材为正二十二烷(C₂₂H₄₆)。实验设定了五个喷淋温度(35、40、44、47、51℃)、三个空气流量(0.011、0.018、0.025 m³/s)和两种直径(SMD=80、240 μm)的大、小液滴作为实验变量,探究了上述两种介质与空气之间的换热特性。实验结果表明：相变微胶囊的过冷会影响换热过程。常温常湿条件下,对于小液滴,当空气流量为0.018、0.025 m³/s时,喷淋温度为44、47℃的MPCMS比相同温度下的纯水更能促进换热;当空气流量为0.011 m³/s时,喷淋温度为44℃的MPCMS比相同温度下的纯水更能促进换热。对于大液滴,在三种空气流量下,喷淋温度为44℃的MPCMS比相同温度下的纯水作为喷淋介质时换热效果更好。     

相变微胶囊悬浮液喷淋换热特性实验研究

根据相变微胶囊储存和释放潜热的特殊性质,分别使用相变微胶囊悬浮液（MPCMS）和纯水作为喷淋介质,搭建了一个小型喷淋塔装置,其中相变微胶囊的芯材为正二十二烷(C₂₂H₄₆)。实验设定了五个喷淋温度(35、40、44、47、51℃)、三个空气流量(0.011、0.018、0.025 m³/s)和两种直径(SMD=80、240 μm)的大、小液滴作为实验变量,探究了上述两种介质与空气之间的换热特性。实验结果表明：相变微胶囊的过冷会影响换热过程。常温常湿条件下,对于小液滴,当空气流量为0.018、0.025 m³/s时,喷淋温度为44、47℃的MPCMS比相同温度下的纯水更能促进换热;当空气流量为0.011 m³/s时,喷淋温度为44℃的MPCMS比相同温度下的纯水更能促进换热。对于大液滴,在三种空气流量下,喷淋温度为44℃的MPCMS比相同温度下的纯水作为喷淋介质时换热效果更好。     

Visualization study on the dynamic mixing quality during single-screw extrusion

An empirical method was developed to study the dynamic mixing characteristics of a single-screw extrusion process. The method basically involved a modified version of the visible extruder developed by Wong et al. (Plast Rubb Comp Proc Appl 26:78, 1997). Digitized films of the molten polymer web emerging from the slit flow cells attached to the “windows” of the visible extruder’s barrel were captured in bitmap file format. Subsequent statistical analysis (largely variance) on the pixel intensity of the cropped films had made quantification of mixing quality possible. The higher the average variance of the pixel intensity, the poorer the mixing quality. The focus of this investigation was on the effects of temperature and screw speed. For the selected single-flighted conventional screw, it was found that, in general, the higher the screw speed, the shorter the residence time and, hence, poorer mixing quality. High screw speed also generated erratic average variance data. The results suggested that a critical screw speed for optimized mixing might have been present. For the equipment used in the current project, this critical screw speed lied between 50 and 80 rpm. However, unlike screw speed, melt temperature alone appeared to have relatively little effect on the mixing quality during extrusion.     

喷嘴雾化特性及脱硫废水蒸发数值模拟

利用相位多普勒粒度分析仪（PDA）实验台测量了双流体喷嘴出口速度与粒径分布,利用得到的速度与粒径数据对江苏某生物质电厂进行小水量脱硫废水蒸发的数值模拟,着重研究了液滴粒径以及烟气中水蒸气的体积分数对液滴蒸发过程的影响。PDA实验结果表明,该双流体喷嘴在特定气液比条件下出口粒径均小于100μm。应用离散相模型与随机轨道模型,利用Rosin-Rammler分布模拟喷雾液滴分布范围（0～100μm）。模拟结果表明,粒径低于100μm的液滴能够完全蒸发,液滴粒径越小,完全蒸发时间越短,液滴经历的平稳吸热时间越短。随着粒径的增加,液滴完全蒸发时间增幅变大。随着烟气中水蒸气体积分数增加,液滴蒸发速率变缓,液滴开始蒸发的时间延长,且体积分数越大,出口未蒸发完全的液滴直径越大,但出口液滴粒径增大的幅度在减小。     

柔性Rushton搅拌桨混合性能的实验研究

提高混合效率是流体搅拌混合领域的重点研究内容之一。几十年来,人们在开发新型搅拌桨及研发流体混合新技术方面做了大量工作。基于刚性Rushton桨,开发了一种柔性叶片Rushton搅拌桨,并以罗丹明6G为荧光剂,采用平面激光诱导荧光法对介质为水时该桨在湍流状态下的混合性能进行了实验测试研究。结果发现,标定实验结果表明,荧光剂强度与浓度呈线性关系,可以此为基准衡量同等实验条件下的宏观混合时间。荧光剂的扩散情况表明,与刚性桨相比,柔性桨具有更好的混合性能,尤其在混合的初始阶段,混合均匀程度及混合速度均有一定的优势。与刚性桨混合时间的对比表明,柔性桨的宏观混合时间较短,有助于提高流体混合效率。研究结果为该桨的工业应用奠定了基础。     

旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径的实验研究

以自来水为喷淋介质,对旋流压力式喷嘴低压喷淋液滴粒径进行了测试,分析了压力、喷孔直径和喷嘴流量对液滴索特平均直径(d_(SMD))的影响规律,研究了旋流压力式喷嘴液滴尺寸的分布规律。采用跨径(K)和均匀度指数(N)来揭示喷嘴低压喷淋质量。实验结果表明,d_(SMD)较大,超过250μm；d_(SMD)随喷孔直径增大而增大,随压力和喷嘴流量增大而减小；喷淋液滴尺寸分布均匀性较好,K小于0．65,N大于4。实验结果可以为旋流压力式喷嘴设计和改进提供重要的实验依据。     

甘露醇喷雾干燥过程中液滴粒度分布变化的群体粒数衡算模拟和实验研究

利用群体粒数衡算（population balance，PB）计算机模拟和实验研究了甘露醇水溶液的喷雾干燥过程中液滴的粒度分布的变化规律。液滴干燥过程中的颗粒粒度的萎缩速率，在群体粒数衡算模型中描述为液滴的逆（或负）生长项，通过单个液滴反应动力学方法（reaction engineering approach，REA）获得。基于单个液滴干燥的反应工程方法模型REA和群体粒数衡算模型PB集成建立了PBREA模型。PBREA 模型的求解是通过高分辨率数值方法。本文模拟研究了不同工况下，不同粒径液滴的干燥时间、液滴平均含湿量以及液滴粒度分布随时间的变化。结果显示，液滴粒径越大，干燥时间越长，模型预测的颗粒平均粒径为实验值的1.0~1.5倍，粒度分布跨度是实验值的0.61~0.89倍。模拟误差主要来源于液滴及颗粒粒径分布统计精度、单个静止液滴与群体运动液滴干燥的差异、热导率及扩散系数是经验值3个方面。在使用Buchi 290 小型喷雾干燥仪进行的实验中，使用了图像采集和分析方法得到了液滴及颗粒的数密度分布，并和模拟结果做了对比。结果表明该模型可以有效地预测喷雾干燥过程中干燥颗粒的平均粒度及分布跨度。     

声波与喷雾对于飞灰颗粒团聚的影响

为了研究声波团聚的影响因素,以燃煤飞灰细颗粒作为声波团聚的实验对象,使用光学颗粒物粒径谱仪测量颗粒的粒径分布与浓度,主要研究了声波频率与喷雾对声波团聚的影响。结果表明：在声波的作用下,细颗粒浓度显著减少,且声波团聚效果对频率较为敏感;无论在高声压还是低声压级下,1400Hz的频率下能获得最佳的团聚效果;在加入喷雾后,颗粒物浓度显著减小,且随着喷雾量增大,颗粒物浓度越小;分析了喷雾增强团聚效果的机理：在加入喷雾后,细颗粒间的相对运动增强;同时喷雾颗粒增大了颗粒浓度,增大了细颗粒碰撞概率;此外,喷雾改变燃煤飞灰细颗粒的表面特性,使颗粒的表面黏性增大,有助于团聚体形成。     

Chaotic mixing and droplet dispersion characteristics of liquid - liquid with elastic combined impeller

Traditional mixing and clarification tanks generally use rigid stirring blades to achieve liquid-liquid two-phase mixed extraction, which generally suffers from low efficiency and high energy consumption. A kind of elastic combined impeller was used in the mixing clarifier in this work to enhance the liquid-liquid biphase mixing behavior. Lyapunov exponent (LLE) and multiscale entropy (MSE) were used to characterize the chaotic state of the system, the particle size distribution and D₃₂ were used to characterize the dispersion effect. The influence of impeller type (elastic combined impeller, rigid-flexible combined impeller and rigid impeller), spring length, wire diameter and outer diameter on mixing effect was studied. The results indicated that compared with the rigid impeller and the rigid-flexible combined impeller, the elastic combined impeller strengthens the energy dissipation mode of the flow field through the deformation and energy storage of the spring, improves the dispersion effect of the dispersed phase, and was conducive to the chaotic mixing of the liquid-liquid biphase. When stirring speed N = 200 r/min, the spring wire diameter was 0.6 mm, the relative length of the spring was 1.2, and the external diameter of the spring was 7 mm, the LLE value and the amplitude of MSE were the largest and the MSE values fluctuate most strongly. At the same time, there was a log-linear relationship between the D₃₂ of dispersed phase and the stirring speed in each stirring system, and the droplet size of dispersed phase in the elastic combined impeller system was smaller and more.