三相反应器的气含率与液速分布和数值模拟

研究了一定操作条件下的气液固三相鼓泡床反应器的气含率和液体轴向速度分布,讨论了气、液表观速度对气含率和液体轴向速度分布的影响,比较了三相与两相鼓泡床中气含率和液体轴向速度分布,用拟两相的双流体模型计算了三相鼓泡床中的气含率和液体轴向速度。结果表明,模拟结果与实验结果一致。     

浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究进展

总结了前人关于浆态鼓泡床反应器气液传质特性的研究成果。阐述了主要影响因素如系统压力、温度、气体表观气速、液体性质、固体浓度及其物性等对传质特性的影响，并对浆态鼓泡床传质模型进行了归纳介绍，最后对反应器未来的研究方向进行了预测。     

气液固逆流三相湍动床局部相含率的分布

应用微电导探针测试技术,对聚乙烯颗粒(dp=4.01 mm,sρ=926 kg.m-3)为固相,水、质量分数0.05%和0.2%羧甲基纤维素钠(SCMC)水溶液为液相,空气为气相的逆流三相湍动床的各相局部含率进行了同时测定,获得了720套局部相含率实验数据。在表观气速Ug等于Ug3(颗粒在轴向均匀分布时的表观气速)时实验发现,局部固含率(εs)呈现床中心处小,床壁处大的分布规律,且在r/R=0.75~0.90范围内有极大值,极大值出现的范围与传统流化床相比增大;局部气含率(gε)呈现床中心处最大,床壁处最小的分布规律,与传统流化床相比,gε在径向上的非均匀性分布愈加明显。另外,建立了局部含率与操作条件、流体物性及径向位置的关联式,关联式的计算值与实验值吻合较好。     

分布器结构对气固鼓泡流化床内气相分布影响的数值模拟

根据双流体模型,利用计算流体力学软件Fluent 6.3,在布风板开孔率Φ=3.86%时,对6种布孔方式不同的流化床中气相的分布特性进行了数值模拟,得到了各布孔条件下气相分布规律。结果显示,均匀布孔流化床内产生大量的气泡,气泡分布不均且存在大片流化率很低的区域。在各不均匀布孔流化床中,大小孔间隔排布布风板流化床(E型布风板流化床)内产生的气泡相对较小且分散性较好,气相速度矢量分布较分散均一,流化效果最好。与均匀布孔流化床相比,E型布风板的流化床轴向气相压力脉动更小,径向等压线分布更平缓,表现出轴向和径向气相分布更均匀,对鼓泡流化床的优化设计最有参考价值。     

床层相含率对多孔颗粒液固和三相流化状态的影响

本文采用压力波动测量技术对Ｓｃｈｏｔｔ多孔玻璃颗粒在液固和三相流化床内不同床层相含率下的流化状态进行了实验研究。结果显示：这种颗粒在液固床中呈完全散式流化态。但在三相流化床中,其流化态可在一定的床层相含率和气速下转为聚式。文中将实验结果与现有的液固流态化状态判据作了比较,发现一些判据在可能定性地描述三相的情形,因而有可能将其扩展用于三相流化状态的判别。     

鼓泡塔中膜气体分布器的气含率研究

以空气－水体系和空气－1％（v）乙醇水溶液体系对核孔膜气体分布器研究了在鼓泡塔中气含率与表现气速间的关系，采用漂移通量模型进行分析，并与筛网分布器进行比较．结果表明，核孔膜气体分布器使器内流动状况更加均匀，气含率有大幅度地提高．     

环流反应器的气含率研究

在一个带有分离和扩大箱的气升式环流反应器中，气速为０－０．１４ｍ／ｓ，以空气水为体系，对上升管和下降管的气含率随操作气速和分离箱中静液高度的变化规律进行了研究，并对上升管气含率与操作气还进行了关联在。结果表明，上升管气含率随表现气速的增加而增加，与分离箱中静液高度无关。     

气升式内环流反应器的气含率分布

从动量衡算出发，通过合理简化，导出气升式内环流反应器中各区域局部气含率的计算公式，利用实验数据关联了式中的有关参数，最终得出各区域局部气含率估算式。结果与实验数据吻合良好。     

单段三相流化床反应器停留时间分布曲线研究

用ＮａＣｌ溶液作示踪剂测定单段三相流化床反应器停留时间分布曲线，并进行初步分析研究．     

外环流反应器中气含率与循环液速的研究

在外环流反应器中，研究了空气-水体系在不同的分离箱高度和不同的管径比（Dr／Dd）时，上升管内气含率与循环液速随操作气速的变化关系，结果表明，气含率与分高箱高度无关，循环液速随分离箱高度的增加而增大；管径比越大，上升管气含率越高；而且存在一个最佳管径比使循环液速达到最大值．     

气升柱式多相反应器的气含率及传质特性

研究了２×０．０５（ｍ）实验室气升柱式反应器，并分别对空柱和带静态混合器这两种情况进行了测试，得出了气含率和传质系数关联式     

多管气升式环流反应器的循环液速和气含率

在以空气-水为体系的多和气升式环流反应器中,分别研究了循环液速随操作气速、管径比(下降管直径/上升管直径)的变化规律;循环液速随操作气速的增加而增大,随管径比(下降管直径/上升管直径)的增大而减小,采取回归分析的方法建立了循环液速与操作气速和管径比的经验关联式,同时还研究了两个上升管气速以及不同管径比对气含率的影响,结果表明某一上升管气含率只随该管气速的增加而增加,而与另一上升管气速的变化关系不大,上升管气含率随管径比的增大而减小,并建立了气含率与操作气速和管径比的半经验关系式,用该式得出的上升管气含率的计算值和实验值的平均相对偏差为7.63%。     

气-液两相鼓泡塔反应器液体流速分布的实验研究

用示踪剂电子电极法对气-液两相鼓泡塔反应器液体的轴径向速度进行了测量。测试结果表明,塔中心处的液速最大,靠近塔壁处最小。且当表观气速增大,初始流体流动处于由均匀流型向过渡流型的转变,轴向液体速度在径向的梯度非常小;当表观气速继续增大,平均液体速度有明显的增加,轴向液体速度的径向分布呈线性关系,表明流体的流动进入非均匀流型;进一步增加表观气速,平均液体速度无明显增加。另外,应用3种不同结构的气体分布器考察了其对反应器中心线处轴向液体速度的影响。实验发现,环状气体分布器的反应器底部存在一个回流区。     

石灰石及盐类混合物在粉粒喷动床内的半干湿法脱硫

开发一种新型粉粒喷动床半干湿法脱硫过程。在这个过程中，喷动床为一个多相反应器。在喷动床中，二氧化硫与脱硫剂反应，脱除烟道气中的二氧化硫。实验采用石灰石作为脱硫剂，并考察操作条件对脱硫效率的影响。结果表明，脱硫效率受到几个因素的影响：钙硫比、饱和接近度、脱硫剂直径、粗粒子的静床层高度以及气体的表观流速。当石灰石粒径小于5μm、钙硫比大于1．5、饱和接近度为6℃时，脱硫效率可高于90％，而脱硫剂利用率超过60％。一些碱金属化合物可被用作提高脱硫效率和脱硫剂利用率的添加剂。实验结果表明：在喷动床烟道气脱硫过程中，添加氯化钠可显著提高脱硫效率。而且在脱硫浆料中，氯化钠与石灰石之比小于0．2时，脱硫效率随氯化钠浓度增加而增加。这个研究结果表明利用海水制备脱硫浆料成为可能。     

筛板充填浮选柱的气泡行为及其影响因素

设计并建立了一套筛板充填旋流微泡浮选柱试验研究系统,利用高速动态分析仪研究了清水-空气条件下筛板充填浮选柱内气泡的运动行为及充填筛板附近流体的流态,探讨了气体表观速度、开孔率、起泡剂用量及筛板充填层数对气泡直径大小的影响.结果表明:在筛板充填个数为6个,φ(起泡剂)为6.5×1-0 3,相同开孔率和表观气速时,气泡直径最大,而且气泡直径随表观气速的增加而增加.研究结果为充填浮选柱的设计提供了依据.     

射流浮选柱气泡发生器及其充气性能的研究

根据射流泵原理设计了一种浮选柱气泡发生器，并对其充气性能进行了试验，研究了气泡发生器结果参数、流体压力、负压与柱内含气率的关系；探讨了浮选过程中浮选药剂浓度、矿浆浓度变化对含气率的影响．结果表明：气泡发生器的射流面积比对含气率有较大影响，最佳面积比为6～10；含气率随压力增高而增加，压力升到一定程度后，含气率趋于平稳；当气泡发生器吸气室负压达到一定数值后，含气率也将趋于饱和；随起泡剂用量加大，含气率呈上升趋势；随矿浆浓度的增加，含气率则呈下降趋势．研究结果为射流浮选柱气泡发生器的设计和结构优化提供了依据。     

复合流化的烟气脱硫循环流化床气固相研究

针对常规循环流化床烟气脱硫技术中仍存在的问题,提出了复合流化的烟气脱硫循环流化床.在文丘里管内安装轴向叶片,形成了直流和旋流组合的流化方式,并采用试验和数值模拟相结合的方法研究了气固相冷态流动规律,与文丘里管直流流化的规律进行了比较.结果表明,这种非均匀布风的复合流化方式比直流流化方式提高了切向速度,增加了塔内颗粒的停留时间,提高了颗粒浓度,增强了湍流脉动,加强了横向的扩散与混合,有效改善了流场均匀性,而且流动更快地达到均匀分布,改善了脱硫塔内的流动.复合流化的烟气脱硫循环流化床技术是一项有应用前景的技术.     

鼓泡床中电石渣液相碳酸化反应流动特性表征

搭建了气液固鼓泡床实验系统,对碱性固体废弃物电石渣固定CO₂进行实验研究. 流动特性对鼓泡床反应器传质、产率和产品质量都有较大的影响. 通过压力脉动信号采集与分析,对实际反应体系CO₂-H₂O-电石渣的流动特性进行表征,给出重要参数液固比对三相反应流流动特性的影响机制. 结果表明:基于时间域的概率密度函数和自相关函数分析发现,在低气速0.062 m·s^-1下,增大液固比,压力脉动分布变化较小,但自相关分析可进一步揭示液固比的增大加大了气泡运动的不稳定性. 在气速0.102 m·s^-1下,液固比增大会加大压力脉动分布范围,且延迟时间增大,自相关性降低,表征床内流动表现出更多的随机性和混沌特征. 结合流动图像,液固比增大使大气泡容易聚并生成. 基于时频域的Hilbert-Huang变换分析,获得了时间-频率-幅度谱图. 低气速下,三相流运动频率高,幅值低,增大液固比后,三相流运动频率降低,幅值增大,揭示液固比增大后,三相流系统中高频的小气泡运动特性降低,大气泡聚并发生促进能量幅值增大,该结果为进一步研究流动对碳酸化反应影响机理奠定了基础.     

模拟尾流气泡幕中的气泡率及声速

文中通过对尾流气泡幕模型的分析与计算,利用伯努利方程计算出实验室模拟的气泡幕的气泡率,针对级联气泡生成装置内部压强、注水深度等参数进行分析,结果表明:在实验范围内,较大压强差会产生较大的气泡率,气泡幕中的声速随气泡率的增大而变慢.