气液固三相逆流化床内气泡行为的实验研究

应用自行开发的微电导探针技术,对气液固三相逆流化床内的气泡尺寸、气泡上升速度和气泡频率等气泡特性进行了系统研究,考察了床内气泡特性的轴径向分布规律及气液表观速度、液体黏度、固体加入量、颗粒密度及表面活性剂的加入等对气泡特性的影响规律。结果发现,随距离气体分布板的轴向距离增加或由床器壁向中心区域的距离增加,气泡大小和频率都增加,前者分布从窄变宽,后者相反。气泡上升速度与气泡大小的轴径向分布很相似。随固体加入量、颗粒密度增加或水中乙醇的加入,气泡大小和上升速度减小,气泡频率增加;随表观气速增加,三者都增加;随表观液速增加,气泡大小和频率增加,气泡上升速度减小;随液体黏度增加,气泡大小和上升速度增加,气泡频率减小。利用操作变量和流体物性对各气泡特性进行了关联。     

气液固三相逆流湍动床流体动力学特性的三维数值模拟

基于多相流欧拉模型,应用计算流体动力学(CFD)软件Fluent 6.3,数值模拟了轻颗粒流、液体间歇方式进料的三维气液固逆流三相湍动床的流体动力学特性,考察了床内颗粒的轴径向速度和固含率分布规律。模拟发现:床内颗粒流化时存在颗粒的汇集行为;颗粒由床中心向壁面运动,中心附近颗粒径向速度大,壁面附近颗粒径向速度小;颗粒轴向速度分布不均匀,呈"两头小中间大"的趋势;固含率壁面附近高,中心附近低,并随轴向高度增加而减小;床内平均固含率随表观气速或液体黏度的增加而减小。     

气液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在气液固循环流化床(GLSCFB)内,以空气、水和玻璃珠为气液固流化介质,利用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,在室温常压条件下,采用欧拉模型系统研究了预分布器结构、液速对反应器内固体径向速度分布和液相湍动能的影响。计算结果表明,在预分布器附近,液相湍流动能随表观液体速度增大而明显增大;预分布器可以有效地改善固体颗粒径向速度分布的不均匀性,变孔径分布器效果最好;低表观液速下,颗粒径向分布的计算值与实验值吻合良好,随液速增大误差增大。通过实验值与计算值的比较,证实了数值模型的可靠性。     

外环流反应器的流动与局部传质特性研究

用空气 -水体系 ,表观气速在 0～ 0 .1 1m/s范围内 ,上升管内径为 0 .0 9m、下降管内径为 0 .0 5m、高为 1 .2m的外环流反应器 ,对上升管、下降管和气液分离箱的体积传质系数、气含率与循环液速进行了实验研究。体积传质系数用物理法测定 ,数据用矩分析法处理 ;气含率采用静压差法测量 ;循环液速采用脉冲示踪技术测定。结果表明 ,表观气速小于 0 .0 8m/s时 ,上升管和下降管的体积传质系数随表观气速上升较快 ,且较分离箱的体积传质系数高出近 40 % ,而当表观气速大于 0 .0 8m/s时 ,下降管和气液分离箱的体积传质系数出现极值而后下降。表观气速在 0～ 0 .0 87m/s内 ,进一步测定了气含率与循环液速随表观气速增加而变化的规律 ,得出气含率与循环液速随表观气速的增加而增加的结论。将体积传质系数、气含率和循环液速与表观气速的数据按幂函数关联后 ,计算值与实验值符合较好     

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．     

高长径比气升式环流反应器的流体动力学模型

在高长径比(H/D=22.2)气升式环流反应器中,依据能量平衡原理及漂流通量模型,考虑到导流筒中由于固体颗粒的加入而引起的液固两相间的能量损失,提出液固能量损失系数Cf,并给出Cf的测量方法,建立上升区循环液速的预测模型.以空气-水-石英砂为物系,研究气含率、固含率、循环液速随表观气速的变化规律,将循环液速的预测值与实验值进行比较.结果表明:表观气速在1.32~4.45 cm/s范围内时,气含率随表观气速的增大而增大;固含率与表观气速的关系不大,固体颗粒含量越多固含率越大;循环液速随表观气速的增加而增大,随着固体含量的增加而减小,并随粒径的增大而减小.     

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。     

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。     

吹脱法处理高浓度氨氮废水的气液传质特性

体积传质系数由气液传质过程中传质的量所决定,且直接反映了吹脱塔的传质能力。在鲍尔环填料吹脱塔中考察了空气吹脱高浓度氨氮废水的气液传质特性,理论计算了吹脱过程中的体积传质系数,实验研究了空气流量、进水流量、进水pH值、温度等因素对体积传质系数和氨氮去除率的影响。结果表明:在废水pH为11,温度为60℃,空气流量60 m~3·h~(-1),进水流量40 L·h~(-1)的条件下,氨氮去除率较高,为85.06%;而体积传质系数的变化规律为:随空气流量、进水流量以及温度的升高而增加,随进水pH值的升高先增加,pH值升至11后几乎不再增加。     

气升式环流反应器的流体动力学模型

用空气-水体系,在下降管直径和上升管直径分别为0.03m和0.09m,反应器的总高度为1.3m的气升式环流反应器中对气含率和流体循环速度进行了实验研究,总结了液体速度和气含率随表观气速的变化规律;根据动量平衡原理和漂流通量模型建立了气升式环流反应器中液体循环速度和气含率间的理论关系式,给出了各局部阻力损失系数的计算方法,并对这些阻力损失系数和分布参数进行了计算,实验结果表明,气速小于0.065m*s-1时,气含率与下降管液体速度随气速的增加明显增加,在实验气速范围内,总阻力损失系数与气速无关,其值为3.75.模型计算表明,循环液速和气含率的预测值与实测值的平均相对误差分别为3.6%和0.29%.     

多相机械搅拌气升式环流反应器的气—液传质

由空气－水－玻璃珠（ρ－２６３０ｋｇ／ｍ＾３,ｄｐ＝２５μｍ）构成三相体系,在内置机械搅拌浆的内循环顺中进行实验。实验条件：表现气速Ｕｇ０．５－１９．０ｃｍ／ｓ,固含量ε,１％、２％、４％质量分数）、搅拌速桨速度为０－１２００ｒ／ｍｉｎ。结果表明总体积传质系数ＫＬａ随气体表观气速和搅拌速度增加而增加。总能量耗散速率同时受通气能量耗散速率与搅拌机械能量耗散速率的影响。搅拌转速一定时,搅拌机机械能量耗     

非牛顿流体在气升式反应器中的流动特性

以非牛顿型流体在气升式内环流反应器中流动性特性为研究对象，考察了在气－液－固三相体系中气信心经和液体循环速度随不同的表观气速固体颗粒粒径和浓度、设备结构尺寸的变化规律。对实验数据进行回归处理得到气含率和循环速度的经验关联式，并对非牛顿型流体和牛顿型流体在同一反应器中中的流动特性作了比较。     

液固循环流化床预分布器附近流体动力学的数值研究

在液固循环流化床(LSCFB)内,分别以水、玻璃珠为液相和固相,应用2种不同结构的分布器,在室温常压下,考察了分布器结构对预分布器区及换热管内流体动力学的影响。利用商用计算流体力学(CFD)软件Fluent 6.2,选用欧拉模型(Eulerian),系统研究了不同分布器结构和不同表观液速对换热器的预分布器区固体颗粒和局部液体速度径向分布的影响。模拟结果表明:应用变孔径预分布器与均匀孔径预分布器相比,变孔径预分布器能更好地改善固体颗粒和局部液体径向速度分布的均匀性;在低表观液速下,固含率径向分布的计算值与实验值吻合良好,误差随表观液速增大而增大。     

载体内循环膜分离反应器的水力学性质及气液传质特性研究

通过清水实验考察了载体内循环膜分离反应器的水力学性质及气液传质性能.结果表明,在固相含率为2%～8%、液流量为0～16L/h时,反应器达到循环流态化需要的临界气速为6.2～7.7 m/h;投加载体后,气相含率和氧传质系数随着气速的增加而增大,随着固相含率的增加而减小,在固相含率为0～6%、液流量为5.3 L/h、气速为7.5～30.1 m/h时,反应器的气相含率介于0.65%～3.5%之间,氧传质系数在8.32～28.0 h~(-1)之间变化;循环时间和混合时间都随着气速及固相含率的增加而减小,在固相含率为0～6%、液流量为5.3 L/h、气速为3.8～22.6 m/h时,循环时间为2.9-34 s,混合时间为10.2～41.9s.     

碳化反应器气含率的研究

对用于处理低品位铝土矿和赤泥的"钙化-碳化法"中碳化过程进行研究。通过基于相似原理建立的水模型实验,在空气-水-玻璃珠体系中,采用压差法考察了表观气速、表观液速以及液固比对气含率的影响。结果表明:反应器内气含率随表观气速以及液固比的增大而增大,而与表观液速成反比,且表观液速对气含率的影响远小于表观气速。     

射流柱气液传质数模研究和扩散系数测定

用射流柱作为测量气体在液相中扩散系数和传质通量的实验装置,由对流扩散方程及运动方程和相应的边界条件作为射流柱传质过程的方程组。在若干假设下,解该偏微分方程组,可导出射流液柱内的浓度分布方程。引入混合浓度C_m概念后,可得到求扩散系数的方程。 以CO_2-H_20体系为例,用该模型进行数学处理,得到了25℃时CO_2在水中的扩散系数,其值为1.968×10~(-5)(cm_2/s),与文献值相符。由浓度分布方程。导出了求解气液平均传质通量的表达式,也可得到相应的传质系数表达式。通过划算并与实验值相比较,偏差为1.66％;而所得的传质系数与按渗透模型划计算值比较,偏差为1.35％。因而证明了传质数模的可靠性。     

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。     

以焦末为载体的生物流化床流体力学与传质性能研究

为考察自制以焦末为载体的生物流化床水力学与传质性能,研究了不同流化料焦末量、表观气速、表观液速对床层压降、气含率以及体积氧传质系数KL a的影响.结果表明:随着表观液速的增加,床型依次分为固定床、膨胀床、传统流化床和循环流化床.在传统流化床区域,床层压降最大且基本保持不变.气含率随着流化料焦末量的增加而增大,随表观液速的增加而减小,随表观气速增大呈指数增大.在实验范围内,气含率与表观气速的拟合方程为ε=2.60U0.88.KL a随着流化料焦末量的增加先增大后减少,随着表观气速的增加而增大.     

操作参数对膜接触器捕集ＣＯ２性能的影响及优化研究

在膜接触器实验装置上,研究了一乙醇胺（MEA）溶液捕集混合气中CO2的操作性能,考察了气液流速、吸收剂和混合气的浓度等因素对出口气相CO2摩尔分数y（CO2）和总传质系数的影响,采用正交实验方法优化操作条件,确定最佳操作方案.结果表明：y（CO2）随液速增大而减小,随气速增大而增大;总传质系数随流速增大而增大,气速的增大对总传质系数影响不明显;吸收剂浓度增大,混合气CO2浓度增大,总传质系数增大;正交试验得出最佳操作条件为液速70mL·min^-1、气速0.6L·min^-1、MEA浓度2.0mol·L^-1和y（CO2）为10%,此时总传质系数为2.86×10^-4m·s^-1.     

气相Ｆ 因子对规整填料内液膜流动的影响

采用ＣＦＤ数值模拟方法研究规整填料内液相参数改变时气相Ｆ 因子对气液两相流体动力 学的影响,建立基于流体力学软件ＦＬＵＥＮＴ并与Ｎａｖｉｅｒ－Ｓｔｏｋｅｓ方程和ＶＯＦ方法相结合的二维 模型,湍流结构模拟采用ＲＮＧ　Ｋ－ε 模型．对Ｍｅｌｌａｐａｋ　２５０Ｙ型金属板波纹填料在不同液相流量和 表面张力下气相Ｆ 因子对液膜流体动力学的影响进行模拟分析,并与文献实验结果对比验证．结 果表明：不同液相参数下,受气相Ｆ 因子的影响,液膜逐渐由稳定流动变为液滴;持液量随流量的 增大而增加,随表面张力的增加先增大后减小;当流量超过临界值时,有效传质面积突然增大,而有 效传质面积随表面张力的增加而持续增大;受气相Ｆ 因子和液相参数的影响,速度分布Ｖｙ 存在临 界值,当液相参数大于临界值时Ｖｙ 波动较大,液面变化较大．