声波测量在搅拌釜中固体颗粒临界悬浮转速测定的应用

基于声发射测量技术,结合声信号的频谱分析、小波分解和R/S分析,获得了代表颗粒运动的特征信号频段（d₁、d₂频段）。同时,根据声波特征信号频段能量随搅拌转速的规律性变化,以固体颗粒碰撞壁面产生信号高频区域的声能量分率值为特征参数,提出了搅拌釜临界悬浮转速的测量判据,即声能量分率快速减少并开始趋于稳定时所对应的搅拌转速为临界悬浮转速。以水-玻璃珠体系为例,与目测法相比,声波法测量值的平均相对误差为3.51%,具有较高的精度。利用经典的Zweitering临界悬浮转速计算公式对声波法测得的实验数据进行拟合,计算值与测量值之间的平均相对误差为3.17%,表明公式对于临界悬浮转速的计算具有较高的准确性。由此获得了一种快速、准确、安全的搅拌釜反应器临界悬浮转速测量技术,有利于工业生产流程的优化和控制。     

利用声发射技术测量搅拌釜的淤浆悬浮高度

根据颗粒运动碰撞搅拌釜壁面产生声波的机理,结合声信号的频谱分析、小波分解和R/S分析,获得了代表颗粒运动的特征信号频段（d1、d2频段）。同时,基于声波特征信号频段能量沿搅拌釜轴向的规律性变化,提出了声波法测量搅拌釜淤浆悬浮高度的判据,即当声波特征信号频段能量或声波特征信号频段能量比出现阶跃性变化时的高度为淤浆悬浮高度。以水-玻璃珠体系为例,研究发现,无论是盘式涡轮还是桨式叶轮的搅拌桨,基于声信号测定淤浆悬浮高度的判据都能较好地得到验证,与目测法相比,其平均相对误差小于10 %,具有较高的精度。由此,获得了一种简单快捷、灵敏准确、非侵入式的搅拌釜淤浆悬浮高度测量技术,能够实现淤浆悬浮高度的实时监控。     

基于Hilbert-Huang变换的搅拌釜临界悬浮转速的声发射测量

基于声发射测量技术,结合Hilbert-Huang变换（HHT）,分析搅拌釜壁声发射信号,获得了代表浆液运动的特征频段(20～230 kHz),以特征频段对声信号进行重构。同时,以重构信号能量为特征参数,根据其随搅拌转速的规律性变化,提出了搅拌釜临界悬浮转速的测量判据,即重构信号能量由上升转向平稳时所对应的搅拌转速为临界悬浮转速。与目测法相比,该方法平均相对误差为3.83%,具有较高的精度。进一步,发现外循环加强了搅拌釜内轴向流动,有利于固体悬浮,从而使临界分散转速变小,并建立了外循环搅拌釜临界悬浮转速的预测关联式,平均相对误差为5.78%。由此获得了一种快速、准确、安全的临界悬浮转速的测量技术,有利于工业生产流程的优化和控制。     

声波的多尺度分解与搅拌釜中浆液浓度的测量

利用声发射检测技术,根据固体和液体碰撞壁面产生不同频率的声发射信号的机理,结合小波分析,建立了搅拌釜中浆液浓度的预测模型,模型可以定量描述特征频段的声能量值随浆液浓度和搅拌转速的变化规律.以水-沙子体系为例,分别考察了浆液浓度为0～0.4 g·ml^-1、搅拌转速为350～550 r·min^-1条件下的声发射信号.实验发现,在完全悬浮的条件下,将声发射信号在0～30 kHz频率范围内作8尺度小波分解,第4、5、6等3个频段的声发射信号的能量值之和随浆液浓度的增加线性增加,随转速的增加呈三次方关系增加.而浆液浓度预测模型的计算值与实验值之间的平均相对误差为7.62%.研究表明,声发射检测技术能快速、准确地实现浆液浓度的在线检测.     

填料塔液泛的声发射测量

利用声发射技术采集填料塔在不同操作状态下壁面处的声发射信号,结合标准差分析、频谱分析和小波分析研究填料塔在不同操作状态时的声发射信号特征,提出填料塔液泛气速的声发射测量判据。以空气-水体系为例考察不同液体流量下的液泛气速,发现声发射信号标准差对液泛气速的预测值与压降法的预测值接近。比较不同操作条件下的声发射信号的功率谱,发现填料塔发生液泛时功率密度最大的峰从50 kHz 和60 kHz 转移到在25 kHz附近;进一步将声发射信号在0~300 kHz 频率范围内做7 尺度小波分解,当气速到达液泛气速时特征信号频段G₁(d₄、d₅)的声发射信号能量分率迅速增大。G₁尺度声发射信号能量分率对液泛气速的预测值与压降法的预测值接近。声发射技术作为一种非侵入式的检测手段,能够实现液泛的实时监控,具有良好的应用前景。     

液-固混合悬浊液的压力雾化（Ⅱ）实验与结果

研究了混合液压力、固体质量分数、固体微粒直径、微粒密度对雾滴的体积-表面积直径（d₃₂）的影响.在实验中采用三维激光相位多普勒LDV/APV测试系统测定了最大概率分布的雾滴直径（d₃₂）,使用高速摄像仪记录了雾化的过程.研究发现混合液的压力和固体微粒密度对雾滴直径（d₃₂）的影响呈非单调性,雾滴直径（d₃₂）随其增大先减小、再增加;而雾滴直径随固体微粒的直径、混合液固体质量分数的增加而增大.实验结果与数学模型能较好地吻合,可为工业性设计提供理论依据.     

半椭圆管盘式涡轮搅拌桨气-液分散特性

在直径为0.476 m的椭圆底搅拌槽中,采用半椭圆管盘式涡轮桨,研究桨径与槽径比D/T变化(分别为0.28, 0.33, 0.4及0.5)对气液两相体系中临界分散、通气功率和气含率的影响. 结果表明,对于D/T较小的搅拌桨,采用由载气到气泛测得的泛点比气泛到载气测得的泛点明显滞后,但随D/T增大泛点滞后现象消失;在相同通气量下,D/T对相对功率需求(Pg/P0)的影响不大;功率消耗相同时,低通气量时气含率随D/T增大略有增大,但高通气量时恰好相反. 研究结果及泛点、通气功率、气含率关联式对工业气液搅拌反应器设计操作具有参考价值.     

氮气-液体石蜡混合液中搅拌功率的实验研究

在容积1000mL直径10．4cm的透明玻璃槽中,在通气速率0-1.6L／min、挡板高度1cm-10cm、搅拌桨高度2cm～9cm、搅拌转速100～1300rpm、挡板1～7个的范围内,研究了N2-液体石蜡混合系统中搅拌功率的变化规律。分析了搅拌功率随挡板提升而单调减小,随通气量增加而降-升-稳,随搅拌桨提升而升-稳-降,随搅拌转速增加而升-稳-降-升,髓挡板增多而升-稳-降的原因。指出了底部通气会对下排液搅拌桨增加轴承摩擦功耗,搅抖功率随通气量的增减取决于通气量减小混合液粘度密度效应和增加摩擦功耗效应的消长。指出了在搅拌转速增加过程中,会出现气液混合体系粘度密度急剧减小导致搅拌功耗急剧减小的转速区域,当桔度和密度降到下限后,随转速增加,搅拌功率又重新急剧增加。挡板个数的确定,以搅拌形成的环向和径向主流能进入挡扳间距,能产生较强的轴向流和折流为准。     

聚酯终缩聚釜液位波动的原因及对策

从生产实践出发,深入分析和探讨了聚酯终缩聚釜液位波动的原因:包括终缩聚釜液位控制阀故障或动作滞后,液位测量系统故障或控制器故障,搅拌故障或转速波动,相关工艺参数发生波动等。找到了控制和预防终缩聚釜液位波动的关键措施。     

丙烯聚合卧式搅拌床反应器中持料量的检测

利用单点声发射检测技术,根据颗粒撞击壁面产生声信号的机理,建立了卧式搅拌床反应器内持料量的预测模型,该模型可以定量描述单点声能量随床层持料量的变化规律.在搅拌转速、吹气量等条件保持不变时,以空气-聚丙烯颗粒体系为例,在冷模装置中考察了床层持料量在11.5～23 kg条件下单点声发射信号的变化情况.实验发现,单点声信号能...     

氨基酸离子液体-MDEA混合水溶液的CO2吸收性能

为改善N-甲基二乙醇胺(MDEA)水溶液对CO₂气体的吸收性能,选择了四甲基铵甘氨酸(［N₁₁₁₁］［Gly］)、四乙基铵甘氨酸(［N₂₂₂₂］［Gly］)、四甲基铵赖氨酸(［N₁₁₁₁］［Lys］)、四乙基铵赖氨酸(［N₂₂₂₂］［Lys］)4种功能性离子液体作为活化剂与其复配组成新型CO₂吸收剂。用恒定容积法考察了总质量分数为30%的混合溶液吸收CO₂的性能,分析了离子液体在水溶液中与MDEA通过质子传递相互促进吸收CO₂的机理。实验结果显示离子液体能够显著提高MDEA水溶液吸收CO₂的速率,且吸收速率随着添加量的增加而提高。在本文所用的几种混合吸收剂中,阴离子为赖氨酸的离子液体混合吸收剂具有较高的吸收负荷;而［N₁₁₁₁］［Gly］-MDEA混合溶液对CO₂的初期吸收速率最快,同时［N_1111^］［Gly］-MDEA混合吸收剂的再生效率高于其他离子液体混合吸收剂,达到98%。     

O2/CO2气氛煤焦的燃烧及其孔隙结构变化

采用热力工况与实际煤粉炉相近的沉降炉实验装置,制备了不同环境气氛下（O₂/N₂及O₂/CO₂气氛）、不同燃尽率的煤焦试样,并采用低温氮吸附仪和扫描电子显微镜测定了其孔隙结构和表面形貌。结果表明,在相同的操作条件下,相同O₂浓度的O₂/CO₂气氛下煤焦的燃烧速率较慢、燃尽率较低,各试样的孔比表面积和比孔容积均较小。两种气氛下燃尽过程孔结构参数（SBET和VBJH）均呈减小趋势,且在孔径变化较明显的区域内（<5 nm）在CO₂气氛下煤焦的孔径分布较小且与煤种相关。SEM图像显示CO₂气氛下的煤焦表面致密,孔隙较少,其定性结果与N₂吸附法的定量测量结果吻合较好。     

基于吸引子比较法的卧式搅拌床反应器声发射故障诊断

在卧式搅拌床反应器丙烯聚合工艺中,结块是严重影响装置长期稳定运行和产品质量的隐患之一。本文以时域分析的角度,提出了一种基于吸引子比较法的声发射结块检测技术。该方法通过比较当前状态与正常状态的声发射信号,并借助统计量S值对两个时间序列的分布进行检验,从而判断两者是否由同一机理产生。当S<3时,则表明当前状态为正常;当S>3时,则表明反应器内有95%的可能性发生了结块。冷模实验结果表明,在合理选择传感器位置的前提下,通过对原始声发射信号进行消噪、归一化等预处理后,吸引子比较法能够灵敏地检测出卧式搅拌床反应器内粒径分布的细微变化,继而预警结块的发生。     

Acoustic emission detection of slag performance in coal gasifiers

This work first investigated the detection of slags, slag pool liquid level, and slag accumulation height in laboratory scale based on acoustic emission (AE) detection, and further tried the feasibility of this method in an industrial scale coal gasifier. Results show that the energy and variance of acoustic signals can realize the accurate detection of large slag (criterion: E > 1.5E₀, S > 1.2S₀), and the average relative error is only 0.28%. The acoustic energy in the frequency range of 20–40 kHz is defined as the characteristic energy, which can realize the accurate detection of slag accumulation height and slag pool liquid level, and the average relative error is only 3.94%. Furthermore, AE detection also realize accurate detection of large slag in an industrial scale gasifier and the acoustic signals at slag screen can be used to realize the early warning of the slag collapse (5 h earlier).     

Investigation of feedpipe backmixing in an agitated vessel

Feedpipe backmixing in an agitated vessel was investigated using a newly developed conductivity technique. By this technique, the onset of feedpipe backmixing could be detected and the penetration depth of the vessel fluid into a feedpipe was determined. For a given feedpipe flowrate. critical agitator speeds to eliminate feedpipe backmixing were determined using Rushton six-bladcd disk turbine impeller (6BD) and high efficiency, axial-flow type 3-bladed impeller (HE-3) of 8.89 and 12.70 cm diameters in 11.2 liter reactor. The ratio of the feedpipe velocity to the critical agitator speed (v _f /v _i ) was determined as a function of feedpipe Reynolds number (N _R,T ). The conductivity technique was successful either in the laminar regime, the transitional regime, or in the turbulent regime in the feedpipe.     

O2/N2、O2/CO2和O2/CO2/NO气氛下煤粉燃烧NOx排放特性

利用滴管炉研究了O₂/N₂、O₂/CO₂和O₂/CO₂/NO气氛下煤燃烧过程中NO_x的排放特性。实验结果表明,在O₂/N₂和O₂/CO₂气氛下,高温或高O₂浓度均使NO排放量增加。O₂/CO₂气氛下NO排放量比O₂/N₂气氛下NO排放量低大约30%～40%。在O₂/CO₂/NO气氛下,温度不同时,O₂浓度变化对NO排放量的影响规律不同,对循环NO降解的影响规律也不同。高温不利于循环NO降解。随停留时间的延长NO排放量出现两个峰值。     

Flow Instabilities Associated With Impeller Clearance Changes In Stirred Vessels

Flow instabilities associated with changes in the clearance (C) of a Rushton impeller from the bottom of a stirred vessel of diameter T?=?294?mm were studied experimentally with laser Doppler anemometry. It is shown that for C/T?=?0.17–0.18 flow changes from a double- to a single-loop pattern occur randomly. The transition from one regime to the other is characterized by periodic oscillations at a frequency (f) related to the impeller speed (N) by f/N?=?0.135. The lifetimes of the stable and unstable patterns were found to be affected by fluid density and viscosity as well as clearance. The implications of the results for both mixing processes in stirred vessels and related predictions of the flows are discussed.     

多重响应壳聚糖微凝胶的制备及溶胀性

采用无皂乳液聚合法制备聚(N-异丙基丙烯酰胺)/壳聚糖微凝胶(PNIPAM/CS),透射电镜和动态光散射研究了微凝胶外貌形态及刺激响应性。结果显示,微凝胶颗粒呈球形,具有核、壳结构形态。加入壳聚糖对PNIPAM的体积相转变温度(VPTT)有影响,微凝胶VPTT随壳聚糖用量的增加向高温迁移,此结果与示差量热法(DSC)测定一致。不同pH条件下微凝胶粒径变化表明,颗粒直径随pH增大逐渐减小,至碱性又增大,显示明显的pH敏感性;相应颗粒Zeta电位逐渐减小,接近中性达到等电点,至碱性反转为负值,这一变化能对微凝胶pH敏感性进行合理解释。     

迎头色谱法测定人参皂苷Rg1和Re的吸附量

制备色谱分离条件优化的基础是吸附等温线的测定及保留时间的预测。本文以人参皂甙Rg₁、Re为研究对象，用色谱单柱制备了人参粗粉中的人参皂甙Rg₁、Re,以迎头法测定了人参皂甙Rg₁、Re在C₁₈球形固定相中的吸附等温线，在竞争Langmuir模型基础上确定了吸附参数G和b，并应用非线性色谱理论的结果预测了人参皂甙Re的保留时间，上述结果与实验值进行了比较，平均相对误差为3.68%。在实验中发现了运用竞争Langmuir模型进行拟合的一些问题并进行了讨论。