分形理论分析填料塔内件的发展

综述了乱堆填料、规整填料和气液分布装置的发展概况,应用分形理论分析填料的几何结构对气液传质的影响,并提出了今后填料塔研究的方向.     

填料旋转塔流体力学性能研究

在内径为300mm填料塔中,填料随搅拌轴转动,用空气—水系统对30mm球形填料的流体力学性能进行了研究,得出填料的转速对压降、静持液量、动持液量的影响。结果表明:填科转动与否对压降、静持液量、动持液量有影响,但填料转速的大小对压降、静持液量、动持液量无明显影响。     

丝网波纹填料塔液泛水力学特征

在炼油、石油化工、精细化厂、食品及医药等部门,塔器均属量大面广的重要单元设备,其投资-般占投资总额的20%左右,有些甚至高达50%,塔器广泛应用于蒸馏、吸收、萃取、洗涤、传热等单元操作中。因此塔器的研究一直受到国内外学者普遍关注。由于规整填料塔具有效率高、压降低、放大效应不明显等优点,使其应用越来越广泛^[1-2]。同时填料塔也是过程工业中能量消耗最大的单元操作之一。在设计填料塔时,一般按液泛气速的60%~70%确定载点气速,按液泛气速的50%~60%确定操作气速。尤其在工业实际应用中,大部分操作都是依据长期积累的操作经验使填料塔工作在所谓的"最优化"操作状态,因此填料塔的操作状态都比较保守,目的都是为了避免塔器在长周期运行过程中发生液泛而停产,给企业带来经济损失。液泛现象一直以来都是制约填料塔设计和提高填料塔能量利用率的瓶颈问题,所以关于预测控制填料塔液泛性能的研究是填料塔优化节能研究的关键^[3-4]。只要能对填料塔的操作状态进行实时监控,根据填料塔工作监控的特征参数,可以实时和及时地调整填料塔的操作性能,从而避免填料塔发生液泛,同时根据工艺和生产的需要实时改变填料塔的操作性能,使得填料塔工作在最优化的状态,也符合节能减排的目的。有关填料塔液泛水力学方面的研究已经有很长一段时间。早期的很多研究者都是从散堆填料的研究推广到规整填料的研究,Sherwood等^[5-6]在测定填料塔水力学压降实验的基础上,讨论了填料塔的载液和液泛现象,并提出了压降通用关联图(GDPC)。Eckert等^[7-9]得到了不同填料类型填料塔水力学压降液泛曲线图。Kuzniewska-Lach^[10]以量纲1方法对填料塔流体物性和填料几何参数进行了分析,提出了基于填料类型的泛点预测。Ondracek等^[11]通过填料塔气体或液体入口速度周期性波动操作,进行了液泛滞后效应的实验研究,对工业塔操作更接近液泛点有一定的指导作用。根据上面的这些研究,分析预测填料塔液泛特征的规律,需要从不同方面进行深入的研究。本文以空气和水为实验介质,研究了规整填料塔在各个操作阶段的水力学特征及区别,得到了填料塔液泛水力学压降离散特征分布规律和压降频率分布规律,为预测控制填料塔液泛现象提供了指导。     

碳化硅规整填料的性能实验研究

为了研究新型多孔碳化硅规整填料的分离性能,文中对碳化硅规整填料进行了流体力学实验和传质实验。为了进一步提高碳化硅规整填料的传质性能,实验用硅酸钠溶液对碳化硅规整填料进行了表面改性处理,提高了填料表面的润湿性。实验结果表明:碳化硅规整填料具有较低的压降,较小的持液量,其理论板数可达到5块板以上,说明碳化硅规整填料是一种新型高效规整填料。同时获得了该填料的填料压降、泛点气速、持液量等流体力学性能数据,及填料层压降和液泛气速的关联式。     

填料特性对鼓泡填料萃取塔性能影响

填料的结构与表面性能对鼓泡填料萃取塔性能有直接影响。利用空气 煤油 (苯甲酸 ) 水体系 ,测定了未装填料和分别装填板波填料、丝网填料、压延孔环填料的鼓泡萃取塔水力学性能和传质性能。实验表明 ,对未装填料和装有填料的萃取塔 ,气相搅拌都可以显著提高液液两相的接触与传质性能 ;液泛速度随表观气速的增大而下降 ;流道设计合理的规整填料传质性能明显高于散装填料 ;表面光滑的填料分散相滞存率低 ,因而液泛速度较高 ;填料的作用有利于降低轴向返混 ,明显提高萃取塔传质性能。     

一种用于液液萃取的网架规整填料

通过一种新型网架规整填料与Φ12mm的鲍尔环填料的萃取对比试验,测定了该填料和Φ12mm的鲍尔环填料在不同操作条件下的表观传质单元高度,论述了该填料在液液萃取应用上的高效性,并对其工业化应用进行了展望。     

金属网波填料研究——流体动力学特性

本文提出了金属网波填料的干填料层压力降、湿填料层压力降、液泛速度计算式,并确认Eckert图在网波填料液泛速度估算中亦适用。     

测定旋转填料床持液量的一种新方法

介绍了一种在线测定旋转填料床持液量的方法和装置,填料持液量以闭合电路中欧姆电阻的阻值体现。考察了不同液体流量、转子转速、液体黏度和气体流量时错流旋转填料床的持液量。结果表明,持液量随液体流量和黏度的增大而增大,随转速增大而减小,气体流量影响不明显。与传统填料塔比较,旋转填料床负荷小、相间接触面积大,强化了气液传质过程。使用量纲分析法对试验数据进行非线性回归得到关于持液量的关联式,此式较好地吻合了试验数据。     

规整填料塔的设计计算模型

针对规整填料塔的特点和近年来的研究进展 ,分析了规整填料内的流体力学和相间传质行为 ,并对规整填料塔内压力降、液泛及气液传质设计计算模型进行比较 ,同时指出了高压填料塔设计计算中应注意的问题。     

泡沫铝规整填料的实验研究

为了考察新型多孔金属填料的性能,对泡沫铝填料进行流体力学和传质实验研究,获得了该填料的填料压降、泛点气速、持液量等流体力学性能数据及填料层压降和液泛气速的关联式,传质实验结果显示:泡沫铝规整填料的理论板数可以达到10块以上,说明泡沫铝填料是一种新型高效规整填料。     

粗骨料颗粒堆积简化计算模型的研究

提出了一种粗骨料颗粒堆积简化计算模型。此模型将粗骨料颗粒特征化为椭圆形颗粒,利用定量体视学原理采集粗骨料颗粒的形状特征参数,建立了骨料颗粒的堆积法则,设计了可以快速计算其堆积密度的计算方法,得到了粗骨料实际堆积密度PR与虚拟堆积密度PV的修正公式PR=0.896PV＋8.697。经验证,修正后的虚拟堆积密度与实际堆积密度的平均相对误差仅为0.32%,准确度较高。可利用此模型计算出的骨料堆积空隙率,进行混凝土配合比设计。     

工艺参数对沉降斑影响的实验研究

采用实验方法考察工艺参数对沉降斑的影响。基于一个带凸台的平板模具,采用L27(313)正交矩阵进行实验,研究了几何尺寸、熔体温度、注射时间、保压压力及保压时间对厚度突变处沉降斑形成的影响,同时还考虑了熔体温度和注射时间以及保压压力和注射时间之间的交互作用影响;通过性噪比分析和F检验优化成型工艺条件并对工艺参数的影响进行显著性分析。结果表明,对于厚度突变的平板制品,厚度突变的程度对其沉降斑形成的影响最大,其次为熔体温度,保压压力,保压时间等;采取减小厚度变化,降低熔体温度或增加保压压力和保压时间等措施,可以减小厚度突变处沉降斑,从而减少其对外观质量的影响;因素之间的交互作用对制品沉降斑的形成有一定的影响,熔体温度B和注射时间C之间的交互作用影响较为明显,而保压压力D和注射时间C之间的交互作用对该质量指标的影响最小,可以并入误差。     

磁化处理对溶液在聚丙烯填料表面润湿性能的影响

研究了磁化处理对溶液在聚丙烯填料表面润湿性能的影响。研究结果表明 ,经磁化处理后 ,溶液在聚丙烯填料表面的接触角随着磁感应强度的增强而下降 ,即磁化处理能够改变溶液在聚丙烯填料表面的润湿性能。定量计算表明 ,磁化处理后 ,醇类水溶液在聚丙烯填料表面的润湿性能可提高 2 0 %以上。通过对实验数据的回归 ,得出了接触角θ的关联式 ,该研究结果对聚丙烯填料的工程应用具有参考价值     

板网波纹填料的研究

本文根据传质理论,综合了丝网填料与板波填料的优点,研制出一种“板网波纹填料”,这种填料由金属薄板经冲切拉伸成金属板网,然后压制成波纹填料。我们观察了液体在板网表面的成膜情况,测定了其流体力学与传质性能。结果表明,板网填料具有重量轻、压降低、效率高的优点。用其代替丝网填料时,投资可降低25％。     

Particle packing simulations based on Newtonian mechanics

A program to simulate the packing of round particles was made in the course of this work. The theoretical packing of the particles was studied in 3-dimensional situations with the program. The effects of friction, elasticity, size and spring co-efficient on packing were examined. It was observed that increased friction caused decreased packing density. Elasticity had a minor effect on the density, while the spring constant defining the interactions between particles had a minimal effect.     

Mass transfer area in a multi-stage high-speed disperser with split packing

In this study, the mean droplet diameter in the cavity zone and the total mass transfer area of a multi-stage highspeed disperser(HSD) reactor with different packing combinations were measured and evaluated. The effects of rotational speed and packing radius, as well as the packing ring radius and numbers, on the mean droplet diameter and the total mass transfer area were evaluated. A model was established to calculate the mass transfer area in the cavity zone in the HSD reactor, and it was found that the packings contribute 61%–82% of the total mass transfer area. A correlation for predicting the mass transfer area in the packing zone was regressed by the dimensionless analysis method. An enhancement factor based on the mass transfer area in the packing zone was proposed to evaluate the effect of packing combination on mass transfer area. Two optimum packing combinations were proposed in consideration of the mean droplet diameter and the enhancement factor.     

无油润滑填料密封的改进

无油润滑密封填料塞入填料函后受到压盖的压力,但是靠近压盖远端的填料受到的压力比填料压盖近端小,导致填料轴向和径向受力小,变形量小,引起泄漏.如果把压盖螺栓过力拧紧,会导致填料变形过大,轴受到的力过大,产生大量的摩擦热并加剧轴的磨损.本文从材料成分配比和填料环结构两方面入手,改进填料密封.经过实验表面,这种材料和结构大大提高了密封效果.     

填料对水平管中甲醇植物油混合过程的影响

甲醇与植物油的混合状况与其相应的生物柴油的制备密切相关,研究了填料对水平管中甲醇植物油混合过程的影响。试验结果表明:填料的加入,促进了两相的混合,其中金属填料最有利于促进两相的混合,陶瓷填料次之,塑料填料最差;有预混合器的混合效果好于无预混合器的,T型预混合器的混合效果优于Y型预混合器;甲醇和植物油摩尔比值越大,越不利于两相的混合。研究结果对生物柴油的连续化生产有一定的指导意义。     

填充率对紊动床生物膜反应器生物量影响的研究

对外表面载体紊动床生物膜反应器进行了不同填充率条件下的平行试验,研究了填充率对紊动床生物膜反应器处理效果、附着性能及悬浮生物量的影响。结果表明：当反应器中填充率从10％增高至20％时,系统对COD和氨氮的去除效率提高,且COD的比降解速率提高了2、85倍、生物膜胞外蛋白质含量较10％填充率时稳定,后者悬浮生物量浓度为前者的1．67倍以上,而单位载体上的生物膜量则减至前者的65％以下。因此,外表面载体的紊动床生物膜反应器中填充率越高,生物膜脱附量越大,悬浮微生物浓度越大,生物膜活性越高。