圆柱形反应器声场中的空化气泡实验

基于圆柱形反应器声场中特定位置处的空化噪声谱图和空化泡振动理论,提出了一种计算声场中空化泡大小及数量分布的方法。     

水力空化联合H2O2降解壳聚糖的研究

利用水力空化装置对壳聚糖溶液进行了降解实验。分析了壳聚糖浓度、入口压力、p H值、温度、H2O2浓度等不同因素对壳聚糖溶液降解的影响。结果表明:水力空化对壳聚糖的降解程度随壳聚糖浓度的增加而减小,随着入口压力及水温的增加而增大;在一定条件下,水力空化对壳聚糖的降解存在着一个最佳的p H值;水力空化联合H2O2强化处理大大增强了降解的效果。该方法既能减少氧化剂的投放,也能提高降解的效率。     

结构参数对拉伐尔喷管空化特性影响的数值模拟

采用CFD方法模拟水在不同结构参数拉伐尔喷管中的空化流动情况。在一定的操作参数下,采用空化泡动力学模型模拟分析拉伐尔喷管不同入口直径、喉部直径、收缩段长度、扩张段长度、扩张段锥角等结构参数对空化效果的影响,并参照正交试验的方法研究各影响因素与水平之间的关系。结果表明：随着喷管喉部直径的减小,空化区域内的汽含率升高,空化数减小,空化效应增强;入口直径与收缩段长度的改变对喷管空化特性的影响不明显;在一定范围内增大扩张段锥角有利于空化强度的增加,但锥角过大反而抑制空化的进行;扩张段长度的增加可以影响空化产生的区域,但对空化强度影响较小;正交试验结果表明在几个结构参数之中,喉部直径的改变对喷管空化特性的影响最大。     

不同弹性材料空蚀特性试验

在水利工程的泄水建筑物中,弹性材料作为抗空蚀材料具有极为广阔的应用前景,研究空化泡与不同边界材料的相互作用,探索弹性材料抗空蚀的机理,具有明确的现实意义和理论价值。本文通过开展不同弹性材料超声空蚀实验,以宏观和微观角度观察分析不同弹性材料的空蚀特征,研究材料抗空蚀性能的影响因素。其中,弹性材料主要包括216-1硅胶、216-2硅胶、218-1硅胶、218-2硅胶、聚氨酯、软质聚氯乙烯、硬质聚氯乙烯、酚醛层压板、低密聚乙烯、高密聚乙烯、聚酰胺等材料,对应的拉伸弹性模量范围为1-4660MPa。主要得到以下结论：(1)弹性模量1-11MPa的弹性材料在超声空化作用下没有出现空蚀质量损失,另外弹性材料的表面仅有些细小的纹理变化,没有出现破裂或孔洞,表明在这一弹性模量范围的弹性材料具有较好的抗空蚀特性。(2)随着弹性模量增加,不同弹性材料的空蚀破坏特征有较明显的差别,说明此时材料抗空蚀特性与弹性模量的关联性下降,与材料密度、结构等特征有关：高密度、结构致密的材料空蚀质量损失和表面粗糙度变化很少;密度较低、结构稀疏的材料有明显空蚀质量损失和表面粗糙度增加。另外,材料表面缺陷处更容易发生空蚀破坏。研究结论可为弹性抗空蚀材料的研发和应用提供理论支撑。     

文丘里管空化强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒

以甲基异噻唑啉酮(methylisothiazolinone,MIT)为模型抑菌剂,采用基于文丘里管的水力空化强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒,考察不同配方和工艺条件对平均粒径和包封率的影响,并和传统机械搅拌制备进行比较。结果表明,三聚磷酸钠(sodium tripolyphosphate, TPP)与壳聚糖质量比是影响平均粒径大小的关键因素,且当二者质量比为2:15～6:15,文丘里管空化可稳定制备得到微粒;优化工艺条件为:空化入口压力0.2MPa、空化时间20min、壳聚糖质量浓度3.0 g×L~(-1)、TPP与壳聚糖质量比6:15、MIT浓度0.5 mmol×L~(-1);此时制备的微粒分散性好、形态圆整,且粒度分布窄,平均粒径为329.4 nm,包封率为(62.3±2.57)%,和传统机械搅拌相比,平均粒径减小20.5%,包封率提高17.7%以上。文丘里管空化适用于强化离子交联法制备壳聚糖抗菌微粒。     

文丘里管式空化器的数值模拟

水利空化是一个较复杂的过程,反应过程中会受到工作环境、仪器设备各项参数、液体的状态等因素的影响。针对基于水力空化相关原理及文丘里管的特性,利用Fluent模拟软件建立了模拟模型,考察了文丘里管空化装置入口压力、喉部直径、入口角度及入口直径等参数对空化效果的影响,得到了各个因素的影响规律及优化条件,确定了空化效果最好的空化器,为同类空化器的实际应用提供了较好的理论基础和借鉴。     

文丘里管空化生成微米气泡的试验

微米气泡在工业中应用广泛,采用文丘里管空化产生微米气泡具有结构简单、能耗低等优点。为探究文丘里管空化过程微米气泡的生成规律,文中以水为介质、高速摄像为测量手段,探讨了空化数对于微米气泡尺寸分布的影响。试验发现：空化程度最剧烈时气泡直径分布最广,在20～230μm,并服从多元高斯分布;随着空化数的增加,空化程度有所降低,气泡Sauter平均直径增加而气泡数量降低。此研究为空化生成微米气泡的方法提供了重要的数据支撑。     

超声频率和管型对超声空化效应的影响研究

利用FLUENT软件对不同换热管型在不同频率下的空化效应进行了数值模拟。通过比较换热管中的汽含率,反映空化效应的优劣,得出最佳的空化频率。结果表明:圆管、波纹管、波节管在超声频率为20k Hz时空化效果最佳,横纹管在超声频率20~25k Hz范围内的空化效果最佳。对于不同结构的换热管道,横纹管的几何结构更有利于空化的产生,其次是波纹管和圆管,波节管最不利于空化的产生     

超声空化对换热器换热效果影响的研究

应用Fluent软件模拟了超声空化对换热器中不同管型(波纹管和横纹管)换热效果的影响,并应用场协同理论对数值模拟的结果进行了分析,结果表明:超声空化效应会增强换热管的换热效果,并且空化泡数量越多空化效果越明显;场协同数随着空化泡数的增加而减小,说明超声空化效应越明显,温度场与速度场的协同程度越差;在换热管入口和超声波加入点处的场协同数均大于无超声波影响处的场协同数,此时温度场与速度场的协同程度较好。