水力空化联合H2O2降解壳聚糖的研究

本文利用水力空化装置降解壳聚糖,研究了壳聚糖浓度、入口压力、pH值、温度、H2O2浓度等不同因素下对壳聚糖溶液降解的影响.实验结果表明,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pH值;水力空化联合H2O2强化处理大大增强了降解的效果,其联合既能减少氧化剂的投放,也能提高降解的效率.     

基于水力空化强化的ClO2脱硝研究

为提高湿法氧化脱硝的效率,提出了使用水力空化强化脱硝的方法.水力空化强化ClO_2脱硝的试验结果发现:使用水力空化反应器能够产生大量含有NO混合气的空化气泡,单个气泡的直径约为鼓泡脱硝试验产生气泡的1/37.4,大量空化气泡的产生极大扩展了气液接触面积;使用质量分数为1.0×10~(-6)的ClO_2进行水力空化脱硝,脱硝率超过90%以上的时间为90 s,而鼓泡脱硝则为0 s;提高ClO_2质量分数能够延长高效脱硝的时间,但同时会导致更多NO_2产生,脱硝率降低.该试验方法极大提高了湿法脱硝的效率.     

水力空化装置的优化设计

根据水力学原理,本试验设计并建立了一套实用有效的水力空化装置.采用了不同几何尺寸的孔板作为水力空化发生器,研究了进口压力、流量、孔内流速、孔板的厚度与孔径之比及孔板过流总面积与管道横截面积的比值对空化数的影响;分析了本实验装置的水流空化状态:本实验装置能产生空化现象.亚甲基蓝分光光度计法,能成功捕捉到水力空化产生羟自由基,是定量检测空化自由基简易可行的有效方法;空化程度随空化数的减小而增强;分析了空化数对羟自由基浓度的影响,寻求最优空化强化条件;水力空化系统的压力、孔内流速等参数及空化器结构的优化设计对空化强化效应的影响表明:进口压力越大,孔内流速控制在14 m/s,/δd为3,为0.07时,空化效果较好.图8,表4,参10.     

水力空化强化二氧化氯降解罗丹明B的研究

研究了水力空化技术对罗丹明B的降解,首次引入二氧化氯强化降解的效果。研究表明,入口压力、空化时间、多孔板开孔率以及二氧化氯浓度对罗丹明B降解率存在显著影响。在水力空化强化二氧化氯处理工艺中,罗丹明B的降解率是单独水力空化的3.9倍,是单独使用二氧化氯的2.3倍;并引入动力学,表明单独水力空化、单独二氧化氯、水力空化强化二氧化氯三种工艺符合拟一级反应动力学,且水力空化强化二氧化氯降解罗丹明B溶液时,两种工艺存在协同效应。     

水力空化协同ClO2脱除NO试验研究

提出了一种水力空化协同ClO₂的脱硝方法,并进行了脱除NO试验研究．首次探究了溶液pH值、NO体积分数、NO气流量对脱硝的影响．研究表明：溶液pH值为3时脱硝效果最好,高脱硝率的持续时间为140 s;当NO体积分数从0.075%增加到0.150%,以及气流量从1.0 L/min增加到1.6 L/min时,脱硝率均能达到80%以上．为解决循环脱硝方法存在的问题,提出了一种非循环脱硝方法,相关试验研究结果显示非循环方法的脱硝率能够稳定在80%以上．对脱硝后溶液进行了离子色谱分析,结果表明溶液中含氮原子的阴离子仅有NO₃^-.     

水力空化强化效应的实验研究

应用建立的多孔板水力空化装置,分析管路入口压力、液体温度、空化作用时间、孔板过流面积、孔径等相关参数和亚甲基蓝溶液浓度、空化数等对羟自由基产量的影响;研究空化自由基产量与空化强度的关系.寻求最优空化强化条件,以促使空化发生以及提高空化作用强度.     

水力空化降解若丹明B的初步试验研究

水力空化是一种新的水处理技术利用水力空化装置对若丹明B降解进行了实验研究,结果表明：水力空化降解若丹明B是有效果的．同时,探讨和分析了空化数和进口压力等因素对其降解的影响,提出了水力空化降解与时间的规律．     

水力空化降解罗丹明B的试验研究

水力空化技术是一种新的废水处理技术.为了探讨操作条件对降解的影响,本试验利用多洞孔板水力空化装置对含罗丹明B的模拟废水进行降解试验研究.研究结果表明:溶液的pH值及亚铁离子的存在对降解效果有很大的影响作用.     

孔板型空化器羟自由基产量影响因素分析

 利用空化释放出的能量对过程进行强化是能量利用的新途径,羟自由基·OH产量直接反应了空化的强度和效果,为了提高·OH产量,寻求最优空化条件,对水力空化·OH产量的影响因素进行了实验研究。以多孔孔板作为空化的发生元件,采用亚甲基蓝作为·OH的捕捉剂,利用紫外-分光光度法间接测量·OH产量。分析了亚甲基蓝溶液浓度、入口压力、溶液温度、氧气混合速度和反应时间对·OH产量的影响规律。研究表明,亚甲基蓝溶液浓度在16~19μmol/L时对·OH的捕捉有较高的灵敏度和精确度;入口压力、溶液温度和氧气混合速度分别为0.2MPa、30℃和45L/h的条件时,OH产量最高;反应时间与·OH产量呈近似线性关系。     

大型轴流泵空化特性的数值模拟

为了研究大型立式轴流泵内部的空化特性问题,选取幸福泵站中叶轮直径为2.80m的机组作为研究对象,分别进行了试验研究和数值模拟,计算结果与试验结果相吻合,验证了数值模拟的准确性,得到该泵的汽蚀余量为4.86m,临界空化压力为48.50kPa。模拟结果表明:在泵的进口压力从47.00kPa下降到42.00kPa的过程中,空化持续长度从0.24迅速变化到1,空化迅速扩散至整个叶片;当流量大于设计值时,空化只发生在工作面靠近叶片进口边处,而当流量小于设计工况时,空化主要发生在叶片吸力面,且当液流角β′1小于翼型最大厚度处斜率所对应的角度α时,叶片吸力面形成1个空化区域,当β′1大于α时,叶片吸力面将会形成2个空化区域;当大型轴流泵发生空化时,增大进口压力至临界空化压力以上可以有效消除内部空化现象;通过调整运行流量至设计流量附近,可以有效减弱泵内部的空化程度。     

水力空化与臭氧联合降解油田污水初步试验研究

针对油田开采后期,污水成分复杂且各种常规水处理方法都有其局限性的问题,提出了水力空化技术与臭氧氧化技术联合工艺处理污水的设想.利用臭氧氧化与空化效应,采用多孔孔板建立了水力空化污水处理系统,对油田现场污水进行了尝试性的试验研究.分别对水力空化和臭氧各自单独降解与两者联合降解水样COD的效果作了对比分析.结果表明,孔板入口压力在0.19MPa附近以及系统的进气量在70 L/h时COD的去除率相对较高;水力空化与臭氧联合降解的效果明显优于两者单独降解的效果;同时说明水力空化与臭氧在降解COD过程中存在互相强化的关系,孔板型空化水处理系统对降低油污水的COD含量具有一定的作用,但效率并不高,但对分析水力空化技术作为油田污水辅助处理技术的可行性,有一定参考价值.     

超声强化亚临界CO_2萃取的动力学模型及机理

为了研究超声强化亚临界CO2萃取的机理,说明超声对亚临界CO2萃取的传质强化效果,借助萃取动力学模型对实验数据进行了拟合,并通过超声空化阈值的理论计算,得到亚临界CO2的空化阈值随温度和压力的变化,同时结合超声空化的验证实验,探讨了超声在亚临界CO2中的空化情况.结果表明:动力学方程能够较好地拟合萃取实验结果,模型方程中有无超声的E∞和k值的差异也证实了超声对亚临界CO2萃取有明显的传质强化效果;相对较高的温度和较低的压力更有利于超声空化效应的产生;亚临界CO2在理论计算不可能出现超声空化的条件下同样存在空化效应,此现象尚无合理的解释;超声强化亚临界CO2萃取的机理包括空化效应和强化传质.     

水力空化结合Fenton过程降解甲基橙染料废水

自行设计了一套以孔板为核心的空化装置,将水力空化与Fenton过程相结合,降解甲基橙。通过紫外分光光度计测定处理过程溶液的吸光度,考察了溶液pH、入口压力、孔板排布方式对甲基橙脱色率的影响;并与单一方法进行对比。结果表明:随着pH由7降至2,脱色率先上升后下降,最佳pH=3;随着入口压力由0.2 MPa增至0.6 MPa,脱色率也呈现先上升后下降的趋势,最佳压力为0.4 MPa;按照脱色率由高到低,排布方式依次为:均分布、环状分布、辐射分布;水力空化与Fenton过程结合较单一方法能量利用率有所提高,数值为1.42×10~(-4)mg/J。     

低比转速离心泵非定常空化流动特性

为了研究低比转速离心泵的空化流动特性,基于SST k-ω湍流模型和ZGB空化模型,在不同进口压力条件下对离心泵内部空化流动进行三维非定常数值模拟,研究了离心泵在发生空化时不同位置的压力脉动规律和空泡体积变化规律.结果表明:空化发生后叶轮压力脉动主频为叶频,流道进口处次频脉动幅值增长明显;空化时叶轮流道靠近叶轮出口处的压力脉动幅值增长率与叶轮流道进口处压力脉动幅值增长率相比增长更明显;空化时叶轮流道进口处的压力脉动与叶轮流道、出口及隔舌处压力脉动相比存在迟滞现象;空化过程中空泡体积的增长过程是非线性的.     

水力空化技术的实验研究

设计了1套实用有效的水力空化实验装置;建立了空化自由基捕捉新方法;并利用亚甲基蓝溶液研究了羟自由基产量与空化强度的关系以及各种因素对空化自由基产量的影响;探索了最优空化强化条件.     

水力空化装置试验研究

水力空化装置是利用水力空化技术的关键．通过利用几种不同的多洞孔板对水力空化装置的试验研究，结果表明：在水力空化系统中，增大孔板的进口压力，可以增加孔板流量。从而提高孔内的平均流速。降低空化数；由于孔板的作用，系统中的水温上升率要比没有安装孔板的系统大；并分析得出孔板下游恢复压长度为4倍管直径．     

叶片进口几何形状对核主泵空化流动特性的影响

为研究叶片进口几何形状对核主泵水力性能以及空化性能的影响,基于连续性方程、雷诺时均N-S方程和RNG k-ε湍流模型,对4种不同叶片进口几何形状的核主泵模型泵进行全流场空化模拟,得出不同叶片进口几何形状对核主泵外特性以及空化性能的影响规律.结果表明:叶片进口边减薄,使叶片进口对流体的排挤作用减弱,改善了叶片对进口流动条件改变的适应性,减小了叶片进口处的流动损失,提高了效率.另外,增大叶片进口边圆角,进口减薄程度加剧,使进口处过流断面面积增大,流速降低,进而导致压力增大,且低压区逐渐向叶片出口移动,在发生空化时,气泡对叶片进口相对流动角影响逐渐变小.同时,随着叶片进口减薄程度的加剧,叶片进口更加接近流线型,液体绕流叶片头部时产生冲击减小,使叶片吸力面前盖板处最低压力有所增大.     

水力空化气液混溶器中空化流场的数值模拟研究

采用二维轴对称模型,对船舶压舱水和饮用水处理装置中应用的水力空化气液混溶器的空化流场进行了数值模拟,研究了不同压力比值条件下,空化数、流量系数、含气率和气相质量交换率变化及分布情况.研究结果表明:当压力比值小于等于0. 7时,水力空化气液混溶器中能够产生稳定的空化现象.空化发生时,流量稳定,不受压力比值变化影响.在空化流动中,含气率呈现振荡状态并逐渐趋于某一稳定值.仅当压力比值为0. 2时,含气率呈周期性振荡.空化溃灭总是发生在尾流区域,因此水力空化水处理过程主要发生在空化泡尾流区域.研究结果为船舶压舱水和饮用水处理装置高级氧化工艺优化和设计提供了技术参考.     

速度环量对大型轴流泵站水力性能的影响

为了研究大型轴流泵装置内部由空化引起的有旋流动对机组水力性能的影响,基于SST(shear-stress transport)k-ω湍流模型,应用Rayleigh-Plesset模型对泵站内部空化进行描述,并用速度环量分别对非空化和空化2种状态的有旋流动进行计算,结合模型泵试验研究等方法对泵内有旋流动进行分析。比较2种工作状态下流体流动偏移角(γ),研究速度环量对水力性能影响的规律。研究结果表明:在设计工况下,扬程相对误差为3.58%,效率相对误差为3.31%,验证了湍流模型的适用性,并得到泵站装置临界空化压力(Pc)和断裂空化压力(Pf);在设计工况下,空化会增大流体流动偏移角,增大速度环量,增加内部流道水力损失;在偏离设计工况下,会增大流体流动偏移角(γ)。其中,在小流量系数条件下较大,此时空化进一步增大流动偏移角(γ),并增加由此引起的速度环量变化量以及进出口流道内部损失,使大型轴流泵站性能下降。     

空化对离心泵低频水力振动影响的数值研究

选择k-ε湍流模型和空泡动力学理论对离心泵内部的空化流场进行计算,获得了三种不同空化阶段(无空化、空化初生及空化充分发展)叶轮内部气泡分布规律,捕捉了叶轮受力以及蜗壳壁面和叶轮出口压力脉动的动态信息.时频分析结果显示:数值仿真场中压力和受力在空化不同阶段表现出不同的时频特性;随着进口压力的降低,气泡首先在叶片背部产生并逐渐随水流扩展;在不同空化阶段,蜗壳内压力脉动主频均为叶频,蜗舌处压力脉动幅值最大;当远离蜗舌时,叶片作用大于动静干涉,叶轮出口出现了比蜗壳壁面更多的高频成分;叶轮Y向动态受力峰峰值变化幅度明显大于X和Z向,空化的发展主要引起叶轮Y向振动加剧.