Cr12N钢高压凝固钢锭的气泡分布

在冶炼Cr12N铁素体高氮钢时,发现钢锭中有气泡产生,但随着凝固压力的增加,气泡含量越来越少。当熔炼压力0.6 MPa,凝固压力由1.0 MPa增加到1.6 MPa时,气泡数量的平均值由46.37个/mm2降到9.46个/mm2,气泡量下降到原来的20.4%;直径大于20μm的气泡数量下降到原来的17.4%,而直径小于5μm的气泡数量增加了37.7%。熔炼压力0.3 MPa凝固压力1.6 MPa的钢锭,下表面的气泡平均面积含量是上表面气泡含量的23.9%,边缘位置处的气泡平均面积含量是中心位置处的25.9%。根据建立的计算钢锭中实际氮含量模型可知,当熔炼压力为0.6 MPa凝固压力增加到1.8 MPa时,可得到没有气泡的高氮钢锭。     

基于压力溶气的微气泡生成实验研究

建立压力溶气微气泡生成实验平台,在不同的压力条件下采用多种结构的释放器进行溶气水释气实验,分析释放器结构和工艺条件等因素对微气泡生成特性的影响。研究结果表明,在其他条件相同时微气泡生成直径与释气角间呈单增关系,当释气角大于60°时生成气泡直径增速变缓;微气泡生成直径则随着压力的升高呈递减趋势,当释气压力达到0.5 MPa时,不同结构释放器生成的气泡直径差异很小。在实验研究范围内,选用释气角为60°的释放器在0.4 MPa的释气压力下能够得到较小的气泡,从而提高气泡质量、改善气浮效果。     

加压下气泡在液体中的行为

通过物理实验,研究了容器压力、喷嘴孔径和吹气流量对气泡形貌、直径和上升速度的影响.结果表明,在常压下,大孔径喷嘴形成的气泡呈扁平状,其上升过程形状变化大;而在大的压力下,其形成的气泡呈椭球状,上升过程形状稳定.常压下吹气流量对大孔径产生的气泡等效直径影响较小,在小的喷嘴孔径下,吹气流量能明显增加气泡的等效直径,而压力对改变小气泡等效直径的作用不明显.在低的吹气流量和高的容器压力下,较大孔径的喷嘴也能产生较小的气泡.在大孔径下吹气,压力在0.1~0.2 MPa时,不同的吹气流量下的气泡等效直径相差小;而当压力增加到0.3~0.4 MPa时,不同吹气流量的气泡等效直径差别变大.压力增加,气泡的上升速度降低,且在大的吹气流量下,压力对气泡运动速度的影响更为明显;大孔径喷嘴产生的气泡一般有更大的上升速度.在常压下,气体流量对气泡上升速度起着决定性影响,而加压到0.4 MPa,喷嘴孔径对气泡上升速度起着决定性作用.     

液-液旋流分离管结构选型实验研究

分别以粒级分离效率和压力损失为指标 ,对 3种入口件、5种溢流管、5种分离腔以及 5种入口截面所构成的数十种旋流管结构方案进行了实验研究 ,由此开发出一种新型即双锥单柱形液液旋流分离管 ,其与常规双锥双柱形旋流管的区别主要是变柱形尾管为锥形尾管 ,改善了旋流管下游的流场分布条件 ,延长了液流在旋流管中的停留时间 ,降低了管内压力损失 ,使相同条件下旋流管的临界分离粒径由后者的 6 0 μm 减少到 30 μm,管内压力损失由后者的0 .30 MPa降低到 0 .2 0 MPa,从而既突破了现有液液旋流分离管的结构限制 ,在分离特性和压力特性方面也有所改进     

微纳米气泡的特性及其在果蔬中的应用

气泡广泛存在于自然界中,其在生产实际应用中具有重要的作用。按照气泡直径不同可分为大气泡、微米气泡、微纳米气泡、纳米气泡。通过对微纳米气泡特性进行深入分析研究,针对微纳米气泡具有粒径小,在水中存在时间长等不同于普通气泡的特点,详细论述了微纳米气泡的特殊性质在果蔬食品方面的应用现状及发展前景,并对其在其他领域的应用进行了展望,以期为微纳米气泡在更多领域中的应用提供参考。     

制冷工质R11池沸腾换热气泡行为的可视化研究

采用可视化实验技术对压力为0.1MPa的条件下、制冷工质R11池沸腾气泡行为进行了深入观察和分析．可视化实验结果表明，气泡底部微液层的蒸发对气泡的生长具有极其重要的作用．在气泡生长过程中，未发现气泡底部的微液层有液体补充．研究结果表明，随着壁面过热度的升高，气泡脱离直径与脱离时间减小，而气泡脱离频率升高．此外，通过对实验图像资料的分析，得到了气泡直径及气泡底部干斑直径随时间的变化曲线以及沸腾表面汽化核心密度随热流变化的关联式．基于实验结果，利用动态微液层模型对制冷工质R11的池沸腾曲线进行了预测，结果显示，预测值与实验值在高热流密度条件下符合较好．     

基于Fluent的清洗道路标线喷嘴的仿真分析

为了研究高压水射流清洗道路标线的效果,利用Fluent软件对清洗道路标线的喷嘴进行模拟仿真分析.研究了高压水射流喷嘴不同入口压力、不同入口直径、不同收缩角和不同冲击角度对清洗效果的影响.最终选择喷嘴出口直径d=1 mm,入口直径D=5 mm,收缩角α=30°,长径比l/d=3,用来建立喷嘴内外流场的仿真模型.结果表明:在入口压力为100 MPa和冲击角度为30°的条件下,沿着路面方向的高压水射流具有更大的能量和速度,能够较好的清洗路面标线.     

IF钢铸坯皮下小气泡分布

通过铸坯取样分析研究了板坯结晶器内拉速和电磁制动与小气泡分布之间的关系,探讨了拉速以及电磁制动对IF钢铸坯皮下气泡大小、数量和分布的影响规律.实验结果表明:铸坯皮下气泡直径小于0.1 mm的气泡占总数的57%,0.1~0.5 mm之间的占42.5%,大于0.5 mm占0.5%,并且随着皮下距离的增加,被捕捉的气泡尺寸越来越小,而气泡数量边部比1/4处要多50%左右,1/4位置最少;拉速提高会导致气泡尺寸变小,在1/4及边部,气泡聚集位置由皮下9 mm变为12 mm附近,但是低拉速和高拉速均在皮下3 mm位置处有气泡聚集;电磁制动下,铸坯中心处气泡尺寸变大,1/4及边部位置气泡尺寸变小,且会使气泡数量总体降低,主要表现在聚集位置处的气泡数量明显减少.     

典型污染物对微气泡曝气中氧传质特性的影响

微气泡曝气是一种新型的曝气方式,废水中的污染物对微气泡曝气中氧传质过程具有显著影响。采用气-水旋流微气泡发生装置进行空气微气泡曝气,考察了微气泡曝气中表面活性剂、油脂、苯酚、硝基苯、悬浮固体(高岭土)等典型污染物对氧传质的影响。结果表明,微气泡曝气和传统气泡曝气的表观状态具有明显差异,呈现乳浊状态。表面活性剂、豆油、苯酚、硝基苯等污染物均有助于微气泡的产生和稳定性,从而提高微气泡曝气的气含率和气泡平均停留时间。同时,这些污染物存在时,微气泡曝气氧传质系数为7.44～11.56h-1,α因子为0.77～1.20,显著高于传统气泡曝气。污染物对微气泡的形成和稳定性具有积极作用,可以克服其对氧传质过程的负面效应。气含率和污染物种类是影响微气泡曝气氧传质过程的重要因素。     

浮选三相流中气泡运动特性的数值模拟

为获取浮选气泡在矿浆中的运动规律及三相流中浮选气泡的最佳尺寸,运用欧拉模型模拟不同初始直径的气泡在不同密度矿浆中的运动过程.结果表明：在给定的初始条件下,同一浓度的矿浆中,单个浮选气泡所能捕获的矿物量以直径4 mm的气泡最多,气泡尺寸增大或减小后,其矿物捕获量都有所减少.当矿浆中固相质量分数在20%~40%之间变化时,矿物捕获量最多的气泡尺寸变化不大,并且随着矿浆中固相质量分数的增大,单个气泡的捕获量增大,矿物粒子回收率增加.在实际生产中,直径为3.5~4 mm的中等大小气泡在运动过程中变形程度小,气泡水平偏移及浮升速度适中,对矿物粒子的捕获率及运载能力和浮升能力较强,有利于提高浮选产量和质量.     

实验室电解水产生气泡群的尺度分布

分别通过对气泡照片进行图像处理和利用声波的散射进行反演两种方法,研究了实验室电解水产生气泡群的尺度分布.结果表明:在实验条件下,电解水产生的气泡直径在10～250μm之间;直径100μm以下的小气泡占绝大多数,超过80%,平均直径在75.4μm左右;电解水产生的气泡群呈现泊松分布;声学反演出的气泡分布趋势与光学测量结果相近.     

基于微流控芯片的微气泡生成与驱油实验研究

为了了解多孔介质中微气泡的生成及驱油机理,设计制作了一种集成T型微通道和模拟多孔介质高低渗透率的微流控芯片,采用基于显微成像的微流控系统开展了气相压力和液相流速对微气泡生成的影响以及两种尺寸微气泡驱油实验.研究结果表明:T型微通道内的微气泡是在液相压力、黏性剪切力和表面张力的共同作用下生成的,表现出3种生成机制;微气泡...     

纳米气泡作用下的不同粒度煤泥浮选动力学特性

颗粒粒径的大小是影响浮选的重要因素,一般来说,浮选入料粒度过粗或过细都会对浮选效率与速率产生不利影响。纳米气泡由于尺寸小、比表面积大以及生存周期长等特质,逐渐成为浮选领域研究的热点,研究纳米气泡浮选过程中的颗粒粒度效应具有重要意义。本文采用水力空化作为纳米气泡产生方式,使用原子力显微镜观测固液界面的纳米气泡,通过浮选试验以及引入六种浮选动力学模型拟合试验数据,研究了纳米气泡对不同粒度级煤泥浮选动力学的影响。试验结果表明,固液界面的纳米气泡呈圆盘状同时具有超大的疏水角,纳米气泡的引入可以使各粒度级煤泥的浮选精煤可燃体回收率得到1%?5%的提高,同时纳米气泡会引起中等粒级精煤灰分的提高以及细粒级精煤灰分的降低。经比较,经典一级动力学模型为最佳浮选动力学模型,各粒度级浮选动力学规律不会因纳米气泡的加入而发生改变。纳米气泡可以使?0.5+0.25 mm粒级的浮选速率常数由2.70增加至4.33,但同时分别会造成?0.25+0.125 mm与?0.125+0.074 mm粒级浮选速率常数15.45%与8.59%的下降,此外,?0.074 mm粒级煤泥的浮选速率在纳米气泡作用下得到13-18%的提高,对于粗、细等难浮煤泥浮选效率与速率的提高是纳米气泡强化煤泥浮选的重要原因。     

纳米通道内气泡核化的分子动力学模拟

为了探讨壁面浸润性与流体初始密度对气泡核化位置以及纳米气泡在凹槽内生长核化影响规律,本文采用分子动力学方法研究纳米结构微通道内液体氩的沸腾核化过程。通过改变固液势能的相互作用参数来调整壁面浸润性。结果表明：纳米凹槽壁面浸润性对气泡核化过程具有重要的影响。一方面,当固体表面的浸润性较弱时,凹槽内流体受排斥力的作用,原子排布比较稀疏,原子碰撞频率增大,局部活化能聚集,从而导致气泡在纳米凹槽内形成。另一方面,当壁面浸润性较强时,气泡会在微通道中央形成。此外,区别于均质浸润性纳米凹槽内气泡曲率半径及接触角保持不变的核化动力学行为,其在异质亲疏水匹配的纳米结构微通道内产生了显著的差异。当壁面浸润性维持不变,核化气泡的曲率半径随着流体初始密度增大而增大,与之相反,稳态接触角却随之减小。     

T型微通道内气泡生成大小影响因素研究

采用流体体积函数（VOF）方法,对T型微通道中气泡形成过程进行数值模拟研究,根据气泡形成机理,分析了气液流速、流体性质和微通道尺寸等因素对生成气泡大小的影响。研究结果表明,T型微通道内生成气泡长度随气体份额的增加呈指数增加趋势,而在相同气体份额下气液流速对气泡长度影响不大;比较而言,液体粘度和表面张力对生成气泡大小的影响较小,当液相表面张力从0.072 N·m-1降低到0.01 N·m-1时,T型微通道内生成气泡的长度减小了18%,主要是因为在阻塞阶段,最大颈部宽度和塌陷时间减小了;气泡长度随微通道直径的增加而增大,而气泡的无量纲长度基本不受微通道直径的影响。     

鼓泡塔中驻波声场调制大气泡的直接模拟

采用直接数值模拟的方法，同时计笋了鼓泡塔中高频驻波的生成、传播和一个直径5．55mm的大气泡与该驻波相互影响的行为．气液主流场采用考虑表面张力的粘性可压缩流体动力学基本方程和气液两相的状态方程来描述，可压缩气泡的界面行为由Levelset方法耦合界面作用模型来处理，驻波声场通过与时间相关的传感器速度入口边界条件形成．模拟结果显示，反应器中形成了一个稳定的驻波声场；由于气泡的存在，均匀的压力场变成了轴对称分布的压力场；气泡容积以很小的振幅周期性收缩与膨胀．模拟结果还揭示了对于在驻波声场中的大尺寸气泡，Bjerknes力与浮力之比为20％-25％，与实验结果21％基本相符．     

温差法制备纳米气泡及温度的影响

通过一系列的实验建立了利用冷水（4±0.1℃）和热水（25～40℃）进行替换即温差法制备界面纳米气泡的方法.原子力显微镜（AFM）观察显示：温差法也能在疏水的高序热解石墨（HOPG）表面上产生稳定的纳米气泡.统计结果显示：热水温度在25～38℃范围内,产生纳米气泡的数量随着热水温度的升高而增多,当热水温度为38℃左右时达到最大值,之后随着热水温度的升高反而减少;每平方微米纳米气泡气体的总体积在37℃时达到最大值;温差法也能产生纳米气层和双层结构,其性质与前人发现的一致.     

含油污水气浮旋流耦合分离方法的研究

为了提高含油污水旋流分离器的分离性能,应用了气浮理论．利用气液混合泵边吸水边吸气,在泵内含油污水和空气在一定的压力下均匀混合,产生大量的微细气泡,然后泵入旋流器内进行分离。研究了加入气泡对压力降和入口流量的关系、分流比和压力降的关系、含油浓度和分离效率的关系、气泡量和分离效率的关系的影响。发现在一定的充气量范围内(标况下体积比4％～5％),微细气泡的存在能够明显提高油水旋流分离器的分离效率(约20％)。     

液体表面张力对气泡声散射的影响

气泡在液体中受液体的表面张力和液体静态压力相当的情况下,研究了表面张力对气泡声散射的影响.建立球形气泡表面的速度和压力连续性方程,并在方程中引入气泡受液体表面张力的影响,求出了气泡在对称振动模式下的散射系数及散射声功率,并进一步推导了在多气泡的情况下的等效入射声场.通过数值分析发现,当球形气泡在液体中受液体的表面张力和液体静态压力相当时,球形气泡的半径约为10^-6m,在此情况下,液体表面张力对气泡声散射的影响只在驱动声场的角频率小于10^5rad/s时才能表现出来,并且在多气泡的情况下对等效入射声场的等效声压振幅会产生较大影响.而在驱动声场的角频率大于10^5rad/s的情况下,液体表面张力对气泡的散射系数、散射声功率及等效入射声场声压振幅的影响不明显.对于气泡的声散射问题,气泡受液体表面张力的影响需根据所研究的具体问题进行取舍.     

微泡沫直径与地层孔隙直径的匹配关系

将气液两相流通过填砂管制备一种气泡直径主要分布于10～100μm的微泡沫,通过微观实验研究气液比和填砂管渗透率对微泡沫直径的影响,揭示微泡沫封堵机制。采用多测压点人造岩心模拟多孔介质研究微泡沫对地层起封堵作用时微泡沫直径与地层孔隙直径的匹配关系。结果表明:通过调节气液比、填砂管渗透率可实现微泡沫平均气泡直径12. 39～99. 31μm可调;当微泡沫平均气泡直径与岩心平均孔隙直径比为1. 45～2. 16时,微泡沫兼具较好的注入性及深部封堵能力,此时微泡沫直径与岩心孔隙直径相匹配,通过调节微泡沫平均气泡直径,可使微泡沫与渗透率为0. 02～10. 9μm2的地层匹配;微泡沫主要通过气泡叠加作用在高渗区域形成暂堵带,后续流动的微泡沫以"弹性变形"或"直接通过"的方式流入低渗区域,少量气泡以"纹理状"结构占据小孔隙处形成封堵;随着气液比增加,微泡沫气泡数量增加,在孔隙处由间歇性的封堵方式向持续的封堵方式转变,微泡沫封堵能力和可变形性增强,气液比为1时的封堵能力最强。