加压循环流化床气固流动特性实验研究Ⅰ:颗粒体积分数分布特性

针对加压煤气化和化学链燃烧的发展需求,建立了一种加压循环流化床的冷态实验装置,研究了不同操作压力(0.1～0.5 MPa)下,平均粒径为137μm、密度为2 490 kg/m3的Geldart B类颗粒在提升管内的压降和表观颗粒体积分数分布特性.实验结果表明,上升管压降随固气质量比的增大而线性增加,增加的速率随操作压力的增加而增加,且基本不受操作气速和固体通量的影响.加压条件下,表观颗粒体积分数呈上小下大的分布,且随固体通量的增加而增加,随标态表观气速的增加而减小.在固体通量和操作气速一定的情况下,增加操作压力可以显著提高上升管内表观颗粒体积分数,并使其轴向分布更加均匀.     

静止液体中顶部浸没管口处气泡形成的数值预测

综合分析气泡的受力,基于动力学平衡建立了长大-脱离的两阶段气泡运动方程.对顶部浸没管口处形成气泡的尺寸进行直接数值预测.分析了气体流量、管口内外直径以及表面张力、液体粘度和液体密度对气泡尺寸的影响.并将计算结果与实验结果进行了对比,两者吻合较好,变化趋势一致.研究表明:气泡尺寸随着气体流量以及管口的内径和外径的增加而增大.气体流量和管口内外径都是影响气泡尺寸的重要因素;在一定气体流量下,气泡的直径随着表面张力和液体粘度的增加而增大,而随着液体密度的增加而减少;随着气体流量的增加,液体粘度对气泡尺寸的影响增强,而液体密度以及表面张力对气泡尺寸的影响减弱.     

刮膜式分子蒸发器上液体的停留时间分布

以水及质量分数分别为50%、70%的丙三醇-水溶液为介质,采用脉冲示踪法与紫外分光光度法对刮膜式分子蒸馏器上液体的停留时间分布(RTD)进行研究,分别研究了进料速率、转子转速及物料黏度对停留时间分布的影响.结果表明:在实验范围内,停留时间随着进料速率的增大而减小;进料速率增大时,分子蒸发器上的液膜混合程度也随之增强;随着转子转速增大,停留时间先增大,当达到一定转速后,停留时间反而减小;停留时间随物料黏度的增大而增大,液膜轴向返混程度也随之增强.通过对实验过程的观察与分析,采用2种不同的组合流动模型对刮膜式分子蒸馏过程进行描述,经与实验数据的对比可知,模型2(2个N级全混流串联模型进行并联,其中一个区域中每个全混流模型分别与一个平推流区域进行交换)在实验条件下较为适用,模型的模拟值与实验数据吻合较好.     

增设渗透廊条件下土壤中气液两相流动实验研究

针对污染土壤生物修复技术,构建了增设渗透廊条件的土壤内气液流动实验台,并赋予了渗透廊以饱和度突变功能.实验研究了渗透廊底部材料厚度及液位高度对液体渗透流量的影响,并在有无强制通气条件下对液体流量以及饱和度进行了测量,对注水前后气体在土壤中的流动阻力特性进行了实验研究.实验结果显示:渗透廊底部材料厚度减小及渗透廊中液位高度增加均可使液体渗透流量减少;在通气后土壤中液体流量有所减少,而注水后气体的压损增大.本实验所测数据对理论模型的验证提供了依据.     

内混式两相流喷嘴的雾化特性研究

本文结合一些相关的理论,以水、润滑油和十二烷基硫酸钠溶液（SDS）溶液作为液体介质,详细地研究了操作参数(压力、气液比)和液体物性（粘度、表面张力）对一种典型的内混式两相流喷嘴雾化特性的影响,通过对实验数据的分析得出了一些重要结论.例如:随液体介质的粘度和表面张力的增加,喷嘴雾化质量逐渐变差,但粘度对雾化质量的负面影响要明显大于表面张力对雾化质量的负面影响。根据大量的实验数据,回归出了内混式雾化喷嘴的雾化粒度的经验关联式。经检验,在适用范围内,该公式具有较高的精度。     

规整装填滴流床反应器实验

利用空气／水为物系，研究了规整装填滴流床内的液体流率分布、压降、持液量和返混，实验结果表明，规整装填比散装颗粒床层的流体分布性能明显改善，持液量基本不变，说明规整装填形式具有一定的优越性，但返混程度略有增大。     

小颗粒滴流床反应器中液相轴向返混的研究

对三种形状六种尺寸的小颗粒填料,在滴流床中气液两相并流向下流动时液相的轴向返混程度作了研究。实验表明:随着液速的增加,填料颗粒的毕克力Pe_L值增大,返混程度降低;填料颗粒的球形度越小,Pe_L值就越小,返混程度就越大;填料颗粒的尺寸对返混也有影响,尤其是对非球形颗粒,尺寸越大,则Pe_L值越大。当气液两相流速不断增大时,床层中的流动状态从滴流区转变为脉动区,则液体性质对Pe_L值的影响也不同。给出了两个流区的Pe_L关联式。     

磁场处理对CaCl_2溶液中水分子结构的影响

为了探究磁场用于水处理的机理,该文从分子有序度以及氢键生成-破坏的热力学平衡角度综合研究磁场对CaCl2溶液中水分子结构的影响。选取0.5 T的固定磁场将溶液以一定流速循环通过,检测溶液的表面张力以及核磁共振(NMR)氧核的半峰宽,计算表面熵值以及自由水分子比率的变化。实验结果表明:随磁化时间的增加表面张力和熵值减小,半峰宽增加,自由水分子的比例降低;磁化后液体有序度增加,分子间氢键作用增加,水分子团簇的平均尺寸增大;循环磁化会改变CaCl2溶液的水分子结构。     

生物滴滤法净化低浓度甲苯气体的研究

以拉西环为生物滴滤塔填料,低浓度甲苯为VOCs代表,研究生物滴滤塔对低浓度甲苯气体的净化性能及其影响因素,分析了不同进气浓度和停留时间下生物滴滤塔对低浓度甲苯气体的净化性能.结果表明,实验范围内净化效率随进气甲苯浓度的增大而减小,生化去除量则随进气甲苯浓度的增大增大.停留时间越长,净化效率越大.菌落分析表明,短杆菌为优势菌种,假单胞菌属中的短杆菌对甲苯有很强的生物降解能力.表观气速为143m·h-1,甲苯的生化去除量维持在62.4g·m-3h-1以上,最大可达190.7g·m-3h-1,优于国内学者的研究成果;进气甲苯浓度为184mg·m-3时,净化效率高达92%.且当气体停留时间从9.752s增加到29.256s时,净化效率从61.98%提高到80.66%.     

碟片超重床结构对烟道气中CO2脱除率的影响

超重场可显著提高气液两相的传质系数,通过实验研究了错流旋转碟片超重床结构对燃煤锅炉烟气中CO2脱除率的影响;增加旋转床碟片数和开孔数能有效提高CO2的脱除率,但随碟片数和开孔数进一步增加,CO2脱除率反而有所降低;增加碟片转速和氨水初始质量分数也能提高CO2脱除率,但若转速过大,液体的甩出速度增大,反应停留时间变小,CO2脱除率也会有所降低.由本研究实验可知,结构合适的旋转碟片超重床反应器可有效脱除烟气中的CO2.