小颗粒吸附固定床中液体轴向扩散研究

测定了小颗粒固定床吸附器中的液体轴向扩散系数，提出轴向扩散系数与颗粒大小和流速的关联式，证明了有吸附存在时该关联式仍然适用．说明了小颗粒低流速时轴向扩散对传递过程的影响不可随意忽略，尤其在吸附作用较弱时     

连续环状萃取色谱床的性能研究 Ⅰ.轴向扩散系数及其影响因素

以惰性物作为示踪物，采用扰动—响应方法在ＣＬ－ＴＢＰ溶剂浸渍树脂为填充剂的环状萃取色谱床中直接测定了示踪物停留时间分布曲线，求取了轴向扩散系数，并讨论了示踪物注入位置、冲洗液表观流速对轴向扩散系数的影响。研究结果表明，随着冲洗液表观流速的增加，轴向扩散系数亦增大。所建立的连续环状萃取色谱床中轴向扩散系数的关联式的计算相对偏差小于±５％。     

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。     

湍动流化床中的气体返混

在内径２００ｍｍ，高５５００ｍｍ的流化床实验装置上，用氧气，点源示踪、均时取样的方法，对湍动流化床中的气体返混进行了测定。实验结果表明湍动床存在着明显的轴向返混，轴向扩散系数与气速有关。用拟均相一维扩散模型进行处理，线性回归法求取模型参数，并将轴向扩散系数进行关联，可得到相应的关联式。     

基于EDEM-FLUENT耦合的滚筒冷渣机颗粒轴向扩散运动

基于欧拉-拉格朗日、离散单元法理论,利用EDEM-FLUENT耦合方法,考虑了气相对颗粒的相互作用,以及颗粒与颗粒之间的碰撞,对滚筒冷渣机六棱形冷渣管料床中灰渣颗粒轴向扩散进行了数值模拟分析,得出了灰渣颗粒在填充度25%,颗粒滚落状态下的动态休止角θd=29°,安装倾斜角3°工况下,轴向扩散运动随滚筒转速n(5 r/min ~ 10 r/min)、颗粒粒径d(1.5 mm ~ 3.5 mm)的变化规律。实验结果表明：当粒径一定时,轴向扩散系数随着转速n的增大而增大,相比5 r/min转速,10 r/min转速下颗粒轴向扩散系数增大了23.6%;当滚筒转速一定时,轴向扩散系数随着粒径的增大而增大。粒径d从1.5 mm增加到3 mm及3.5 mm时,轴向扩散系数分别增大了3倍和7.06倍。轴向扩散系数越大,颗粒轴向运动就越剧烈,滚筒出力越强,炉渣处理效率越高。     

连续环状色谱床中的传质研究

本文提出了连续环状色谱床中的传递参数辨识方法、包括建立连续环状色谱轴向扩散系数的辨识模型，以惰性物作为示踪剂采用扰动－应答方法在环状色谱床中直接测定轴向扩散系数；考虑轴向扩散的作用，建立了线性吸附体系的吸附平衡常数及相间总传质系数的辨识模型，并采用扰动－应答技术进行了测定。考察了操作因素对轴向扩散系数及总传质系数的影响规律。结果表明，流体流速增加，轴向扩散系数增大，总传质系数也增大。     

金属陶瓷中的颗粒的溶解—析出生长机制动力学

推导出金属陶瓷中颗粒的溶解－析出生长机制动力学公式，由小颗粒的溶解动力学及大颗粒的生长动力两个函式描述金属陶瓷烧结过程中与动力学过程有关的诸因素，包括，元素的扩散系数，颗粒间的浓度梯度，有效扩散面积，颗粒的平均尺寸及颗粒数，动力学公式表明，小颗粒的溶解及大颗粒的长大数率同扩散系数，浓度梯度及有效扩面积成正比，同颗粒的平均尺寸及颗粒数成反比。     

烧结矿余热回收竖罐内气体的流动特性

采用对Ergun型方程量纲一化的方法对气体通过烧结矿床层的压力降和流态进行研究,考察气体表观流速和烧结矿颗粒直径对床层内压力降及流态的影响。研究结果表明:当颗粒直径一定时,床层内单位料层高压力降随气体表观流速的增大呈二次方关系增大。当气体表观流速一定时,单位料层高压力降随颗粒直径的增大呈指数关系衰减。提出床层内临界颗粒雷诺数随颗粒当量直径变化的实验预测关联式,相对误差在±5%以内。提出床层内Forchheimer流区和湍流区的压力降实验预测关联式,相对误差均在±8%以内,显示良好的预测性能。     

膨胀床大颗粒、低密度吸附介质的膨胀特性研究

通过测定示踪剂在床体内停留时间的分布,考察流速、分流器对膨胀床大颗粒、低密度吸附介质膨胀特性的影响.研究结果表明对于大颗粒、低密度介质的膨胀特性可用Richardson-Zaki方程来描述;在较高开孔率(0.26)情况下,对于内径为26 mm的床体,较大孔径的分流器及较低的表观流速会增加其理论塔板数和降低轴向扩散系数.     

烧结矿余热回收竖罐内流动阻力特性

基于量纲分析方法,实验研究不同烧结矿颗粒直径填充床内的流动阻力特性。研究结果表明:当颗粒直径一定时,床层内单位料层高压降随颗粒表观流速的增大呈非线性关系增大。当颗粒表观流速一定时,直径较小的颗粒床层内由于颗粒比表面积较大导致流动阻力损失也较大。颗粒雷诺数Re_p较低时,床层内颗粒摩擦因子f_p随Re_p的增加而迅速减小;Re_p较高时,随Re_p的增加,f_p下降趋势较为平缓,并最终不发生变化。由于计算误差较大,现有的预测关联式不适用于求解烧结矿颗粒床层内的流动阻力损失。通过实验数据拟合得出了能够描述烧结矿颗粒床层内流动阻力特性的实验关联式,平均计算相对误差为7.93%,显示了良好的预测性能。     

金属陶瓷中颗粒的溶解──析出生长机制动力学

推导出金属陶瓷中颗粒的溶解－析出生长机制动力学公式．由小颗粒的溶解动力学及大颗粒的生长动力学两个函数式描述金属陶瓷烧结过程中与动力学过程有关的诸因素，包括：元素的扩散系数、颗粒间的浓度梯度、有效扩散面积、颗粒的平均尺寸及颗粒数．动力学公式表明：小颗粒的溶解及大颗粒的长大数率同扩散系数、浓度梯度及有效扩散面积成正比；同颗粒的平均尺寸及颗粒数成反比     

空气外掠钢渣颗粒准则关系式及其影响因素

通过空冷固态高温钢渣颗粒实验,由实验数据拟合平均努塞尔数实验关联式。对空冷高温钢渣颗粒进行三维数值模拟,研究不同绕流雷诺数下的准则关系式,分析空气外掠固态钢渣颗粒影响因素。研究得出空气冷却固态钢渣颗粒的实验关联式与数值计算关联式,实验与数值计算之间误差较小,验证了采用SST k-棕模型计算的可靠性。实验结果表明：钢渣颗粒的平均努塞尔数随着绕流雷诺数、粒径和气体流速的增大而增大。在同等条件下,钢渣粒径对平均努塞尔数的影响作用大于气体流速;模拟空冷高温钢渣颗粒时,直径对钢渣颗粒凝固时间的影响作用最大,导热系数的影响作用次之,来流空气温度影响作用最小。     

半间歇式沸腾床反应器中液相循环速度的测定

采用内径286 mm、高7.2 m的气-液-固三相沸腾床反应器进行了液相间歇、气相连续的操作研究，以水、空气、Al₂O₃球形颗粒构成三相体系，在固含率(体积分数)12%～30%和表观气速0.086～0.216 m/s下对宏观液相循环速度进行了测定。采用示踪剂法测定反应器进出口的多组示踪剂浓度曲线，使用MATLAB软件对液相轴向扩散系数进行求解，再代入爱因斯坦扩散系数定义式得到液相循环速度。实验结果表明，随着表观气速增大，液相循环速度相应增大；在固含率低于30%时，随着固含率增加，液相循环速度相应增加；但随着固含率进一步增大，液相循环速度的增幅越来越小。     

烷烃中少量芳烃的模拟移动床吸附及模拟

在实验研究烷烃中少量芳烃的模拟移动床吸附动态过程及其条件的基础上,用模拟移动床吸附模型进行了模型化拟合计算,传质采用线性推动力模型,得出轴向扩散系数和总传质系数.结果表明:模拟移动床吸附动态模型的计算值与实验值相符;用吸附动态模型计算得出的轴向扩散系数与由关联式计算出的值相一致,且与流速成正比;总传质系数随着进料流量的增加而增大;区域Ⅰ和区域Ⅱ中,总传质系数随着温度和质量分数的升高而逐渐增大.区域Ⅲ和区域Ⅳ中,总传质系数随着温度的升高和质量分数的降低而逐渐减小.在低流量下,区域Ⅲ和区域Ⅳ中的总传质系数远比区域Ⅰ和区域Ⅱ中的总传质系数小.以上实验与计算结果为在直链烷基苯的生产过程中,降低循环烷烃中芳构化物的含量,实现延长脱氢催化剂的寿命提供了技术基础.     

毛细管单相分离法流中溶质Taylor分散的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)和轴向扩散模型方法研究圆形毛细管内单相分离流中溶质的Taylor分散问题。模拟计算绕Taylor气泡状障碍物所形成分离流中溶质的轴向扩散系数,分别考察了液体速度、单元胞长度、液膜厚度、液膜长度、毛细管管径以及单元胞数对轴向扩散系数的影响。结果表明,雷诺数介于750～1950的情况下,轴向扩散系数随入口液速、液栓长度以及单元胞数的增大而增大;管径介于2～5mm之间时,轴向扩散系数随着管径的增大而增大;管径大于5mm时,轴向扩散系数的增速缓慢;液膜厚度及液膜长度的改变对轴向扩散系数影响不大。     

木糖—山梨糖在色谱柱内的质量传递系数测定

用惰性物质为示踪剂，采用扰动－应答技术测定了固定床的轴向返混系数与传质系数。静态法测定了木糖－山梨糖在７３２型阳离子交换树脂上的吸附平衡关系。实验结果表明，在低浓度下相平衡关系为线性；同时从时间域法处理实验数据的结果看出，随着流动相的流速加大，轴向扩散系数和时间总传质系数亦相应增大。     

闭式涡轮转盘塔的轴向混合

用脉冲示踪法研究了闭式涡轮转盘塔（ＣＴＲＤＣ）中连续相的轴向扩散系数ＥＣ与转速ＮＲ、一Ｖ等操作条件的关系,经回归分析得到ＥＣ的计算关联式,并且与转盘塔（ＲＤＣ）的研究结果作了比较。实验结果表明：由于闭式涡轮的强烈搅拌作用,ＮＲ大大下降液滴大小（ｄｐ）分布更均匀。与ＲＤＣ相比,ＣＴＲＤＣ中的轴向混和程度大大降低。     

大颗粒气固流化床内两相流动的CFD模拟

采用欧拉双流体模型和颗粒动力学方法,数值模拟了大颗粒流化床在不同密度、布风装置及曳力模型情况下的气固两相流动,考察了大颗粒流化床流化和流动特点,颗粒体积分率分布,床层压力瞬时变化,床层碰撞比,以及颗粒速度径向和空隙率轴向分布规律.研究结果表明,与直型布风板流化床比较,凹型布风板流化床内的气泡产生快,颗粒横向运动能力强;随着颗粒密度的增大,其在凹型布风板流化床边壁处的速度比中心位置处减小的快;比较3种曳力模型,发现其模拟的轴向空隙率分布和床层压力存在较大差异,且与床层膨胀比实验关联式相比,3种模型预测的值比实验关联式要大一些.通过研究,3个曳力模型中Gidaspow模型相对适用于大颗粒气固流化床的数值模拟.     

丙酮在固定化活性污泥凝胶颗粒内有效扩散系数的测定

为研究不同凝胶颗粒的扩散性能和两种测定方法之间的差异,采用浸入法和浸出法,测定了丙酮在4种固定化海藻酸钙凝胶颗粒内的有效扩散系数,测定结果为1.4×10-8～1.9×10-8 m2/min.实验结果表明:对于丙酮,两种测定方法略有差别,浸出法测定的有效扩散系数的大小与颗粒投入蒸馏水时球体表面的丙酮多少有关系.浸入法中包埋粉末活性炭的凝胶颗粒比不包埋粉末活性炭的有效扩散系数大,而浸出法得到的结果与其相反.浸入法和浸出法均得出包埋活性污泥的凝胶颗粒比不包埋活性污泥的有效扩散系数要小的结论.     

用纤维光学技术测定液体混合程度对筛板塔效率的影响

本研究采用纤维光学技术以及任意方式注入示踪剂、两点检测之激励—应答手段,实测了普通筛板和大孔筛板的液相涡流扩散系数。通过对试验数据的回归分析,在较宽的操作条件范围内,得到了液相涡流扩散系数与堰高、液流强度和空塔气体动能因子的关联式。并发现普通筛饭与大孔筛板可用同一关联式关联。与实测的板效率之比较表明,以本文所提供的关联式预测的板效率是较为准确的。