旋转填充床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。利用空气水系统对旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。结果表明,旋转床干床压降比湿床大;进口压降随气量增大而增大;内腔压降随液体加入突然减小;出口压降随气量增大而增大,随转速增大而减小,随流体加入而突然增大,填料层压降随气量和转速增大而增大,当流 入时,先减小,后增大。     

旋转填充床气相流场模拟与验证

为探索旋转填充床内的气相流场分布,本文对旋转床里的填料进行简化,建立了旋转床的二维物理模型。采用Fluent软件的标准k-ε模型模拟床内的气相流场,计算气体压降,并分析了气体在径向分布情况。结果表明：旋转填充床的压降主要集中在填料层内,压降随气体流量、转速的增加而增加,与实验数据相比,最大平均误差约22.6%;对于不同入口方式和内构件的旋转床,压降大小顺序为：切向入口>径向加挡板>径向加开孔挡板>径向入口,其中径向加挡板的旋转床内气体分布的均匀性较差。     

液体初始分散对逆流旋转床内传质影响的研究

探讨液体的初始分布对逆流旋转填充床流体力学特性和传质的影响。在逆流旋转填充床内，用水吸收空气中的氨，通过使用五种不同的液体分布器，研究操作条件(转速、气量、液量)对逆流旋转填充床气相压降和传质的影响。在相同操作条件下，不同液体分布器对旋转床气相压降影响表现为，旋转床气相压降随转速、气量的增加而增大，随液量的增大而减小，不同分布器对传质的影响不明显。气相总传质系数K_ya随转速、气量、液量的增加而增大；旋转床内的传质主要发生在填料层内，从分布器到填料空腔内的传质约占整个旋转床内传质的10%以下。     

旋转填充床微观混合的沿程实验研究

微观混合的研究对于更好地认识和处理一些受其影响的快速反应过程（聚合、结晶等）具有重要的指导意义。通过设计一台能实现沿程取样的旋转填充床,同时通过采用一种平行竞争微观混合体系 碘化物 碘酸盐反应体系,考察了填料的不同径向位置离集指数的分布及各操作参数对旋转填充床微观混合效率的影响。本文第一次从实验上证实了旋转填充床填料的端效应区在强化微观混合方面的重要作用,系统的总结了各操作参数对微观混合的影响。与其他反应器相比,旋转填充床具有更好的微观混合效率。     

旋转填料床流体力学特性的研究

利用离心传质分离设备－旋转填料床,对其流体力学特性进行了研究,测定了该装置在不同转速,气流量和液流量的干,湿床压降,通过对大量实验数据的分析表明,旋转填料床的干,湿床压降均受气流量及转速的影响,且受气流量影响较大,而与液流量基本无关。     

纳米粉体材料生产新技术

介绍以旋转填料床为强制混合反应器进行化学液相沉淀反应，生产碳酸钙、氢氧化铝、硫酸钡、氧化锌、拟薄水铝石、碳酸缌等纳米粉体材料的工艺及实验结果，考察旋转填料床转速、溶液的过饱和程度、分散剂等因素对平均粒径的影响，提出还需要解决的问题，提出用错流型旋转床解决逆流型旋转床气相压降过大的难题。     

旋转填充床中两种填料压降特性与传质特性的对比

利用空气-水-SO2 系统研究了逆流旋转床的气相压降及传质特性。结果表明, 填料A(普通丝网 )比填料B(RS钢波纹丝网)的气相压降大30%左右, 体积传质系数小15%左右, 即填料B比填料A的流体力学性能和传质性能好。     

逆流和并流操作时旋转床气相压降的对比

对逆流和并流旋转床的气相压降进行了实验研究。结果表明:在并流和逆流操作条件下,旋转床的湿床压降小于干床压降;且随液量增大而略有减小,随气量增大而增大;当转速增大时,并流操作的压降减小,逆流操作的压降增大;拟合结果与实验结果吻合很好。     

网波填料的结构尺寸对其流体动力学特性的影响

本文研究金属网波填料的结构尺寸对其流体力学特性的影响、提出湿填料层压降关联式,网波填料层压降关联图和计算武,用以确定液泛速度和允许速度。测量了动持液量,发现它和气相雷诺数无关,只是填料特性和润湿率的函数。     

超重力旋转床中气液两相流动与传质过程的数值模拟

文中采用基于颗粒轨道模型的欧拉-拉格朗日法对超重力旋转床中的气液两相流动与传质进行了数值模拟研究。在合理简化丝网填料结构和考虑液滴凝并与分散的基础上,分别利用SIMPLE算法和颗粒轨道模型计算了超重力旋转床中的气流场和液滴的运动轨迹,进而计算了液相的传质系数。数值模拟所得的液相传质系数与氮气解吸水中溶解氧实验结果符合良好,表明模型能够用于模拟旋转床中流体力学和分散相内的传质过程。计算分析表明,对超重力旋转床,在一定的转速下,液体和气体流量以及填料内径的变化对体积传质系数有重要影响。     

同心环碟片填料旋转床气相压降实验研究

对同心环碟片填料旋转床在气液两相沿径向逆流条件下,进行了水-空气压降测量,推导出压降与操作工况的关联式.测量结果表明,该关联式与实测值吻合较好. 研究发现在旋转床压降分析中必须考虑科氏力的影响,在总压降中摩擦阻力所引起的压降占主要部分.     

并流旋转床中液滴运动规律及发散型填料设计

液滴粒径是影响旋转床中气液传质的重要因素。通过分析液滴的运动和气体的流场特性,构建液滴在单级雾化并流旋转床中的二维运动模型,探索液滴群粒径分布。根据液滴速率和粒径分布确定填料的径向间距,设计了发散型丝网填料。该填料增大了相界比表面积,对提高传热传质效率,优化旋转床脱硫工艺具有一定的意义。     

微污染原水生物硝化过程动态模型及其应用

采用考虑最小基质浓度的Michaelis-Menten方程，建立了原水生物硝化氨氮去除速率动力学模型．根据反应器物料平衡原理，建立了多级完全混合式原水生物预处理硝化反应器动态模拟模型，模型计算值与实际中试运行效果较为一致．利用建立的动态模拟模型，考察了水量、进水氨氮浓度、填料比表面积、池体填料填充率、反应器级数及各级池体体积分配对整体工艺运行效果的影响，其中填料比表面积和填充率的变化为影响处理效果的最重要因素．该模型较好地反应了工艺硝化的过程，可方便应用于工艺的设计、控制和管理．     

旋转填料床微观混合性能的CFD模拟

旋转填料床又称超重机,通过旋转产生的离心力来实现超重力环境,能有效地强化微混合及传质过程,在快速化学反应过程上有广泛的应用,如制备纳米粉体材料等。旋转填料床内的湍流反应涉及在填料中流体流动与混合反应过程,针对2股无预混反应物料的湍流混合及反应,通过商用软件Fluent的计算平台,采用涡耗散模型（eddy-dissipation）模拟碘酸盐-碘化物体系的平行竞争反应。涡耗散模型认为反应速率由湍流控制,避开了代价高昂的Arrhenius化学动力学计算。计算过程收敛良好,流场与各组分浓度分布合理。考察了转速及初始浓度对离集因子的影响,模拟结果与相关文献的实验数据吻合良好。     

滴流床的压降和持液量

以α-甲基苯乙烯加氢系统为对象,研究滴流床的流体力学特征,在冷态条件下测定了滴流床内压降和持液量,得到压降、动持液量与气速和液速的关系式。结果表明压降梯度受气速影响较液速大,动持液量受液速影响较气速大。气速增加,床层压降增大,动持液量减小;静持液量只与体系的物性、填料物性、装填方式等有关,与反应条件无关。另外,在零气速条件下,用KOH作为示踪剂,采用脉冲注入法,研究了滴流床的停留时间分布,得到床层的Peclet准数与液速的关系,Peclet准数随着液速的增加按指数级增加。     

气 -液两相在多孔介质内同向向上流动的CFD研究

基于计算流体力学中欧拉模型,研究了气-液两相在球形多孔介质填充床内同向向上流动情况.分别采用Tung&Siefken模型、Schulenberg模型以及Attou模型通过用户自定义功能的形式添加气固、液固、气液间曳力程序对填充床流动情况进行CFD三维数值模拟.对其模拟结果与实测数据进行对比发现:Tung&Siefken的模型更适合模拟在常温常压下直径在2～8mm的球形多孔介质内气-液两相流流动,此模型CFD数值模拟的压降差、持液量结果均与实测数据吻合很好.     

旋转床填料内径向温度分布实验分析

为了精确描述旋转床填料内的温度分布关系,文中对旋转床的径向温度分布进行了实验测定,结果发现：在实验范围内,旋转床填料内的径向温度分布与转子的转速有关,与液体流量有关,但气体流量的变化对温度分布的影响很小。文中推导出传热系数公式,并结合实验数据计算出传热系数,有力地证明了传热端效应的存在。     

超重力旋转床中气液传质性能的研究进展

超重力旋转床是一种强化化学工业过程的新型反应器,利用高速旋转填料所产生的离心力来模拟超重力环境,液体在高分散、高湍动、强混合以及界面的快速更新下与气相以极大的相对速度在填料的弯曲孔道中进行逆向接触,极大地强化了气液传质过程而不液泛。对影响超重力旋转床气液传质效果的因素,如填料、转子转速以及气/液体流量等进行了综述,并在此基础上,介绍了典型的气液传质理论和近年来国内外对超重力旋转床中气液传质理论及气液传质模型的研究进展,最后对超重力旋转床气液传质的强化技术进行了展望。     

基于能量最小原则的高铁填料压实过程振动参数优化

为了动态优化高铁路基碾压参数,以提高高铁路基填料碾压效率,提出了一种基于振动能量最小原则的振动参数优化方法。首先,开展室内振动压实试验,以建立振动参数与干密度之间的定量关系;其次,采用改进神经网络方法建立干密度增量预测模型,构建基于能量最小原则的压实过程振动参数优化方法;最后,基于Modbus通讯协议,优化设计出振动参数可调的智能振动压实仪,并通过振动压实试验验证优化结果。研究结果表明：振动强度达到阈值后,进一步增大振动强度会导致压实仪发生“跳振”,严重影响振动设备使用寿命;改进神经网络模型能够较好用于预测干密度增量;提出适用于动态优化的遗算法(genetic algorithm,GA)算法的最佳参数,即种群数量为150,选择概率为0.9,交叉概率为0.6,变异概率为0.05;在此最佳参数下,能有效保证动态优化方法的准确性;采用优化后振动压实方案能够减少振动能量127.58 J,占优化前能量输出的25.61%,填料破碎率减小0.9%。     

AlH自由基在外电场中的分子特性和势能函数

在B3P86/cc-PV5Z水平下,研究了AlH自由基分子在不同外电场中的平衡几何、偶极矩和振动频率等物理性质参数,在此基础上设置合适的外场参数,采用高精度能量计算方法CCSD(T)扫描单点能获得其势能曲线.结果表明物理性质参数和势能值随外电场的变化而变化,且在反向电场中变化幅度较大.利用Morse势模型拟合无外场下势能函数,得到的拟合参数与实验值吻合较好,采用偶极近似构建外电场下的势能函数模型,编制程序拟合对应的势能函数,得出拟合参数,进而计算临界离解电场参量,结果与数值计算值较为一致,说明构建的模型是可靠和准确的.这为分析外场下多原子体系势能面、动力学特性和分子Stark效应冷却囚禁提供重要的理论和实验参考.