自吸式涡轮搅拌桨的性能研究

系统地测定了自吸式双圆盘六叶涡轮桨应用于气-液-固三相浆态搅拌反应器的性能。研究了吸入气体的临界转速、表征搅拌桨对气体抽吸能力的吸气压力、气体自吸的吸入流量、搅拌功率、气含率、气液分散性能和气液传质规律,以及固体催化剂颗粒的悬浮问题。采用磁钢密封结合自吸式涡轮搅拌桨的三相浆态搅拌反应器,比较适宜于精细化学品合成的工艺研究及本征动力学测定,并对中小规模三相浆态反应工艺的连续化生产提供了可行性研究。     

固体颗粒对强化传递性质的多相气升式反应器流体力学影响

研究了加入机械搅拌和静态混合器后对多相气升式反应器流体力学性能的促进作用,重点考察固体颗粒的直径、固含率(固体质量分数,下同)对液体循环速度、气含率(气体体积分数,下同)等的影响。实验证明,对液体循环速度来说,在多相流中并非通气量、搅拌转速越大越好。对气含率而言,多相气升式反应器不但存在临界颗粒直径和临界固含率,还存在一个临界表观气速,在此气速以下,才能产生气含率随固含率增加而增加的现象。最后对气含率、固含率及能量耗散速率作了关联。     

气液两相机械搅拌釜中水翼-涡轮组合桨的功率消耗

研究了气液两相机械搅拌反应釜中水翼组合桨的组合方式，通气位置、搅拌方式及桨间距对通气功率下降的影响，给出了通气功率消耗关联式。当采用以水翼k5桨为下层桨、较高的通气位置及较大的桨间距为搅拌釜的几何结构时，其通气功率的下降较小。水翼桨的排出流方向、通气管出口位置及桨间距对气体循环及全釜气液流动产生协同作用，且这种协同作用会因搅拌转速的不同而对桨间距有不同的要求。     

静态混合器的基本性能及其应用

静态混合器是一种新型的混合设备，具有相当广阔的应用前景。本文对静态混合器的类型作了简要介绍，对静态混合器在实际应用中的混合特性、传热传质性能等作了阐述和比较。     

圆盘反应器内流动和成膜性能的数值模拟

采用流体体积函数法(VOF)对卧式旋转圆盘反应器的流动和成膜特性进行了数值模拟,并考察了圆盘转速和反应器内液位高度对液膜厚度及分布的影响规律。研究结果表明,VOF方法能够较好的模拟圆盘反应器内液膜的流动和成膜特性,反应器内液相流场、成膜过程、液膜厚度及分布的模拟数据与实验结果吻合良好;液膜厚度随圆盘转速增加而增大,液位高度的变化对其影响不大;圆盘成膜具有最低转速和最低液位;同时模拟得到了圆盘表面液膜的分布规律。     

双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽气液分散特性的数值模拟

采用基于气泡聚并和破碎机理的群体平衡（PBM-MUSIG）模型,对双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽内的气液分散特性进行了数值模拟;考察了不同通气量和操作转速下气液搅拌槽内流体流动,局部气含率和气泡尺寸的分布规律。模拟结果表明：通气工况下搅拌槽内的液相流场具有双循环流动形式;采用PBM-MUSIG模型预测的局部气含率分布与文献实验数据吻合较好;搅拌槽内气泡尺寸随转速增加而减小,随气量增加而增大;桨叶排出流区域内气泡尺寸较小,近壁区和循环区内气泡尺寸较大。     

测试填料塔中液体分布性能的新方法

利用现代传感器及微机在线测试技术,建立了一套测试填料塔中液体分布性能的实时数据采集系统,在φ３００ｍｍ填料塔中,以空气／水为介质,分别对Ｄｇ２５ｍｍ环矩鞍,阶梯环及拉西环填料的液体分布性能进行了测试,结果表明,本测试系统线性范围宽,准确性好,灵敏度高,且填料塔中液体分布性能的测试数据与理论计算值吻合良好。     

热态气-液多层桨搅拌槽内的气液分散和传质性能

在直径为0.30 m的不锈钢搅拌槽中,采用半椭圆管盘式涡轮(HEDT)为底桨,上提操作的宽叶翼形桨(WHU)为中、上层桨的三层组合桨,研究了25~80℃范围内气-液两相体系中的气液分散和传质性能。结果表明,气含率随温度升高而明显降低,80℃时的气含率仅为25℃时气含率的58.8%;容积传质系数(kLa)受温度的影响很小,温度从25℃上升到80℃,kLa仅增大了2%,理论计算得出80℃下kLa比25℃下增大4%,与实验值基本相符;依实验数据关联得到不同温度下的气含率和kLa与温度、功率和表观气速的经验关联式以及无因次准数关联式,关联式计算值与实验值误差在±10%以内。通过对比经验关联式中功耗、表观气速和温度的指数可以看出,气含率受温度影响最大,表观气速对气含率的影响大于功耗对气含率的影响;而功耗对kLa的影响最大,功耗影响的指数分别是表观气速和温度对kLa影响指数的2倍和4倍。     

交流电场对泡罩塔板传质性能影响的研究

在一块φ８０ｍｍ的泡罩塔板上通过用水吸收空气氨的试验，在５００－２００００ＨＺ较宽频率范围内，探讨了交流电场对塔板传质性能的影响，并得到５３５５ＨＺ条件下理论塔板层数随气、液流量的变化关系曲线，回归了理论塔板层数的关联式。     

釜式泰勒流反应器流动特性与传质机理研究

通过设计一种气液混合射流的方案,在搅拌釜式反应器底部加装气体分布器,生成泰勒涡流。采用数值模拟和实验相结合的方法分析反应器内涡流流动特性及传质机理。结果表明：搅拌釜式反应器内泰勒涡流随旋转雷诺数变化的演变规律与常规泰勒反应器内涡流的演变规律类似;泰勒涡流的生成在搅拌釜式反应器原有的全混流流型中构建出局部的平推流区域,降低了返混;平推流区域随着旋转雷诺数的增加而扩大,在临界旋转雷诺数工况下可使反应器气相均布性提升28%,溶氧速率提升5倍左右,有效地改善了反应器内流动状况,强化了气液间的传质效率。研究结果为突破常规泰勒流反应器反应空间小的局限、扩大生产规模提供了理论研究依据,对釜式反应器的改装具有普适性,简便易行。     

气升式外环流反应器结构特性对传质的影响

研究了气升式外环流反应器（EALR）结构特性（高径比、喷嘴结构、喷嘴位置、两管中心距）对气含率、液体体积传质系数的影响。得出了反应器的较优结构尺寸。在冷模试验优选出确定结构的EALR中进行了苏云金杜菌的发酵实验,与传统的机械搅拌罐相比,苏云金杆菌的发酵周期可缩短9h左右,发酵水平可提高35%。     

一种基于免疫遗传算法的CSTR跟踪控制新方法

对连续搅拌反应釜的跟踪控制问题进行了研究。通过模拟生物体的实际免疫行为设计出了实用化的免疫遗传算法 ,利用此算法对PID控制参数进行在线调整。仿真结果表明 ,该方法能够对连续搅拌反应釜进行有效地跟踪控制     

涡轮盘随机结构可靠性研究

摘要：利用有限元软件对转子进行可靠性分析时,转子的结构以及其他设计参数都是以确定量来进行分析的, 不能实现设计参数为随机情况下的可靠性分析。以弹性力学为基础,从转子的微元体出发,推导出离心力和温度场同时对转子系统影响的等厚度和变厚度轮盘任意一点的应力计算式。考虑了转子随机结构尺寸、温度应力、转速和材料强度等参数的随机性,利用应力-强度没干涉模型、积分随机有限元和Gram-Charlier级数方法对转子进行可靠性分析,实现了转子系统随机结构的可靠性计算,且计算精度较高。     

气液传质相界面湍动现象的实验及分析

气液相际间传质过程中,由溶质浓度梯度产生的表面张力梯度可以导致相界面湍动现象.本文采用激光纹影仪观察及计算机在线图象采集的方法,对气液两相物理吸收和解吸过程中相界面处的湍动现象进行了实验研究.传质过程包括异丙醇、乙醇、甲醇、氯苯吸收和解吸CO2.实验结果表明,在不同的吸收体系中,有不同的湍动形状,根据其形状大致可分为多边形和滚桶状两类;同一体系,在不同的实验条件下,也会有多种界面湍动的形式,其形式与吸收体系性质和实验条件密切相关.     

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。     

环流反应器的增湿性能与气液传质特性

为研究环流反应器对干空气的增湿效果,分别测量了不同液位和气速条件下环流反应器的进出口气体湿度值,比较了进出口气体湿度变化和增湿效果.并在低液位条件下建立了水分传递的传质模型,推导出传质系数的计算公式.研究表明,在空气和自来水体系的环流反应器实验中,气体增湿效果显著,证明了采用干空气增湿方法浓缩母液的工艺可能性.但由于实验中采用的环流反应器内径小、气速低,单位时间内干空气带走的水分有限,为提高母液浓缩效率可采用降低反应器高度、增大反应器横向尺寸和气速等措施.     

ILAR中添加微量表面活性物质传质特性

利用液相体积传质系数研究了气升式内环流反应器中添加表面活性物质（叔丁醇、季戊四醇、乙醇及CaCl2）后的传质特性．实验结果表明,与空气-去离子水体系相比较,添加微量表面活性物质会显著增强氧的气-液传质性能,但这种强化作用仅发生在一定的浓度范围内,超过极限浓度后,液相体积传质系数会有所降低．另外,叔丁醇和季戊四醇的碳链尽管长于乙醇,但促进气-液传质效果不及乙醇,说明分子空间结构对脂肪醇抑制气泡的聚并有一定的影响．     

液固传质系数和催化剂包内液体流速的测定

通过气液在塔内的逆向流动 ,测定了液固传质系数和催化剂包内流速 .实验在常压、2 5℃下进行 ,采用内径为 5 6mm的玻璃管 ,玻璃管中的催化剂捆束总高度为 5 2 8mm .对实验数据进行回归处理 ,得到了一些关联式 ,为醋酸甲酯催化精馏水解过程的模拟提供了基础 .