多孔板特性对水力空化-Fenton反应处理废水的影响

为提高工业废水的处理效率,采用水力空化-Fenton反应处理废纸制浆废水.研究了孔径、空化数和过流率等孔板特性参数对去除废水总有机碳(TOC)的影响.结果表明:在过流率相同的条件下,减小孔径可提高TOC的去除率;交叉布孔较径向布孔体系所产生的空化云更均匀,处理效果更好;减小空化数可增强空化强度,但空化云体积也将减小.对于每一种废水都存在一个临界空化数,当体系空化数大于临界空化数时,减小过流率可提高空化效果,但是当小于临界空化数时,过流率存在一个最佳值.在本实验条件下,空化数为0.79的96×1交孔板体系具有最大的表观速率常数和最短的半衰期,经过90,min的处理,TOC去除率达到66.86%.实验证明水力空化-Fenton反应可以有效处理这类废水.     

水力空化强化效应的实验研究

应用建立的多孔板水力空化装置,分析管路入口压力、液体温度、空化作用时间、孔板过流面积、孔径等相关参数和亚甲基蓝溶液浓度、空化数等对羟自由基产量的影响;研究空化自由基产量与空化强度的关系.寻求最优空化强化条件,以促使空化发生以及提高空化作用强度.     

水力空化装置的优化设计

根据水力学原理,本试验设计并建立了一套实用有效的水力空化装置.采用了不同几何尺寸的孔板作为水力空化发生器,研究了进口压力、流量、孔内流速、孔板的厚度与孔径之比及孔板过流总面积与管道横截面积的比值对空化数的影响;分析了本实验装置的水流空化状态:本实验装置能产生空化现象.亚甲基蓝分光光度计法,能成功捕捉到水力空化产生羟自由基,是定量检测空化自由基简易可行的有效方法;空化程度随空化数的减小而增强;分析了空化数对羟自由基浓度的影响,寻求最优空化强化条件;水力空化系统的压力、孔内流速等参数及空化器结构的优化设计对空化强化效应的影响表明:进口压力越大,孔内流速控制在14 m/s,/δd为3,为0.07时,空化效果较好.图8,表4,参10.     

水力空化降解若丹明B的试验研究

水力空化技术是一种废水处理新技术,为了验证多洞孔板的空化效果和探讨几何参数等因素对降解速率常数的影响,在220L水力空化装置中利用多洞孔板对含有若丹明B染色剂的模拟印染废水进行了降解试验研究,结果表明：多洞孔板对若丹明B确实有降解作用,同时存在一个最佳的多洞孔板的面积比,并且降解速率常数随修正空化数的减小而增大。     

内孔式旋转空化发生器的数值计算研究

采用数值计算方法研究了内孔式旋转空化发生器的空化机理,并讨论了不同孔结构对其空化流动的影响.研究结果表明:当孔内压力降低到水的饱和蒸汽压时,孔内将发生剧烈空化现象;孔内存在明显的水汽交界面,由于转子的高速旋转,交界面附近水汽交换显著;结构参数中孔深L、孔径D和孔倾角α对空化区域大小及水汽交换效果有显著的影响,在转速为2 850 r/min的条件下,孔倾角为30º,孔径为23 mm,孔深为35 mm时空化和水汽交换效果最好.      

几何特征对多孔板特性的影响

针对多孔板几何描述相对较复杂,导致了设计的复杂性、没有系统的设计方法、也没有探究各参数及分布对多孔板特性影响程度的情况。首先研究了多孔板在环形及矩形分布、有无中心孔这一分布特征,得出在相同几何参数情况下环形分布和有中心孔的多孔板的压损系数较低和流出系数较高且稳定性较好的结论;研究了开孔个数n、等效直径比β和孔板分布密度Dd这3个几何参数对多孔板特性的影响,并结合Matlab图表进行具体数值分析。结果表明:在相同几何分布情况下,开孔个数和孔板分布密度对多孔板特性影响较小,而等效直径比对多孔板特性数影响较大,可作为影响多孔板特性的关键性参数。     

孔板消能工消能率的二维数值模拟

孔板消能是水利工程中广泛应用的一种消能方式,具有消能效果好、空化破坏小及结构简单等优点。孔板的孔径比和流体的雷诺数是影响孔板消能效果的主要因素。采用数值模拟方法,分析了孔板消能率随孔板的孔径比和雷诺数变化的规律,并通过拟合计算得到消能率经验式。该研究成果对类似工程的设计和施工具有一定的参考价值。     

轴向流吸附器内部流场特性

以轴向流吸附器内部流场为研究对象,采用CFD软件对其内部气体流动特性进行数值模拟.比较轴向流吸附器内无气体分布器、仅加装单一多孔板气体分布器、加装多孔板气体分布器与单级挡板相结合等3种方式对吸附器内部流场均匀分布的影响.未加装气体分布器的轴向流吸附器内部气流分布严重不均;仅加装单一多孔板气体分布器的轴向流吸附器内部流场的气体流动稍有改善,但气流分布仍不均匀;加装多孔板气体分布器与单级挡板相结合的方式,吸附器内部流场的气体流动得到明显改善.多孔板气体分布器与单级挡板组合使用时,保持气体分布器开孔率不变,开孔孔径为0.003 m时气流分布最为均匀,效果最好;保持开孔孔径不变,气体分布器的开孔率为0.388时气流分布最为均匀.     

箱梁底板孔洞处拉压波散射作用下动应力集中的解析解

基于拉压振动精确方程,针对持续波动力作用下箱梁底板孔洞处拉压波散射引起的动应力集中问题,采用复变函数法和保角映射法导出箱梁底板的拉压波动方程,给出孔洞处动应力集中系数的完备解.算例分析入射波波数、孔径与板厚比和孔间距对动应力集中系数的影响规律.研究表明:当开孔间距较小时,动应力集中系数变化剧烈;孔径与板厚比波动过大时,动应力集中系数有明显变化;入射波波数越低,动应力集中系数越大,随入射波波数变化后逐渐趋于稳定值1.     

单孔孔板水力空化特性的可视化与数值模拟

在自行搭建的单孔孔板空化反应试验台上,采用高速数码摄影和长工作距离显微成像技术,对单孔孔板中心孔内和孔板下游进行空化特性试验研究,分析了背压、空化数等参数对孔板水力空化的影响.试验结果显示:当背压一定,逐渐改变喷射压力时,会出现"空化初生迟滞"现象,在空化两相流区,较高的背压对应着较小的流动损失;孔板内和孔板下游都有空化区存在,且孔内空化对下游空化区影响较大.数值模拟结果显示,孔内空化与试验相符合,且下游空化区的产生是由孔内空化云脱落至下游漩涡区引起的.