管栅式喷射塔的初步探讨 第一部分 管栅式喷射元件的压降

高速、并流喷射塔是一种高效能的传质设备。它适用于气体吸收、冷却、增减湿、干燥、除尘等过程。特别对于溶液面上被吸收的气体组分分压甚微的吸收过程,以及伴有快速反应的化学吸收过程,更显示其优越性。近年来,我国的研究者对喷杯型高速并流喷射塔的性能进行了测定和研究。这些工作指出,这种结构的喷射元件存在着压降大、对原始布液不匀度敏感、结构仍不够简单等缺点。为了进一步降低喷射元件的压降,简化其结构,我们曾经进行了新型喷射元件的探索工作,开展了对锥形喷杯、矩形喷杯、管栅式喷射元件的性能比较试验。试验结果表明,管栅式喷射元件压降小、结构简单,是一种较有发展前途的新型喷射元件。因此,1979年以来,我们对管栅式喷射元件的流体力学和传质性能又作了进一步的测定。本文叙述了管栅式喷射元件的流体力学状态的观测结果,并提出了计算其压降的关联式。     

喷杯型喷射塔的传质

喷杯型喷射塔在生产上应用日益广泛,但实验研究报导中所提供的关联式都是在特定实验条件下取得的,机理研究极少。因此,如何通过实验对前述关联式加以校验及评定,并在此基础上探寻可供设计选用的更为有效的关联式,是个需要解决的问题。在实际生产中液气比控制何种范围,能使得吸收效率高而能量消耗低?塔身在吸收     

喷杯型喷射塔的压降

喷杯型喷射塔(以下简称喷射塔)是一种高速并流的传质设备,它是由锥形空心小杯作为雾化混合元件,加上空心吸收段与分离段构成(见图1)。这种装置结构简单,处理能力大,单级效率高,不易堵塞,工作性能稳定,便于探作,特别适用于含尘气体或带有悬浮颗粒的液体场合。至今已用于气体吸收、冷却、增湿、干燥和除尘等过程中。     

管栅式喷射塔的初步探讨 第二部分 管栅式喷射元件的传质

管栅式喷射塔操作性能与其它并流喷射塔的对比实验结果,及其流体力学状态的实验研究情况,我们已经作过报导。本文在上述实验的基础上,对压降小而结构又十分简单的(仅由普通管子构成)管栅式喷射塔的传质性能作了进一步的实验探讨,并提出了本实验条件下的传质数据的关联式。本实验采用的实验流程和设备,以及喷射元件的尺寸和实验条件均与前文介绍的相同。但为了便于分析取样在喷射元件到吸收段增设了一个大小头,逐渐过度,此与前文介绍的装置,稍有不同。本实验是在空气-氨-水系统中进行的。氨由钢瓶、稳压罐和计量装置组成的供氨系统供给。实验过程中,在实验装置进口处气体的氨浓度保持在1％(体积)左右。操作稳定后,在装置的进口、喷射元件下150毫米处,以及分离器出口处同时取样分析。 Orrington等在他们进行的水吸收氨实验中证实了入口气体的湿度对传质系数影响很小,在大多数情况下是在实验误差范围内。因此本实验流程安排上未考虑对入口气的湿度加以控制。实验中气体的缝隙速度(按喷射元件通道最窄处计)为10～80米/秒;空塔气速为2～9米/秒;液气比为3～50升/米~3。实验塔吸收段高度为1600毫米,直径为150毫米。     

HSX型规整填料的流体力学和传质性能研究

在直径为476 mm的有机玻璃塔内对新开发的HSX型填料进行冷膜实验,测试不同比表面积的HSX型填料的流体力学性能和传质性能,并将HSX125型填料与Mellapak125X型填料的实验数据进行对比。实验结果表明:HSX125型填料无论在湿塔压降、液泛气速及传质效率上均优于Mellapak125X型填料;当喷淋密度L=28.11m3/(m2·h)时,HSX125型湿塔压降比Mellapak125X平均降低30.8%,等板高度平均降低16.2%;在实验操作条件下,HSX125型填料的液泛气速平均升高5.6%。上述结果表明,HSX型填料经波纹结构优化后,在保证填料塔大通量的前提下也保持了其较高的传质效率。     

双级喷射吸收塔的性能试验

喷射塔系利用气流的动能来加速与分散液流,形成气液混合流,并在其中进行物质传递过程。由于采用高的气流速度,可保证物系的强烈湍动与高度分散,使喷射塔成为高效率的传质设备。喷射塔结构简单、工作稳定、处理能力大,且不易被堵塞,可用于处理含尘的气体或混浊的液体。由于气液接触的时间短,所以喷射塔仅适用于易溶气体或伴有快速化学反应的吸收操作。单级喷射塔在工业上已用于二氧化硫、硫化氢,以及氟化氢等气体的吸收。     

SY型丝网波纹填料的流体力学及传质性能研究

研究开发了一种新型SY丝网波纹填料。常温常压下,以空气-水-氧气为介质,在塔径500mm的有机玻璃塔内,对4种不同比表面积的SY型填料进行冷模实验,研究其流体力学和传质性能,并在相同实验条件下与丝网波纹填料CY700进行对比。实验结果表明,SY型填料的塔压降低于CY型填料,液泛气速和传质效率均优于CY型填料。当L=2249m3/(m2·h)时,SY700填料的湿塔压降比CY700降低了32%;L=1687m3/(m2·h)时,等板高度平均降低了12%;实验范围内,液泛气速平均增大了22%。上述结果表明SY型填料优化的波纹几何结构,改善了气液相通道,强化了气液两相接触传质,并增大了填料通量,具有较宽的操作范围和较好的分离效率。     

HX型高效规整填料的流体力学和传质性能研究

在内径为500mm、填料高度为1m的有机玻璃塔内,对4种不同比表面积的HX型及X700型规整填料进行了冷膜实验,得到了表征两种填料流体力学性能和传质性能的实验数据。实验结果表明几种填料的压降、液泛气速和每m填料的理论级数符合一般规整填料的变化规律;与X700型填料相比,HX700型填料具有较小的压降和较高的传质效率,干塔压降平均降低了25%,湿塔压降平均降低了40%,液泛气速平均提高了12%,每m填料的理论级数平均提高了30%。     

强化气液喷射搅拌反应器传质特性研究

气液界面的传质强化是设计高效节能反应器的重要目标.气泡大小是影响气液反应界面传质和最终反应速率的重要流体力学参数.就确定的体系而言,反应器的结构参数和操作参数会对气泡大小产生不同程度的影响,从而影响传质效果.利用溶氧法测定体积传质系数kLa,利用一种图像处理方法测定气液相界面积a,进而得到液相传质系数kL,对某型强化气液喷射搅拌反应器的传质特性进行了研究.探讨了反应器的结构参数和操作参数对于其传质特性的影响,从而更好地理解反应器的传质机理,为反应器的优化提供设计依据.     

喷淋方向对船舶Ⅰ型脱硫塔内部流场的影响

随着船舶尾气排放法规的严苛,如何提高船舶脱硫塔脱硫效率,以及减小压降成为生产设计中的重要因素。以Ⅰ型脱硫塔为研究对象,通过改变喷嘴的喷射方向对内部流场特性进行了优化。首先利用欧拉-拉格朗日方程建立了气液两相流动模型,其中烟气为连续相,喷淋液滴为离散相。采用多孔介质模型替代除雾器以计算其产生的压降,利用ANSYS Fluent分别仿真三个不同喷射方向(A30、A90、A150)的脱硫塔内部流场。将A30的仿真结果与工厂实验进行对比,结果表明仿真得到的脱硫塔烟气出口温度及入口至除雾器下方的压降值与实验数据基本一致,证明了仿真的准确性。通过对三种喷射条件下的内部流场、温度及压力特性的对比研究,结果表明:三种喷射方向对脱硫塔压降影响不大,对烟气的降温效果均不佳,其中A90所产生的降温效果和压降与A30几乎一样,A150喷射产生的压降相对较大及烟气降温效果相对较好;三种喷射方向均易造成烟气产生逃逸,其中A90逃逸现象最严重; A30的烟气截面速度标准偏差值相对较低,更有助于气液两相接触。综合考虑采用A30喷射方式更有利于脱硫。     

喷淋方向对船舶I型脱硫塔内部流场的影响

随着船舶尾气排放法规的严苛,如何提高船舶脱硫塔脱硫效率以及减小压降成为生产设计中的重要因素。本文以I型脱硫塔为研究对象,通过改变喷嘴的喷射方向对内部流场特性进行了优化。首先利用欧拉-拉格朗日方程建立了气液两相流动模型,其中烟气为连续相,喷淋液滴为离散相。采用多孔介质模型替代除雾器以计算其产生的压降,利用Ansys Fluent分别仿真三个不同喷射方向(A30、A90、A150)的脱硫塔内部流场。将A30的仿真结果与工厂实验进行对比,结果表明仿真得到的脱硫塔烟气出口温度及入口至除雾器下方的压降值与实验数据基本一致,证明了仿真的准确性。通过对三种喷射条件下的内部流场、温度及压力特性的对比研究,结果表明：三种喷射方向对脱硫塔压降影响不大,对烟气的降温效果均不佳,其中 A90所产生的降温效果和压降与A30几乎一样,A150喷射产生的压降相对较大及烟气降温效果相对较好;三种喷射方向均易造成烟气产生逃逸,其中A90逃逸现象最严重;A30的烟气截面速度标准偏差值Mf相对较低,更有助于气液两相接触。综合考虑采用A30喷射方式更有利于脱硫。     

深液层大孔径筛孔型鼓泡塔的性能研究

深液层大孔径筛板型鼓泡塔是一种新型碳化塔。本文就其结构、流体力学及传质性能进行了系统的研究。实验测试了不同汽液负荷下的塔板压降、塔内气含率、液相返混量及传质效率,并提出估算塔板压降及塔内气含率的关联式。     

喷浆机喷射管堵塞自动监控保护装置的研制

在煤矿井下喷浆生产过程中,喷浆机喷射管堵塞不仅给处理带来困难,还有可能会发生爆管事故,直接影响到现场操作工人的人身安全,不利于煤矿安全生产。喷浆机喷射管堵塞自动监控保护装置采用压力调节阀和换向阀设计一套气路系统自动识别喷射管有无堵塞,采用气动阀、压力传动元件和行程开关,设计喷浆机喷射管堵塞自动保护系统,可实现输出管路堵塞时自动停电、停风、报警,避免风压大而出现爆管,甚至出现喷浆料伤人现象,对井下安全生产意义重大。     

V型喷动流化床床层压力的研究

流化床床层压力及其分布是反映流化质量和床内物料运动状况的主要参数之一。本实验在于３１０×４０×２０００ｍｍ和８３×４０００ｍｍＶ型喷动流化床冷模装置上，以水泥生料粉为实验原料，对床层压力、缩口结构与流化质量关系进行了研究，分析了床层压降随喷射气流、流化气流的变化规律，并与普通流化床的类似特性作了比较，得出Ｖ型喷动流化床的适宜操作气速范围。流化浅床加上合理的缩口形状，可以实现层流边界层连续卸料的操作。     

TPI型规整填料的流体力学及传质性能研究

设计开发了一种新型波纹脉冲型填料,该填料结合直线结构和脉冲结构的优点,有效地降低了塔压降,并且显著提高了传质性能。实验采用氧解吸的方法对三折线脉冲（TPI）填料进行冷膜实验,测定了3种不同比表面积的TPI型填料的流体力学以及传质性能,并与传统的CY型填料进行了对比。相对于CY700型填料,TPI700型填料的流体力学和传质性能均有较为显著的提高。以流量L=22.49 m³/（m²·h）的情况为例,TPI700型填料的塔压降比CY700型平均降低了约39.4%,等板高度平均降低了约16.6%,液泛气速提高了约16.4%。结果表明,TPI型填料的性能较为优良,可以应用于高分离要求的行业。     

热源塔液气比优化分析与实验研究

针对夏热冬冷地区对冬夏两季双高效供冷/供热空调设备的需求,提出了采用热源塔热泵达到夏季高效供冷而冬季高效供热效果的解决方法.对热源塔热泵的原理和工作过程及其与冷水机组和空气源热泵的异同点进行了分析,建立了叉流式热源塔装置,并在不同室外空气参数情况下,以水和溶液(乙二醇水溶液)作为介质且在不同液气比时,对热源塔换热性能进...     

SCA型高效规整填料的开发及其性能研究

研究开发了一种新型金属丝网波纹填料—直线与弧线交替（SCA）型规整填料,该填料为独特的弧线与直线交替式结构,兼具了直线、弧线型等多种典型填料的优点。在透明的树脂玻璃塔内进行冷态模型实验,通过将700、800、1 000 m²/m³的3种大比表面积的SCA型填料与传统填料进行比较,研究其流体力学性能与传质性能。实验对比结果显示：在相同操作条件下,SCA700型填料的干塔压降仅为传统CY型填料的67.8%,平均降低了32.2%;湿塔压降仅为传统CY型填料的65%,平均降低了35%;液泛气速平均高出20%,等板高度值平均减小了近24%。上述结果表明,SCA型填料兼顾了填料的传质性能与流体力学性能,在减小压降、增大操作弹性与传质效率方面均有显著进步。     

下降管结构对喷射搅拌器气液相界面积的影响

针对喷射搅拌器的新型气液下降管结构对气液混合性能的影响进行了理论和实验探讨。为考察新型气液下降管结构对气液相界面积的影响,利用数字图像处理技术对反应器内气含率、气泡Sauter平均直径、气泡粒径分布进行了测量。结果表明,在下降管出口面积和初始液位相同的情况下,下降管下端侧面开孔数目和孔浸没深度对反应器内气含率影响较小;气泡Sauter平均直径随液流量的增加呈先减小后增大的趋势;气液相界面积随液流量的增加而增大。所得实验结果与理论计算结果基本一致。     

穿流式筛板塔在铀矿冶的应用

对穿流式筛板塔流化床逆流离子交换在铀矿山废水和铀矿石浸出液中回收铀的应用进行论述．(1)论述塔的结构、工作原理及性能，表征正常操作条件下连续流化区与液泛区流体力学基本规律的表达式．(2)实际生产运行表明，该塔具有处理能力大、效率高、节约能源和化工原料、操作性能稳定等优点。     

三相下喷式环流反应器的气含率和传质性能

在三相非牛顿型流体体系中，对下喷式环流反应器的气含率和传质特性进行了实验研究。讨论了气速、液速、导流筒直径与反应器直径比、固体装填量、羧甲基纤维素钠溶液浓度及其流变特性对它们的影响。实验结果表明，气含率和传质系数随气速的增加而增加，而液速对其影响较小。在实验条件下，发现最优的导流筒直径与反应器直径比在０．４￣０．５这一范围，最优的固体装填量约为ψ＝０．０３，同时提出了气含率和容积传质系数的经验关联