热管式固定床鼓泡反应器返混试验研究

为了研究热管式固定床鼓泡反应器的返混问题,采用脉冲法,在一内径为50 mm、高800mm,床内充以多孔填料,内插一根φ16 mm×2 mm不锈钢-水热管的固定床反应器中,用并流向上的水和氮气进行返混试验研究.利用轴向扩散模型计算反应器轴向Peclet准数,考察了气相流速、液相流速、多孔介质和热管对返混的影响.研究表明反应器中热管的存在加重了返混.     

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。     

集中质量对Beck杆动力特性的影响

目的研究含有末端集中质量的Beck杆的动力特性。方法采用解析法进行研究,分析了端部集中质量对杆的一、二阶频率和随从力临界值的影响。结果建立计算模型,导出运动微分方程。结论末端质量对Beck杆稳定性有一定的影响。     

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%。     

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．     

氧热法电石合成淤浆鼓泡床反应器的流动特性

针对氧热法电石合成的电石吸热反应和炭燃烧放热耦合特点,本文设计并研究了适用该过程的三相淤浆鼓泡床反应器。采用空气-水-氯化聚氯乙烯（CPVC）模拟物系,实测了不同表观气速、固体颗粒进料量和静液高度下淤浆鼓泡床床层中局部平均气含率、固含率轴向分布和大、小两类气泡的分布。结果表明表观气速越大,局部平均气含率越大;固体颗粒的加入减小了床层局部平均气含率。当Ug在0.136~0.196m/s之间时,固含率轴向分布随表观气速增大趋于均匀;固体颗粒进料量越小则固含率沿轴向分布越均匀。随着表观气速的增加,小气泡含量逐渐增加,大气泡含量逐渐减小;随着静液高度的增加,大气泡含量均是先增大后减小。上述结果表明电石生成反应与燃烧供热反应原位耦合于淤浆鼓泡床中是可行的。     

气泡塔熔融结晶器中传递与晶层生长

分析了气泡塔结晶器熔融结晶过程中自熔体向晶层界面的热、质传递特征，建立了描述该过程晶层生长的稳态模型。在自熔体向晶层界面对流传热膜系数的计算中，将弹单元分为弹状气泡周围液膜区、尾迹区及液塞段3段，各段的平均对流传热膜系数不同。分别在表观气速0.04和0．08m/s下，用模型对己内酰胺晶层生长进行了计算，计算结果与实验结果基本吻合。     

不同扰流内构件强化管式反应器传质性能的研究

采用NaOH-CO₂-H₂O体系,研究了4种不同扰流内构件及其组合型式对管式反应器传质性能的影响。以气相体积总传质系数KGaV作为衡量传质效果的评价指标,考察了液体流量L、气体流量G、不同扰流内构件及其组合型式对K_Ga_V的影响。结果表明,K_Ga_V随着液体流量增大而提高,气体流量的变化对K_Ga_V的影响较小;中心扰流内构件和管壁扰流内构件的加入,有效地提高了管式反应器的K_Ga_V;与空管相比,中心扰流内构件加入后管式反应器的K_Ga_V提高了8%~47%,管壁扰流内构件加入后K_Ga_V提高了15%~46%,中心与管壁组合扰流内构件加入后K_Ga_V提高了19%~65%;通过比较4种扰流内构件对K_Ga_V的影响可知,U型叶扇的传质强化效果最好,平面叶片的传质强化效果最差。     

基于F-T合成的浆态床热流场CFD模拟及优化

重点研究了以F-T反应(费托合成)为基础的浆态床内的热流场及气体在床体内部上升运动变化过程.用CFD热流场模拟软件Fluent对工业规模的浆态床反应器中的气液固流动状况进行了研究,计算出不同时间不同位置流体的参数详细情况和变化过程,获得浆态床操作温度、操作压力、进气速度对床层中气含率和混合物平均停留时间等参数变化的规律,进一步认识浆态床内部瑞流流动的规律,为具有相似流场特性的浆态床的放大设计提供理论基础和依据.     

浸没燃烧蒸发过程单个气泡传热传质模型

浸没燃烧蒸发器是一种利用高温气体与低温液体直接接触传热的高效蒸发设备,其现有传热传质模型较为繁琐。该文从传质推动力角度出发建立了高温气泡在水中上升过程的传热传质模型,计算结果与文献报道的实验数据、模拟结果基本吻合。利用该模型计算可得出,浸没燃烧蒸发过程中,液体平衡温度随气体初始温度的升高或气泡内初始水蒸汽含量的增大而升高,接触时间在一定范围内的增加使得液体平衡温度随之降低,超出1 s后对液体平衡温度影响不大。     

卧式内外间接加热脱溶器的传质单元模型与应用

根据卧式内外间接加热脱溶器(HCD脱溶器)的工作原理,建立了HCD脱溶器的传质单元模型。模型包括含溶粕在降速脱溶阶段的固气两相运动速率、平衡关系、传质速率、含溶粕在脱溶器内的聚集状态,以及达到一定脱溶要求所需的脱溶段长度。该模型可用于对浸出粕脱溶实验数据进行关联,用于HCD脱溶器的设计与选型,亦可用于对HCD脱溶器的操作运行过程进行监控。     

汽车双质量飞轮转矩特性建模与仿真

建立了双质量飞轮转矩特性数学力学模型,运用ADAMS软件对双质量飞轮进行动力学仿真分析,获得了与试验相吻合的转矩特性曲线,得出了考虑摩擦的仿真分析模型更能真实地反映双质量飞轮的转矩特性,并且可以增大转矩的结论;利用弹簧座头部的相互楔入摩擦作用,获得了大扭转角时转矩的非线性增加,实现了在低转矩小扭转角所具有的柔性、大扭转角时的高反抗转矩特性,使动力传动系统的一、二阶共振转速被完全有效地隔离在发动机的正常转速范围之外,达到了隔振设计的目标.     

自适应网格在鼓泡塔内气液两相流仿真的应用及实验验证

研究了一种鼓泡塔反应器,气体从鼓泡塔边壁注入与鼓泡塔内的液相发生反应。为准确展现鼓泡塔内气泡形状和分析近壁效应,运用试验和仿真两种方法深入研究鼓泡塔内气液两相流动。试验结果验证了多相流仿真模型的可行性;同时证实了自适应网格的优越性。相比于多面体网格、裁剪网格、结构网格,自适应网格通过自动加密气泡周围的网格提高仿真精度,改善气液两相流中气泡形状(橄榄状),细化气泡直径范围(1~40 mm),准确地捕捉近壁效应区间(6 cm)。可以为同类别研究提供参考依据。     

自混式圆盘涡轮搅拌器的性能

提出了一类新型高效气液传质设备：自混式圆盘涡轮搅拌设备（ＳＤＴ），以提高气液反应设备的传质效果，降低剪切力，采用实验方法对其功率准数、通气前后功率的变化规律、气液传质性能进行了实验心合出气液传质系数方程。研究表明，该设备优于传统的搅拌器（ＤＴ），具有节省能耗，传质效率高的特点。     

矩形直肋热质传递时传热特性的数值分析

为研究矩形肋片的传热传质性能,考虑汽化潜热随温度变化,引用Hyland的温湿度关系函数建立肋片表面传热方程,此时的传热方程无法获得解析解。以传热方程为基础建立传热差分方程,并采用超松弛迭代法对肋片表面温度分布进行求解,同时计算获得肋片传热效率。结果表明：湿度增大,肋片底部和端部温差也越大,绝热边界下肋片温度分布整体高于自然对流边界;汽化潜热的增加使得实际传热量增大,肋片效率的计算结果高于已有研究结果;肋片参数增大时,无量纲化临界点位置越向肋底部靠近,肋片效率减小;环境湿度增大,无量纲化临界点位置向肋片端部靠近,肋片效率变小,湿度对半湿换热工况的肋片效率影响显著,全湿换热工况下,湿度越大,对肋片效率变化的影响越小。     

陶瓷泡沫填料逆流直接蒸发冷却热质传递特性的实验研究

采用30 PPI的氧化铝(Al2O3)陶瓷泡沫块作为蒸发冷却器填料,在人工环境舱中进行了逆流直接蒸发冷却实验.着重研究了填料厚度、进口空气的干球温度、湿球温度以及空气流量对填料热质传递性能的影响.选用冷却效率和加湿量分别作为热传递和质传递性能的评价指标.实验结果表明,以氧化铝陶瓷泡沫为填料的直接蒸发冷却器,冷却效率最高可以达到0.88,出口空气的含湿量最大可以增加3.15 g/kg.当进口干球温度、进口湿球温度升高以及空气流量增大时,陶瓷泡沫的冷却效率都呈下降趋势.加湿量随着进口干球温度的升高而增加,但是随着进口湿球温度升高和空气流量增大而减少.在相同实验条件下,2层陶瓷泡沫的冷却效率、加湿量都高于1层的冷却效率和加湿量.     

抛物面碟式太阳能接收器与高温反应器的联合传热特性分析

太阳能接收器和反应器的几何结构直接影响其传热特性及化学反应过程,利用光学特性产生高强度辐射通量是营造高温的常用方法。构造了一种基于抛物面碟式太阳能接收器的高温反应器,分为预热区和多孔反应区,通过COMSOL Metaphysics软件建立其三维数值模型,计算焦平面热通量分布规律,在典型运行条件下(DNI=800 W/m~2,u_(in)=0.1 m/s),分析反应器的速度和温度分布规律,以及DNI和反应流体入口速度对反应器传热特性的影响。     

利用串/并联神经网络建立化学反应器模型

本文研究使用线性动态神经网络与非线性的静态网络相结合的混合建模方式解决复杂非线性系统的建模问题。使用混合神经网络建模，可以降低单个网络的训练难度，基于此，也可将非线性系统控制策略的求解分解，转换为线性系统的求解。从而改善使用单一神经网络建模存在的精度不高以及训练时间长等不足，也为非线性系统控制策略的求解提供方便。本文以一个典型多变量系统——连续搅拌釜式反应器（CSTR）作为仿真对象，详细研究和实现了两类神经网络串联和并联的混合建模方法，并对结果进行了比较。