穿流-刚柔组合桨强化固液两相的悬浮行为

采用双向流固耦合计算方法对搅拌槽内刚性桨(RDT-PBDT)、刚性组合桨(R-RDT-PBDT)、刚柔组合桨(RF-RDT-PBDT)、穿流-刚性组合桨(PR-RDT-PBDT)以及穿流-刚柔组合桨(PRF-RDT-PBDT)体系中的固液两相悬浮特性和桨叶总变形量、等效应力进行了研究。结果表明,在相同功耗下,PRF-RDT-PBDT的最大变形量分别是RDT-PBDT、R-RDT-PBDT、RF-RDT-PBDT、PR-RDT-PBDT的1.984×106倍、1.247×103倍、1.169倍、1.041×103倍。PRF-RDT-PBDT的应力大于RDT-PBDT、R-RDT-PBDT、RF-RDT-PBDT的,比PR-RDT-PBDT的应力分布更均匀。PRF-RDT-PBDT体系的固体颗粒最大Uz/Utip值和最大ε/D2N 3值分别比RDT-PBDT、R-RDT-PBDT、RF-RDT-PBDT和PR-RDT-PBDT体系提高了53.08%和80.84%,38.03%和28.42%,22.14%和20.16%,10.85%和5.725%。PRF-RDT-PBDT能够增大与流体之间的相互耦合作用,增大固体颗粒的轴向速度,提高体系的湍动能耗散率,减小搅拌槽底部固体颗粒的堆积程度,提高固体颗粒的悬浮程度。

搅拌槽内气液两相混沌混合及分散特性

传统Rushton刚性桨常应用于过程工业中搅拌反应器内的气液分散过程,但由于桨叶背后易形成较大的气穴,气液混合效果较差。为了提高搅拌槽内气液两相的混合效果,提出了一种刚柔组合桨强化气液两相的分散过程。利用Lab VIEW软件处理刚性桨和刚柔组合桨体系中气液混合过程的压力脉动信号,通过Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LLE),分析气液混合体系的混沌混合行为,同时,对刚性桨和刚柔组合桨体系中的相对搅拌功耗、整体气含率、局部气含率进行测量。结果表明,在功耗为170 W,通气量为10 m3?h-1条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够通过刚-柔-流的耦合作用促进桨叶能量的传递过程,提高搅拌体系的混沌混合程度,刚柔组合桨体系的LLE提高了8.89%。同时,在相同操作条件下,与刚性桨相比,刚柔组合桨能够有效提高相对搅拌功耗以及搅拌槽内的整体气含率和局部气含率,且搅拌槽内气体分散更为均匀。

新型旋转填料床吹脱氨氮废水的实验研究

转子结构为相互嵌套的填料环的新型旋转填料床是基于强化气膜控制传质过程的新型高效传质设备。以空气作为气提剂,在新型旋转填料床中对氨氮废水进行吹脱实验研究,考察了吹脱过程中气液比、pH值、超重力因子、循环次数等因素对氨氮脱除率的影响。实验结果表明:在温度10℃,气液比1000,pH值为11.0,超重力因子为67的实验条件下,单级氨氮脱除率为43.87%,而经过4次循环吹脱后,氨氮脱除率达到80.2%,经过8次循环吹脱后,氨氮脱除率达到90.1%。通过对比分析,在相近的操作条件下,新型旋转填料床的氨氮脱除率明显高于文献错流旋转填料床,表明新型旋转填料床能有效地强化气膜控制的传质过程。

新型旋转填料床强化气膜控制传质过程

转子结构为相互嵌套填料环的新型旋转填料床是基于强化气膜控制传质过程的新型高效传质设备,可适用于受气膜控制的吸收、精馏和低浓度工业气体的净化等过程。分别以化学吸收体系CO2-NaOH和物理吸收体系NH3-H2O测定了不同气量、液气比和超重力因子条件下的有效比表面积a和气相体积传质系数kya,并由此得到气相传质系数ky,对其传质性能进行研究。实验结果表明:a、kya和ky均随着气量、液气比和超重力因子的增大而增大。通过对比可知,新型旋转填料床的气相体积传质系数在相近操作条件下是文献逆流旋转填料床的2倍。并对实验数据进行了回归,拟合出了a、kya和ky分别与气相雷诺数ReG、液相韦伯数WeL和伽利略数Ga之间的关联式。

分形排布式穿流搅拌桨强化流体混沌混合行为

为减小混合隔离区、增大混沌混合区、强化流体的混沌混合过程,基于分形理论的自相似特性提出一种具有分形排布式穿流孔的搅拌桨强化流体的混沌混合行为。采用计算流体力学(CFD)和实验相结合的方法探究了流体混合过程中的功耗特性、速度分布、剪切应变率分布、隔离区结构以及Poincare截面。研究结果表明,在相同Reynolds数下,与Rushton桨相比,分形排布式穿流搅拌桨(FAPT)能够有效降低搅拌功耗和功率准数,而且随着穿流孔分形迭代次数的增加,搅拌功耗和功率准数进一步降低。其中,FAPT-1体系的功率准数降低6.57%~12.50%,FAPT-2体系的功率准数降低10.95%~19.32%,FAPT-3体系的功率准数降低15.25%~24.66%。在相同功耗下,与Rushton桨相比,FAPT桨能够增强对流体的剪切作用,增大剪切应变率,减小混合隔离区,缩短流体的混合时间,提高流体的混合效率,而且随着穿流孔分形迭代次数的增加这一效果更为明显。

刚柔组合桨强化粉煤灰酸浸搅拌槽内固液混沌混合

传统粉煤灰提铝工艺中酸浸搅拌槽均采用刚性搅拌桨。因刚性桨卷吸能力有限,导致固体颗粒易沉槽、流体混沌混合效率低。提出刚柔组合桨强化酸浸搅拌槽中固液混沌混合行为。实验基于固含率为30%的粉煤灰-自来水体系,研究了刚柔组合酸浸搅拌槽内混沌混合特性及能量耗散规律。采用扭矩传感器采集扭矩时间序列信号,借助Matlab软件编译计算混合过程中最大Lyapunov指数和多尺度熵等混沌特性参数,以单位体积功耗表征搅拌反应器的功率特性。实验考察了搅拌桨安装离底高度、柔性片长度、柔性片宽度等因素对酸浸槽内粉煤灰混沌混合的影响,对比了刚性桨与刚柔组合桨体系的能耗差异。研究结果表明:刚柔组合桨通过柔性片的作用,能增大搅拌桨的卷吸力,进而减少固体颗粒沉槽现象,促进全槽混沌混合;在最优化条件(120 r/min,搅拌桨安装离底高度为T/4,柔性片长度为1.2H1、柔性片宽度为D/8)下,体系最大Lyapunov指数达到最大值0.0645,各尺度下的MSE均比其他条件更大,表明刚柔组合桨能够通过柔性片的多体运动,强化体系混沌混合,均化体系能量分布;刚性桨与刚柔组合桨的单位体积功耗随着转速的增加呈现指数规律增长。

穿流式刚-柔组合搅拌桨强化混合澄清槽内油-水两相混沌混合

运用Lab View和Matlab软件分别采集和处理穿流式刚-柔组合搅拌桨扰动澄清槽中油-水两相流体内部的压力脉动信号,得出的最大Lyapunov指数(LLE)和多尺度熵(MSE),反映流体内部的混沌程度;同时采用流场可视化技术观测流体混合状态。结果表明,相比于刚性组合桨,穿流式刚-柔组合搅拌桨通过穿流孔与柔性部分的共同作用改变流场的结构和能量耗散方式,使流体的混沌程度和混合状态都优于刚性组合桨。当转速为88 r·min-1时,流体的混沌混合都达到最佳状态,各实验条件下的LLE均大于零,表明流场混合体系已进入混沌状态,且穿流式刚-柔组合搅拌桨体系的MSE明显高于刚性组合桨体系,说明穿流式刚-柔组合搅拌桨的混合效果优于刚性组合桨。另外,柔性片上穿流孔的数目和柔性桨叶的厚度对流场的混沌特性也有明显的影响。

湿法磷酸固-液体系混沌混合与浸出强化行为

湿法磷酸浸出过程中,传统刚性搅拌桨的作用方式主要是剪切作用,容易形成对称性流场结构,降低搅拌效率。实验考察了桨叶类型、离底高度、搅拌速度、柔性钢丝绳长度、柔性钢丝直径对磷矿浸出率及最大Lyapunov指数(LLE)的影响。实验结果表明:刚柔组合桨通过刚-柔-流的耦合作用,改善流场的结构,提高了流体混沌混合效果。当搅拌转速225 r/min,浸出时间120 min,离底高度h=T/4,柔性钢丝绳直径d=0.42r,柔性钢丝绳长度L=1.3T时,刚柔组合桨的最大Lyapunov指数达到0.09071,磷矿浸出率提高了10.8%。另外,在相同的功耗(Pv=9890 W/m3)条件下,刚柔组合桨使反应器内的悬浮均匀度和渣中磷含量分别降低了40.8%和17.67%,有效地改善了晶体的形貌,提高了磷石膏的过滤性能,强化了颗粒的混合与浸出。

单层钢丝柔性桨强化搅拌槽中流体混沌混合行为

实验运用扭矩传感器测量搅拌功率特性,Matlab软件编程计算最大Lyapunov指数(LE_(max)),流场可视化技术观测流体混合状态。研究了桨叶类型、桨叶离底距离、柔性钢丝长度、柔性钢丝直径对混合效率数(Ce)、LE_(max)的影响。结果表明:单层钢丝柔性桨通过刚-柔-流耦合作用,改变流场结构和能量耗散方式,提高了流体混沌混合程度,实现了流体的高效节能混合;当转速为120 r·min-1时,与传统刚性桨相比,单层钢丝柔性桨使流体Ce减小了87.4%,LE_(max)增大了53.2%,与单层钢丝刚性桨相比,单层钢丝柔性桨使流体Ce减小了43.8%,LE_(max)增大了10.8%。另外,当搅拌转速相同时,柔性钢丝越长,越有利于流体混沌混合,但其功耗也会随之明显增加;当柔性钢丝直径为0.8 mm,桨叶离底距离为0.25T(T为搅拌槽内径)时,各个转速对应的Ce小于其他情况、LE_(max)大于其他情况,流体达到相对最佳混沌混合状态。

逆流旋转填料床中络合铁脱硫富液的再生研究

针对络合铁脱硫工艺中脱硫富液再生效率低、耗时长、设备大、降解严重等缺点,以逆流旋转填料床为再生设备,以脱硫富液再生为研究对象,考察了超重力因子、气体流量、液体流量、再生温度对再生率的影响;在相同操作条件下,与传统再生装置对比分析吸收-再生循环次数对脱硫液络合剂降解的影响。研究结果表明:脱硫富液的再生效率随超重力因子、气体流量的升高先增大后减小,随再生温度的升高而增大,随液体流量的增大而减小。在适宜的工艺参数下,逆流旋转填料床对脱硫富液的再生率可达到60%以上;在相同吸收-再生循环次数条件下与传统再生装置相比,逆流旋转填料床可有效缓解脱硫液络合剂的降解。因此,逆流旋转填料床再生技术具有传质效率高、再生耗时短、设备小、络合剂降解少等优点,应用前景广阔。

三股对撞式撞击流反应器微观混合性能研究

采用高速数码相机对三股对撞式撞击流反应器不同入口雷诺数下的流场特征进行了研究,并采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系,考察了不同喷嘴直径下的入口雷诺数、不同溶液体积流量比对离集指数的影响。结果表明:入口雷诺数、溶液体积流量比对离集指数有明显的影响。增大入口雷诺数,三股流体高速撞击破碎成的液滴粒径逐渐减小,液滴雾化程度增加,离集指数减小,微观混合效果增加;增大体积流量比,溶液局部浓度增大,导致混合不均匀,离集指数增大。与传统撞击流反应器相比,三股对撞式撞击流反应器离集指数为传统撞击流反应器的2/5,表现出了较好的微观混合性能,更适用于不等溶液体积流量比的液液快速混合反应。

新工科背景下化工原理课程思政教学改革的探索与实践

化工原理是化工类专业最重要的专业课程之一,是培育新时代德才兼备的新工科化工专业人才的主要课程,其中课程思政教育尤为关键。文章分析了化工原理课程思政的目标和内容,探索了化工原理课程思政教育的建设举措,以期对理工科课程思政教育提供一定的参考价值。

超重力尿素法脱除烟气中SO_2的实验研究

在超重力旋转填料床中，以尿素溶液作为吸收剂，对模拟烟气中的SO2进行吸收实验研究。分别考察了液气比、旋转填料床转速、进气SO2浓度，尿素溶液浓度以及温度对脱硫率的影响。实验结果表明：脱硫率随着液气比、旋转填料床转速、尿素溶液浓度的增大而变大，随着进气SO2浓度的增大而变小，随着温度的增加而先减小后变大。并得出了适宜的操作条件：液气比为2.5L/m3-3.0L/m3，旋转填料床转速为1000r/min，进气（SO2）约为50010-6，尿素浓度约为0.2mol/L，温度约为70℃，在此条件下，脱硫率可以达到92%以上。

基于课程思政的化工类专业课程教学改革探索与实践

课程思政是落实立德树人根本任务,贯彻新时期党的教育方针的重要途径。本文分析了化工类专业课程思政教育存在的一些问题,并通过提升教师课程思政教学发展理念,优化设计课程思政的教学内容,创新课程思政教学方法,完善课程思政评价体系,建立课程思政保障机制等方式,确保课程教学与思政教育同向同行。

偏心射流-刚柔组合桨搅拌器内混沌混合行为研究

搅拌反应器内普遍存在混合隔离区,是实现高效混合的一大障碍。流场耦合诱发流体的混沌现象,可减少混合隔离区,提高流体混合效率。结合Matlab软件,探究偏心空气射流-单层刚柔组合桨体系的混合行为演变规律,对比分析了不同偏心率下桨叶类型、桨叶离底高度、空气射流量以及转速对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨通过其自身刚-柔-流的多体运动与偏心空气射流的流场耦合,破坏了流体混合过程中出现的对称性流场,使更多的流体进入混沌状态。刚-柔组合桨(RF-RDT、RF-IRDT)比刚性桨(RDT、IRDT)的LLE值大,其中RF-RDT相比于其他3种类型的搅拌桨(IRDT、RDT、RF-IRDT),其LLE值分别提高了约42.8%,27.0%、6.9%;空气射流的偏心率等于0.6时,其最大LLE值相比于其他偏心率(0.8、0.4、0.2、0),依次提高了6.5%、2.4%、17.6%、25.1%。该研究结果可为刚柔组合桨的优化设计提供理论依据。

超重力法处理室内过量CO_2的实验研究

分析了几种常用的室内处理CO2气体方法的优缺点，其中传统方法吸收过程复杂且设备密封要求较高，虽然膜分离技术选择性较好，但是常温下压降为5～30kPa，稳定性差。基于超重力技术运行稳定，且湿床压降仅为150Pa的优势，本文提出了超重力法对室内低浓度的过量CO2气体进行处理，通过考察超重力因子、气液比、气体浓度对脱除效果的影响，确定了适宜的实验脱除条件：超重力因子13l，气液比60。在适宜的实验脱除条件下，超重力法对室内不同浓度CO2气体的单次吸收率均达到26％以上且反应时间在0．1s以内，经过8次循环CO2气体浓度从13750mg／m3下降到800mg／m3以下，脱除率达到90％以上。因此，采用超重力法处理室内过量CO2气体在技术上是可行的。

刚柔组合桨搅拌反应器强化锰矿浸出的中试试验研究

锰矿浸出搅拌反应器大多为刚性搅拌桨,其卷吸力较小,轴向输送能力较弱,容易形成对称性流场,固液两相悬浮程度较低,浸出时间较长、效率较低。提出了一种刚柔组合强化锰矿浸出的新方法,对比研究了刚性桨和刚柔组合对浸出时间及搅拌电耗的影响。结果表明:与刚性桨相比,刚柔组合桨能够缩短浸出时间近1h,增强了设备的生产能力。

“成渝双城经济圈”智慧化工与装备人才培养的探索及实践

基于成渝地区双城经济圈建设,结合成渝地区化工行业的发展现状,对智慧化工与装备人才培养进行了探讨,提出建立高素质专业师资队伍、突显专业研究特色、更新课程教学内容、强化智慧化工意识培养等改革内容,以提高学生实践能力和创新能力,培养出高素质、厚基础、创新型、应用型的智慧化工与装备人才。

新工科背景下的化工原理实验教学改革研究

基于新工科理念,结合我院化工原理实验室现状,对化工原理实验课程教学改革进行了探讨,提出丰富预习手段,改革教学方法,强化实践能力等改革内容,以提高学生学习的主观能动性,增强学生的创新能力和实践能力,培养出高素质、厚基础、创新型、应用型的化工及相关专业人才。

化工设备机械基础课程教学改革与探索

针对化工设备机械基础课程知识点零散、工程概念多、实践性强的特点,提出课程改革与创新,主要包括教学内容及时更新,教学方式的革新,感性认识的培养,实践能力的强化等,以提高学生学习的积极性、创造性及实践能力,为进一步提高课程教学质量奠定基础。