软锰矿微生物催化氧化烟气脱硫

利用软锰矿与微生物联合催化氧化烟气SO2.分别选取氧化亚铁硫杆菌(T.ferrooxidans菌)和锰氧化细菌,研究微生物对SO32-的氧化性能和恢复体系中Mn(Ⅱ)和Fe(Ⅲ)的活性性能.采用紫外线诱变法,选育出了对SO32-和Fe2+转化效率高T.ferrooxidans菌的优势菌株,对Fe2+的完全氧化时间缩短为约24 h.通过分析细菌与软锰矿联合催化氧化脱除SO2的脱硫效率变化、液相中SO32-离子的变化,以及二者的关系,探讨了细菌在软锰矿脱硫体系中所起的作用,并用透射电子显微镜观察了反应前后锰氧化细菌的形态变化.结果表明Fe2+与T.ferrooxidans菌共同存在时,T.ferrooxidans菌对SO32-的转化速率可达到0.015 3 g/(L.min),优于化学氧化.T.ferrooxidans菌和锰氧化菌联合软锰矿脱硫实验结果表明,细菌对软锰矿脱硫存在强化作用;锰氧化细菌促进脱硫存在适应期,T.ferrooxidans菌和锰氧化菌存在协同效应,微生物可以完成铁锰催化剂的再生循环.

超音速气雾两相流弛豫过程数值模拟

建立了拉伐尔喷管超音速气雾两相流模型。重点模拟了气雾两相流弛豫过程，在 ５～２０μｍ的雾粒直径范围内弛豫时间为１０－２ｍｓ量级。占总量８０％的非平衡相际传递发生在弛豫期内。加大雾气质量比、减小雾粒直径均有利于缩短弛豫时间，强化传递过程。

湿法除尘技术进展及变温多相流脱除PM_(2.5)的新方法

分析对比了工业化国家应对工业增长控制PM2.5排放的策略与技术措施,特别是荷兰在充分的技术经济性研究基础上制定50%PM减排目标、相当于9mg.m-3工业尾气颗粒物允许排放浓度标准,值得我国借鉴。工业源颗粒物排放占比前5的冶金、石油加工、化工、建材和食品加工业颗粒排放物呈现PM1.0的粒度分布峰值特征,应首选湿法静电沉降类(Wet-ESP)减排技术,但其经济性未必适合我国大规模基础工业发展阶段。提出废气-废水多相交叉流阵列变温脱除PM2.5的新方法,利用气流横掠液柱传热传质产生的速度场、温度场和浓度场推动微粒向气液界面运动,使所有单液柱均成为独立的PM2.5分离单元,其串-并联组合结构使阵列具有很高的PM2.5分离总效率。模型预测单元数n=200的交叉流阵列用于810kW大功率钻井柴油机(排气量4906kg.h-1干气)尾气碳烟PM2.5减排的效率为91.4%,现场模型试验实测值略大于80%,理论与实践均表明该方法以废治废、经济可行。

微生物脱臭研究应用进展

随着恶臭气体污染成为环境污染的重大问题,对恶臭气体的控制和治理逐渐兴起。文章论述了用微生物法治理恶臭气体污染的基本原理,国内外研究现状以及主要工艺的类型和特点。讨论微生物法的主要影响因素,总结其存在的问题,并对发展趋势做了介绍。

横掠液柱流的微粒运动机理及PM_(2.5)捕获(Ⅱ) 重型柴油机尾气PM_(2.5)捕获效率

根据(Ⅰ)报提出的液柱交叉流PM2.5颗粒附面运动与吸收机理及模型计算方法,设计了以钻井废水吸收钻井柴油机尾气PM2.5的液柱交叉流吸收现场试验装置。吸收器具有高温绝热蒸发与低温绝热冷凝两个操作空间,柴油机尾气通过绝热蒸发空间降温增湿,携带水蒸气到绝热冷凝空间通过扩散在液柱表面冷凝,形成热泳和扩散双重强化PM2.5吸收分离机制。模型计算显示该机制下0.01～1.0μm范围内颗粒粒径与分离效率关系不显著,设计工况下单液柱分离效率1.17%～1.36%。由200排三角形布置的液柱构成的吸收器总体分离效率90%～93%。该过程可同时蒸发废水461.2kg.h-1。但颗粒分离效率随蒸发负荷及液柱温度的上升而降低,温升10℃、单液柱分离效率降低60%。现场模型试验装置监测数据与本文模型计算总分离效率基本接近。

横掠液柱流的微粒运动机理及PM_(2.5)捕获(Ⅰ) 附面运动轨迹与分离半径

提出了横掠液柱流的速度场和温度场推动PM2.5微粒附面运动机理,建立了微粒附面运动微分方程和数值积分反演方法,计算粒子运动轨迹并预测可吸收的微粒运动最大分离半径。定义最大分离半径与液柱表面之间附面层的厚度为分离厚度,以气溶胶流体通过该区域的体积流量与横掠单液柱的总体积流量之比代表单液柱吸收效率;热泳推动力是强化吸收效率的主要因素。基于单液柱吸收效率,按串联模型导出规则排列的液柱群整体分离效率计算公式,依据液柱交叉流几何结构、流体流动和气液两相传热传质参数即可确定整体分离效率。对交叉流Reynolds数为170的实例计算显示,直径4mm的单液柱吸收效率为1.18%,由195排液柱群组成的长度为1170mm的分离通道整体分离效率达到90%。

新型木质素季铵盐絮凝剂的合成与絮凝性能

以碱木质素和二甲基二烯丙基氯化铵(DMDAAC)为原料,通过接枝共聚反应制备了新型阳离子木质素季铵盐絮凝剂(QL),并确定了最佳合成工艺条件,同时采用红外光谱对产物结构进行了表征。实验结果表明,QL对4种模拟染料废水的脱色率均达92%以上。通过比较QL与阴离子型木质素的絮凝效果以及对絮体微观形貌的表征,初步探讨了QL的絮凝机理。

连续液柱流表面真空蒸发模型

真空条件下连续液柱流表面蒸发现象及模型表达是低能耗汽-液分离过程设计的重要基础。研究了重力作用下通过孔口的连续液柱流条件,获得了液柱断裂的判据。研究了该体系表面蒸发的机理并建立了数学模型。数值模拟与实验数据较为吻合,结果表明:绝热闪蒸条件下,汽液相界面附近液相侧温度梯度显著,过程阻力主要在液相;增加孔口流速、增加液体过热度、减小孔径均可提高蒸发速率,但必须满足液柱断裂判据的限制。

应用随机轨道模型研究湍流扩散对气液交叉流脱除PM2.5的影响

针对气液交叉流脱除气相中PM 2.5过程的颗粒湍流扩散和热泳作用机理的协同作用进行了实验研究和数值模拟。引入颗粒随机轨道模型考察热泳作用下PM 2.5颗粒的运动情况,模拟结果与化学分析法和重量法的颗粒脱除实验结果进行对比。结果表明采用重量法测得的颗粒脱除率与化学分析法基本相同,验证了2种颗粒浓度检测方法的一致性;当气相流速为1 m/s时,添加颗粒湍流扩散模型相比于未考虑时,模拟数据与实验结果的相对偏差从-60%缩小至±30%,表明湍流扩散是本系统中颗粒脱除的重要影响因素。

热泳力协同作用下气液交叉流脱除PM2.5的研究

针对气相中PM 2.5的高效脱除,对横掠过自由流动的连续液柱表面的含PM 2.5气体洗涤净化过程进行了实验研究和数值模拟。采用平均粒径0.3μm的二氧化钛颗粒生成含尘气体,以Euler-Lagrange模型对PM 2.5粒子在气液交叉流中的流场特征进行数学描述。研究分别考察了不同气液温差所导致的热泳力,液相流速等因素对PM 2.5颗粒脱除的影响。结果表明液相环境温度维持室温20℃,气液相温差从0℃增加到30℃时,PM 2.5粒子的脱除率从6.8%增大至20%。同时,液相流速增大,将有助于PM 2.5粒子的脱除。模拟结果与实验结果表现出一致趋势。

气液交叉流脱除亚微米级颗粒物的研究

亚微米级颗粒是化学工业尾气排放物的重要组成,其脱除效率是影响排放指标进一步提高的关键。基于颗粒捕获机理,建立了气液交叉流系统脱除效率的理论模型,并对该系统脱除亚微米级颗粒的特性进行了理论分析和实验研究。实验结果表明,低气速、高液柱群比表面积、高气液相温差有利于提升系统的脱除效率。粒径0.05~0.6μm,脱除效率随粒径的增大呈现先降低后增加的趋势,与理论值趋势一致,表明系统中同时存在惯性碰撞、拦截、布朗运动等三种脱除机理。相对于理论值,实验脱除率整体偏大,表明颗粒在高湿环境中易凝并,有助于颗粒在碰撞和拦截作用下的脱除。由实验数据外推,研究条件下,液柱单元排数为1300时,亚微米级颗粒质量脱除效率预计可达90%。

过程装备专业工程流体力学课程的地位与教学要求

本文针对过程装备的专业内涵和人才培养,阐述对工程流体力学课程地位与意义的认识,明确了本课程性质、教学任务、教学目的,最后就过程装备专业工程流体力学课程的教学内容与要求提出了建议,以推进课程教学水平的提高。

氧化亚铁硫杆菌突变株对Fe^(2+)及SO_3^(2-)的氧化研究

利用紫外线对氧化亚铁硫杆菌(Acidithiobacillus ferrooxidans)进行诱变处理,获得了对SO32-和Fe2+具有较高转化效率的突变菌株。结果表明,突变菌株将Fe2+完全氧化所需时间从诱变前的48 h缩短为24 h,并且具有较宽酸碱度适应范围。在突变菌株与Fe2+共存时,SO32-的氧化速率明显高于化学氧化,且以间接氧化为主,细菌对Fe2+的氧化是反应过程的限制步骤。当SO32-的初始浓度为2.7 g.L-1、Fe2+的浓度为0.43 g.L-1时,SO32-的转化速率为0.0153 g.L-1.min-1。

工程流体力学课程思政内容设计与实践

工程流体力学课程主要阐述流体力学的基本概念与原理、流动问题分析与建模的基本方法、工程实际典型流动问题的行为与特点。该课程不仅讲授流体力学基础理论与工程应用知识,还可开展辩证唯物主义哲学思想等相关思想政治教育。文章以四川大学过程装备与控制工程专业开设的工程流体力学课程为例,探讨工程流体力学课程思政的内容设计与实践情况。

贯穿理论与实践教学培养过程装备与控制工程创新人才-以《工程流体力学》教学为例

培养创新人才是高等教育的重要使命,对推动国家发展和社会进步具有重要意义。过程装备与控制工程专业具有多学科交叉的特点,服务于化工、制造、能源、环保等基础行业,其创新人才对国民济建设具有重要作用。《工程流体力学》是过程装备与控制工程专业的一门专业核心课,是培养学生创新能力的有效载体之一。文章以四川大学过程装备与控制工程专业开设的《工程流体力学》课程为例,探讨如何利用课堂讲授、毕业设计、学科竞赛等环节,贯穿理论与实践教学培养学生的创新能力。

连续液柱流自由表面非平衡绝热蒸发

分析连续液柱流自由表面绝热蒸发过程并进行了数值模拟,获得了汽液界面温度及蒸发通量分布规律。结果显示表面非平衡蒸发过程速率仅为按热力学平衡条件下最大理论计算量的20%,并且受液柱内部向自由表面传热控制。表面蒸发过程迅速衰减,当x/L=0.5,表面释放的蒸发热与液柱内部过热量之比水ηx(蒸发进程)仅为0.25,蒸发进程已接近尾声,揭示了强化液柱表面更新是强化该过程的主要因素。本模型计算结果得到了单液柱流绝热真空蒸发实验数据的验证,蒸发速率模拟值与实验值相对误差小于10%。

双重乳液液滴在剪切流场中变形的数值模拟

制备高质量的大尺度聚α-甲基苯乙烯微球是激光惯性约束聚变靶丸的关键技术之一。研究了以旋转蒸发的流场为基础,简化为套筒旋转生成典型的剪切流场所生成外水相流场条件下油相/内水相复合液滴的运动、变形特性。结果表明:乳液液滴的形变主要受黏性剪切力和表面张力的作用。在相同条件下,乳液液滴内部的变形程度要小于液滴整体的变形程度。在相同的剪切力条件下,复合液滴毛细数Cawh随界面表面张力的减小而增大,液滴的变形程度随着Cawh数的增大而加剧。因此,表面张力是微球维持球形度的主要动力。当增加剪切率使得Cawh和复合液滴雷诺数Rewh达到0.22时,液滴发生断裂。

非均匀降膜式气液交叉流除尘系统运行能耗数值分析

气液交叉流(GLCA)除尘系统通过分布板形成阵列液柱群以捕获工业尾气中的颗粒物,尾气颗粒脱除率随液柱群阵列单元排数的增加而增大,但系统运行能耗较高且主要集中于循环水耗。为降低循环液量及运行能耗,提出仅在对颗粒捕获起主要作用的迎风面布膜的非均匀降膜阵列以代替原液柱阵列。采用大涡模拟(LES)和离散相模型(DPM)分别对不同布膜角度的非均匀降膜式GLCA系统除尘过程的流场和颗粒运动进行数值模拟,将360°布膜角度条件视为液柱式GLCA系统模型并将其与相同操作条件下的实验数据进行对比验证,所得模拟结果与实验吻合。不同布膜角度的数值模拟结果表明:随布膜角度的减小,虽然系统单元排脱除效率逐渐降低,但系统水耗量亦随之降低,故对于特定的除尘任务,存在一个最优的布膜角度使得系统水耗量最低;对于大颗粒而言脱除效率变化相对较小,表明惯性碰撞是其主要脱除机理。结合某氨酸法复合肥生产线尾气数据,以比电耗为评价标准,利用所得模型对降膜槽的迎风面布膜角度进行寻优。结果表明,当尾气颗粒物质量脱除效率达到80%时,非均匀降膜式GLCA系统达到最低运行能耗对应的最佳布膜角度为70°,此时系统所需单元排数为634,对应的比电耗可低至1.83×10^-4(kW·h)/m^3,与燃煤电厂电除尘器能效等级的1级能效相当。

过程装备专业工程流体力学课程对学生能力培养的支撑作用及第三版教材修订思路

本文结合专业认证阐述了工程流体力学课程在毕业要求指标体系中的支撑作用;从过程装备专业内涵出发,阐述了流体力学基础对过程装备工程师职业发展的重要性;从教学目标出发,阐述了本课程在培养学生"综合应用所学知识解决复杂工程问题"能力方面的支撑作用;简述了《工程流体力学》第三版教材的修订思路及主要变化、本科教学内容安排建议及教学要求。

气液交叉流系统除尘效率分析及其数值模拟

对采用以水为介质吸收含尘气体中颗粒物的气液交叉流系统(GLCA)进行实验研究,考察了气速、液柱排布方式、粒径等因素对脱除率的影响。结果表明,随着液柱比表面积和颗粒粒径的增加,脱除率逐渐上升;在实验条件下气速对脱除率影响较小。在最优液柱排布方式下,经过162单元液柱排后,粒径为0.2、1、10μm的颗粒分别取得了37.3%、43.9%、99%的脱除率。给出了用于外推计算分级效率和压降随单元液柱排数变化的公式,当粒径为0.4μm的颗粒预测脱除率达到95%时系统的总压降不超过300 Pa。采用大涡模型对最优工况进行数值模拟,模拟结果与实验数据吻合良好,以此验证了所给脱除率计算公式。