多相汇流旋涡抽吸传质机理及冲击振动特性研究

高温高压条件下的流场检测对于航空航天、冶金等领域关键装备安全、稳定运行具有重要意义,所涉及的复杂旋涡动力学建模与薄壳流固耦合冲击信号解析是该领域的共性难点问题。针对上述问题,开展多相旋流抽吸传质机理与冲击振动特性研究,提出Helmholtz方程-涡量动力学方程的旋涡临界贯穿求解方法,从理论上证明了旋涡贯穿的能量冲击机理;建立多维水平集与连续界面力关联方程,得到了旋涡临界跃迁激波形成机理;修正了国际上通用的薄壳响应Fuller求解假设,得到流体冲击条件下的薄壳位移响应,攻克了考虑N-S方程与Flügge方程耦合的旋涡冲击薄壳振动响应检测难题.

化学工程过程中的流体力学与传热传质机理研究

化学工程过程中的流体力学与传热传质机理研究在实现高效、安全和可持续化工生产中起着至关重要的作用。流体力学与传热传质的相互作用直接影响着化工过程中的能量转移和物质转运,对反应器设计、传热设备优化以及过程控制具有重要意义。因此,深入理解和研究流体力学与传热传质机理是提高化工过程效率和产品质量的关键。本文旨在系统性地探讨化学工程过程中的流体力学与传热传质机理,并提供相关研究方法和技术。

中空纤维致密膜基吸收CO_2传质机理分析

研究了硅橡胶/聚砜中空纤维致密膜基吸收CO2的传质机理,考察了吸收剂种类(NaOH、MEA、DEA、TEA)、NaOH浓度、吸收剂流速、吸收剂压力和气相压力对CO2传质系数的影响,并采用数学模型对实验结果进行了分析。其中,用2×103mol·m·3NaOH溶液作吸收剂时,聚合物膜传质为控制步骤,总传质系数与CO2在膜中的传质系数相近,且实验过程中无漏液、鼓泡等现象发生。

天然气净化膜及膜内气体传质机理研究

作者以碳氟高分子聚合物为膜材，通过辐射接技技术，得到含氟核酸膜（PFCM），并分别用乙二胺（EDA）、三乙醇胺（TEA）、三乙烯二胺（TEDA）等三种活性载体，对PFCM进行改性，得到了酸性气体促进传质膜。它们具有优先渗透酸性组份的特征，可用于天然气净化。本文以CH4、CO2和H2S为对象，测定了上述几种膜内的吸收等温线数据和渗透动力学数据。分别考察了活性载体种类和改性度以及温度等参数对膜性能的影响。进而阐述了气体在该膜内的传质机理。

甘草酸的提取动力学特性与强化传质机理

本文选用中草药甘草为基质物料,目标成分为甘草酸,蒸馏水作提取剂,分别用索氏、回流与微波三种方法进行了提取动力学特性对比实验,探讨了中草药有效成分提取的强化传质机理。结果表明:微波提取的阻力小,提取率高,而且时间短,温度低,因此目标成分的纯度高、品质好;微波技术用于中草药生理活性成分与特殊功能成分的提取有其独特的优越性。

活性碳纤维(PAN-ACF)对SO_2的物理吸附、传质机理和扩散的探讨

本文研究PAN-ACF钢主要结构参数,探讨了ACF对SO_2的物理吸附、脱附性能以及传质机理,得出传质过程为内扩散控制,并计算出扩散系数D值约为活性炭D值的50～170倍。

超重力精馏过程传热传质机理研究

以波纹丝网为填料,以立式逆流超重力装置为主要设备,应用热量传递与质量传递理论,建立了超重力精馏装置内气、液温度分布的数学模型;以转子内半径29 mm、外半径63 mm、轴向高度32mm、内置直径1.6 mm、空隙率0.85、比表面积1 750 m2/m3的波纹丝网为填料的超重力装置为精馏设备,以乙醇-水为物系,在常压、室温进料、原料流量20 L/h、原料乙醇质量分数20%、转速800 r/min-1、回流比为1的操作条件下,对模型进行了检验。精馏段气相温度的实测值与模型计算值的偏差为1.41%,提馏段外半径的实测值与模型计算值的偏差为3.87%。

草浆黑液超滤过程传质机理的初步研究

通过与标准物质聚乙二醇超滤传质的比较研究，探讨了草浆黑液超滤的传质特性；超滤过程能耗的分析，揭示了能耗变化的规律。研究发现传质阻力首先来源于膜孔堵塞和膜污染，而且传质过程存在分阶段现象。文中黑液超滤传质理论描述，是通过研究膜压力的影响和能耗变化而提出的，从理论区分了传质的渗透压控制和凝胶层控制，有利于有针对性地解决黑液膜分离问题。

支撑液膜提取柠檬酸的传质机理

研究和探讨柠檬酸提取的化学过程,论述了反萃取剂Na2CO3与溶质柠檬酸的最终化学计量比并非是化学反应比3∶2而是1∶1,甚至更低,也就是说,在反萃取相中不仅存在C6H5O73-,而且存在HC6H5O72-或H2C6H5O7-.提高反萃取剂的浓度对溶质提取有利.为深入研究该技术提供了理论依据.

液膜法除电镀废水中铬的最佳条件和传质机理

考虑了影响制乳和传质过程的各种因素,针对不同浓度含铬废水(20～100mg/L),摸索出一次处理能达到国家排放标准的液膜法除铬最佳实验条件,同时探讨了液膜法除铬机理。

碳热还原法合成TiB_2的反应传质机理

在XRD、SEM、能谱分析、TEM、TG-DSC等实验分析的基础上,对以TiO2、B2O3、C为原料,通过碳热还原法合成TiB2粉末的反应传质机理进行了研究,阐明碳热还原法合成TiB2的反应传质机理,建立碳热还原法合成TiB2的反应传质模型。研究表明:在碳热还原TiO2的过程中,由低温到高温,最稳定的还原产物分别是Ti4O7和Ti3O5,尤其当温度超过1300℃以后,Ti3O5为最稳定的还原产物。在碳热还原TiO2与B2O3合成TiB2的反应过程中,DDSC曲线上有几个明显的吸热峰,这分别对应于TiO2→Ti4O7→Ti3O5→TiB2的反应阶段。碳与氧化物颗粒之间是通过CO/CO2气体偶实现质量传递的。在反应体系中,B2O2(g)气相、Ti3O5(s)固相分别是形成TiB2的前驱体。

细颗粒增强气液传质机理及模型研究

分散细颗粒(包括分散固体颗粒和分散液滴)可以明显增强气液传质。简要叙述了目前提出的三种颗粒增强传质机理:传输作用,边界层混合作用和阻止气泡聚并作用,讨论了每种机理可能适用的体系。评述了近年来发展的有代表性的经验模型和基于不同机理的理论模型,并指出今后模型的建立应以湍流理论为桥梁,综合考虑多种传质机理。

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。

纤维状催化剂ACF吸附SO_2传质机理的探讨——ACF研究之二

探讨了纤维状催化剂ＡＣＦ吸附ＳＯ２过程中表现出的传质机理，证明了其传质过程为内扩散控制，通过简化计算，扩散系数ＤＡＣＦ约为１０～１０２ｃｍ２／ｓ。

页岩气藏多尺度微观传质机理研究

页岩气藏微-纳米孔隙发育,天然气以游离和吸附态富集,与常规气藏比较、天然气富集特征、气体传质过程等都更为复杂。页岩气藏经压裂改造后形成人工裂缝-天然裂缝-基质多尺度传质路径,其微观传质过程涉及多种方式,对页岩气藏多尺度微观传质机理的研究将有助于提高页岩气藏开采效率。调研认为,气体传质过程包括有机孔隙和无机孔隙中气体的流动,扩散-渗流模型应考虑吸附-解吸附、滑脱效应、Knudsen扩散以及无机孔隙含水等因素的影响;根据其成藏特点,建立不同孔隙类型、不同尺度孔隙通道条件下气体传质数学模型,可为页岩气藏的开发设计提供依据。

ELM法提取磷酸中La^(3+)的相界面反应-传质机理研究

在以(D2EHPA+TOPO)/ROSO3H/液体石蜡/煤油为膜相,HCl为内相,磷酸中La3+为外相的乳化液膜(ELM)体系中研究了不同相比A/O、膜相D2EHPA(H2A2)、TOPO、ROSO3H浓度、料液相H3PO4、H2PO4和H+浓度和内相HCl浓度对总分配比DT的影响。实验结果表明:随A/O的增加,DT显著下降;随膜相H2A2、TOPO、ROSO3H浓度的增加,DT先增加后基本不变;但料液相H3PO4和H+浓度的增加使DT降低,DT随H2PO4浓度增加而升高;DT随內相HCl浓度的增加而升高。通过斜率法对ELM各组分H2A2、TOPO、ROSO3H、H2PO4、H3PO4、H+的logc-logDT的线性拟合直线的斜率确定了其参与的摩尔数,得到了该ELM体系的相界面反应-传质机理,并计算出萃取、反萃反应平衡常数k1、k2分别为107.7237、104.8025。

糖用脱色树脂吸附己糖碱性降解色素传质机理解析

以回溶糖浆代表性色素——己糖碱性降解色素为吸附模型底物,考察糖用脱色树脂对其吸附性能,并采用4种新型吸附传质现象学模型,即外部传质阻力(external mass transfer resistance,EMTR)、内部传质阻力(internal mass transfer resistance,IMTR)、活性位点吸附(adsorption on active sites,AAS)及EMTR-IMTR组合模型,解析树脂吸附色素传质机理。在色素初始质量浓度为60、90 mg/L及120 mg/L条件下,树脂对色素平衡吸附量分别为190、270 mg/g及326 mg/g,对应脱色率分别为95%、90%及82%。树脂吸附色素限速步骤由EMTR和IMTR共同决定,但AAS步骤不可忽略。EMTR-IMTR组合模型可准确求解吸附体系任意时刻树脂周围液膜及其内部孔道对色素吸附量,AAS模型可准确计算吸附过程任意时刻物理及化学吸附速率大小,可为阐明吸附传质机理提供新视角。

液膜法处理工业废水传质机理的探讨

本文通过液膜法处理工业废水的传质机理研究,揭示了液膜分离具有高效,快速等特点,并通过实例分析,为液膜分离实现工业化提供了理论依据。

以D2EHPA-TOPO为载体的乳化液膜体系萃取磷酸中La(Ⅲ)的工艺及传质机理研究

通过以二(2-乙基己基)磷酸酯/氧化三辛基膦(D2EHPA/TOPO)为流动载体,磺化聚丁二烯(LYF)为表面活性剂,液体石蜡为膜增溶剂,煤油为稀释剂,盐酸为内水相的W/O型乳液,与含La(Ⅲ)的磷酸的外水相进行萃取的过程,制备了W/O/W的双重乳化液膜体系,用单因素法考察了载体浓度,表面活性剂浓度,内相酸度,水乳比等对液膜提取率的影响,确定了最佳工艺条件,迁移率达94.21%以上。并以单浓度递变斜率法研究了载体浓度,表面活性剂浓度,磷酸浓度,H2PO4-浓度,水相平衡H+浓度对分配比的影响,推导出了该乳化液膜的传质机理所经历的步骤。传质机理中包括萃取-反萃表达式,和协萃物组成La(H2PO4)L2(HL)2.(H3PO4).2TOPO。

镉离子(Ⅱ)印迹复合膜的研制及传质机理研究

以Cd(Ⅱ)为印迹离子,采用表面印迹法,对基膜种类、功能单体的种类和用量、致孔溶剂的种类及比例、交联剂的用量及基膜浸泡时间等实验条件进行了优化,优化出制备Cd(Ⅱ)离子印迹复合膜(Cd(Ⅱ)-IICMs)的最佳实验条件,制备了26种Cd(Ⅱ)离子印迹复合膜(Cd(Ⅱ)-IICM1-26)及对应的非印迹复合膜(NCM1-26)。在最佳实验条件制备的Cd(Ⅱ)-IICM6,其吸附量为376.98mg/g,印迹因子为1.56。采用氮气吸附(BET)和扫描电镜(SEM)表征了Cd(Ⅱ)-IICM6和IICM6的结构,使用Langmuir模型和Freundlich模型对其吸附行为进行线性拟合,并结合电感耦合等离子体发射光谱仪(ICP-OES)研究了它们的渗透选择性。结果表明:Cd(Ⅱ)-IICM6对Cd(Ⅱ)的吸附行为符合Freundlich等温吸附模型和准二级动力学模型,吸附过程主要以双分子层吸附和化学吸附为主。在“竞争离子”Co(Ⅱ)、Ni(Ⅱ)和Cu(Ⅱ)的存在下,Cd(Ⅱ)-IICM6对Cd(Ⅱ)具有良好的渗透选择性,其传质机理符合Piletsky的“门”模型,说明Cd(Ⅱ)-IICM6有望用于复杂样品中Cd(Ⅱ)的分离与富集。