W-Ni-Al反应射流成分变化对靶板毁伤性能影响研究

为了探究不同成分W-Ni-Al反应射流对45#钢的毁伤性能,采用模压法制备了W含量为50%和70%的W-Ni-Al粉末药型罩并进行静破甲试验。试验结果表明:W含量为50%和70%的W-Ni-Al药型罩射流平均穿深分别为103mm和120mm,相比Ni-Al反应射流穿深分别增加了35.5%和57.9%,且W含量为50%的反应射流在靶板表面形成更多的横向裂纹。光学显微镜观测结果表明:随着射流中Ni-Al含量升高放热量增加,射流横向扩散加剧,射流对靶板反向冲刷作用增强,造成孔壁边缘变形程度增大,提升了射流横向毁伤性能。

射流鼓泡反应器喷嘴结构的数值模拟与分析

利用CFD的模拟方法研究射流鼓泡反应器内不同喷嘴结构对射流鼓泡反应器的混合和传质性能影响,选择4种喷嘴结构(圆形缩径式、扭转三角形、三棱多边形和三棱圆锥式喷嘴)为考察对象。在相同的操作条件下,对比喷嘴结构在反应器内的流体速度分布、湍动能分布、气含率分布以及气泡直径分布的特性,发现采用旋扭三角形喷嘴的射流鼓泡反应器中,产生更小、更均匀的气泡,平均气含率得到显著提升,气液之间的接触面积增大,提高了气液传质效率,所需混合时间更少。

污酸水As(Ⅲ)在射流反应器中氧化的流体行为研究

铅锌冶炼污酸水中的砷主要以3价砷形态存在,处理污酸水中的砷需要将3价砷氧化为5价砷。为了提高氧化效率,采用一种新型的射流反应器,对该反应器中的气液两相流动进行数值模拟研究,得到了压力场分布、气液速度场分布、气泡尺寸、气含率、宏观混合效果等参数,对后续的氧化工艺设计具有重要的指导意义。

长径比对射流碳化反应器混合效果影响的数值模拟

为探究射流碳化反应器不同长径比对产品混合效果的影响规律,采用CFD方法对碳化反应器内流场进行数值模拟,分析不同长径比对速度、浓度分布的影响,文中研究选择欧拉多相流模型和RNG湍流模型对反应器内流场进行二维瞬态模拟,通过模拟结果确定碳化反应器内流场分布情况和最优结构参数。研究结果表明:在靠近射流碳化反应器边壁区域速度变化幅度较大,同时存在气液混合不充分的现象。在长径比2∶1~5∶1范围内,长径比过大、过小均不利于气、液两相流体混合。此外,碳化反应器长径比对速度、浓度分布有明显影响,不同长径比可以改变气、液两相流场分布,当碳化反应器长径比为3∶1时,射流效果更稳定,气、液混合效果更充分。该研究为射流碳化反应器的结构优化提供了理论依据。

基于量子化学计算的正己烷热解反应动力学模拟

为研究正己烷(n-C_(6)H_(14))的常压热解特性,提出了正己烷热解(NHP)模型,该模型使用基于误差传播的直接关系图(DRGEP)简化方法和色散校正密度泛函理论的B2PLYP/def2-tzvp方法,得到了一个包含33种物种和134个基元反应的简化机理。利用该模型计算了n-C_(6)H_(14)在不同温度下主要热解产物乙烯(C_(2)H_(4))、丙烯(C3H6)和丁炔(C4H6)的相对摩尔分数,并对n-C_(6)H_(14)的热解过程进行了反应路径分析。利用同步辐射真空紫外光电离质谱法(SVUV-PIMS)结合射流搅拌反应器(JSR)在温度为673~1103K、压力为1atm条件下对n-C_(6)H_(14)进行了热解实验,并与NHP模型进行了对比分析。结果表明:n-C_(6)H_(14)热解过程中最主要的产物是C_(2)H_(4),促使C_(2)H_(4)生成较为重要的两个反应的指前因子分别为6.01×10^(13)s^(-1)和2.18×10^(13)s^(-1)。在673~1023K温度范围内,结合量子化学计算得到的NHP模型对n-C_(6)H_(14)主要热解产物的相对摩尔分数进行了预测,与JetSurF 2.0模型相比,C_(2)H_(4)和C4H6的最大误差分别减小了27.9%和47.9%。反应路径分析表明,C_(2)H_(4)主要来源于己基的一系列β位断裂。

相变常数对反应射流气羽影响的数值研究

以Li-SF_(6)反应射流为能量来源的闭式循环动力系统在水下推进以及航空航天等领域具有广阔的应用前景。本文在欧拉模型和组分输运模型的基础上,结合涡耗散反应速率模型和Lee相变模型对Li-SF_(6)反应射流过程进行了三维稳态计算,研究了相变常数对反应射流流场以及气羽结构的影响。研究结果表明,反应射流气羽穿透长度随蒸发常数的增加而增加,随凝结常数的增加而减小;在蒸发常数为10^(4)以及凝结常数为10^(6)下,气液界面与饱和温度分布一致,模拟计算结果与实验结果符合较好。本文研究结果将为Li-SF_(6)反应射流的数值模拟奠定基础,也将对Li-SF_(6)射流反应器的设计和安全运行提供指导。

H_2/Ar等离子体射流反应器的模拟

建立了直流电弧等离子体射流反应器的计算流体动力学模型 ,在模型中同时考虑流动、对流换热和共轭热传导等过程 ,消除了以往对反应器内壁温度估计造成的误差 .对湍流的模拟采用了常见的标准k -ε双方程湍流模型 .

平面射流连续反应器的传质性能

采用水(煤油(溶有β-萘酚)体系对平面射流连续反应器的传质系数进行了测定，实验结果表明：体积传质系数随搅拌强度的增大而增大，平面射流厚度为3和4 mm时，体积传质系数与搅拌强度有较好的线性关系；从体积传质系数的大小分析，平面射流连续反应器具有较好的传质能力，有潜在的较好的反应动力学条件.

一种射流曝气反应器中污泥活性的研究

对HCR(High-loadCompactReactor)工艺系统中活性污泥呼吸作用进行了研究,并与传统曝气池中的活性污泥进行了比较。试验结果表明,HCR系统污泥的好氧速率和比表面积分别为传统活性污泥的3倍和1.8倍,说明HCR反应器中污泥的利用率和活性更高。

射流鼓泡反应器内气泡分布特性

采用气体分布盘和缩径式液体喷嘴的射流鼓泡反应器冷模实验装置,以空气-水作为模拟体系,考察了表观气速(ug)和喷嘴出口液速对气泡分布特性的影响。实验结果表明,在不同ug下,平均气含率均随着喷嘴雷诺数(Re_j)的增大而增大,平均气含率经验关联式计算值与实际值的平均相对偏差为8%。射流鼓泡反应器中心处气含率较高,边壁处气含率较低;随着Re_j的增大,气含率最高点向壁面方向移动,径向气含率分布趋于均匀。随着Re_j的增大,气泡具有不同的运动轨迹和分布状态,从类似字母"C"逐步演变为类似字母"B"和"A"。

改进的受限空间撞击射流反应器混合效果多尺度模拟

受限空间撞击射流反应器(CIJR)是一种具有高强度混合效果的反应器型式,但其应用受到必须是两股等量物料进料的限制。本研究提出了克服其限制的一种改进的CIJR型式,对其在3种进料方式、3种结构尺寸设计原则下获得的9种情况的混合性能进行了研究,结果表明:采用大流量组分从顶部进料,小流量组分等分成两股从两侧相对进料的方式可以获得最优的宏观混合效果;采用三股物流等速度原则设计的结构可以获得最优的微观混合效果;总体混合效果则在采用小流量分成两股等量从两侧相对进入,大流量组分从顶端进入,而结构尺寸利用三股物流等动量(雷诺数)原则计算的情况下获得最优效果。研究成果可以为进一步开发多组分、多股进料的CIJR提供基础。

气液射流反应流动特性的数值研究

针对气液射流反应过程的流动特性,在欧拉两相流模型、组分输运模型、涡耗散化学反应模型以及Lee相变模型的基础上,对气态六氟化硫与高温液态金属锂的气液射流反应过程进行了三维数值模拟研究,分析了射流反应气羽宏观参数及其变化规律,研究了入口压力对流场温度分布的影响及其与气羽的对应关系。研究结果表明:所采用的数值模拟方法可以较好地预测气液射流反应过程;射流反应气羽主要由六氟化硫核心区和锂蒸气气羽区组成,宏观结构参数主要由锂蒸气气羽决定;六氟化硫核心区与锂蒸气气羽穿透长度均随入口压力的增加而增加;温度峰值位置和总反应速率峰值位置与射流反应气羽尾部相对应。研究结果可为气液射流反应器的优化设计和安全运行提供指导。

射流鼓泡反应器内气液分散状态检测

射流鼓泡反应器内随着射流速度的增大,先后经历气泛、载气和完全分散三种气液分散状态。本文在射流鼓泡反应器实验装置中,利用Pavlov管测量气体分布器上方壁面附近的液速波动信号,发现液速标准差和时均液速随射流速度的增大均依次出现第一平稳段、上升段、下降段和第二平稳段,其中,第一平稳段对应气泛状态,上升和下降段对应载气状态,第二平稳段对应完全分散状态。据此提出了临界射流速度的判断准则:第一平稳段与快速上升段的交点对应的射流速度为泛点射流速度ujf,下降段与第二平稳段的交点对应的射流速度为完全分散射流速度ujcd。与目测法相比,液速标准差分析得到的ujf的平均相对偏差为5.82%,ujcd的平均相对偏差为18.2%;时均液速分析得到的ujf的平均相对偏差为5.86%,ujcd的平均相对偏差为12.1%。研究还发现泛点射流速度随表观气速的增大而增大。

射流鼓泡反应器中液相体积传质系数的测定

羰基合成反应一般采用射流鼓泡反应器,该类反应器气液混合的方式采用射流而非机械搅拌,其主要优点是结构简单、制作简便、维护费用低。研究该类型反应器的传质系数对于其设计、优化及放大操作均具有重要意义。本研究采用缩颈式圆形喷嘴,以动态溶氧法对射流鼓泡反应器内的液相体积传质系数进行测定,考察了表观气速、射流雷诺数对液相体积传质系数的影响。研究发现,随气速增大液相体积传质系数的变化规律为先增大而后保持不变。维持表观气速不变,随雷诺数增加液相体积传质系数增大,但当表观气速小于0.0012 m/s时,雷诺数对传质改善较小。建立了液相体积传质系数的经验关联式,当气体输入功率占总功率56%时,液相体积传质系数最大,气体鼓泡和液体射流的协同作用最强。

射流环流反应器中颗粒悬浮的数值模拟

为确定射流环流反应器中射流所能驱动的环流速度的大小,以此来确定催化剂颗粒的粒度。在二维轴对称假定下,采用雷诺应力模型(RSM)模拟考察了导流筒与反应器直径比(De/D)、反应器底部型式、射流口与导流筒下缘距离(Hn)的变化对环流流量与射流流量比(RQ)的影响,并结合离散相模型(DPM),模拟了不同几何结构,不同射流速度下,不同粒径催化剂颗粒的悬浮情况。研究表明,De/D为0.67时RQ最大,而不同底部型式和Hn下的RQ相差均低于3.6%,影响可以忽略;但反应器底部的锥形设计以及较低的Hn值有助于改善催化剂颗粒的悬浮状况;按给定的设备结构参数和物性参数,得出了低体积浓度(约0.1%)下实现催化剂完全悬浮于整个设备的临界射流速度(Vnc),建立了Vnc与催化剂颗粒粒径的关联式。通过模拟方法实现了催化剂粒径的设计、射流速度的选择和设备结构的优化。

应用射流回流反应器对啤酒厂废水的高效好氧处理

本文研究了体积为５４ｌ采用活性污泥法的好氧射流回流反应器对处理工业废水，特别是啤酒厂废水的适用性，经过５个星期的处理，ＣＯＤ去除率达到９７％，得到的负荷率为５０ｋｇＣＯＤ／ｍ＾３ｄ虽然沉降性能是允许的，但是不絮凝的游动细菌引起流浑浊，使悬浮固体浓度高达２００－３５０ｍｇ／Ｌ进一步研究了负荷率它的结果包括测定氧转移速率，比吸氧速率（ＳＯＵＲ），确定莫诺动力系数以及显微镜测定法。

丙烯高温氯化反应研究与反应器设计优化

介绍了氯丙烯现有生产工艺,比较了3种主流工艺的主要优缺点和经济技术指标,分析了丙烯高温氯化反应机理与反应动力学,并针对典型反应器进行了CFD模拟,提出了改进方向,设计了全新射流式反应器,并开展了工业应用研究。

用射流循环反应器高速曝气处理啤酒厂废水

在活性污泥处理使用射流循环反应器ＪＬＲ，其体积为５４升，可用于考察工业废水，尤其是啤酒厂废水处理的适应性能。废水采用负荷率为５０ＫｇＣＯＤ／ｍｄ，可达到的ＣＯＤ去除率为９７％，周期为五周。沉淀性能的是在有非絮凝活动细菌的存在条件下，此细菌是由２００－３５０ｍｇ／ｌ高悬浮固体浓度的混浊污水产生物。研究怎样取得其负荷率和相关的结论包括测量氧转移速率，特别是耗氧速率（Ｓｏｕｒ）。

射流反应器对从金矿石中浸出金的影响

用适当的溶剂从矿石中提取金属已实践多年。有一些方法涉及到在糟或桶中浸出原矿,将溶剂喷射在矿石上,用机械搅拌和升温升压来提高效率。对比之下,本研究是利用高速碰撞液流反应器使矿相产生微小裂缝,以此改善溶剂-矿石的接触状况,来提高浸出速率。初步试验表明,易选矿石的射流反应器浸出可提高金的回收率10%,同时缩短浸出时间达90%。关于难处理矿石,必须进一步研究,要考虑每种矿石的复杂矿物学特性。试验过的3种难处理矿石,当进行射流反应时,都有极相似的行为。回收率无明显提高。但在搅拌前将矿石进行射流反应时,浸出速率显著增大。