气液两相射流搅拌流场分析及工艺参数影响规律研究

针对射流搅拌系统搅拌效果与工艺参数关系尚不明确的问题,基于VOF两相流模型及SST k-omega湍流模型,建立了三维瞬态模型。引用死区比率、液相速度均方根、自由液面液相体积分数均方根为表征液相搅拌效果及破壳效果的特征参数;搭建原理性试验装置,验证了数值模拟结果的准确性。结果表明,由于喷嘴距离自由液面较近,流场波动,罐内产生负压区导致罐体安全问题,建议喷嘴远离自由液面;结合搅拌效果及工程成本,当入口速度V_(in)=20 m/s时,搅拌收益率最高;含气比与搅拌效果呈负相关,与破壳效果呈正相关,含气比a=0.621为较优含气比。通过对三维瞬态流场模拟,分析流场流动特点,得到了工艺参数对搅拌效果的影响规律,进一步指导工艺参数选择。

射流搅拌提高牛粪中温厌氧发酵产沼气性能

现有中温沼气工程的搅拌方式以机械搅拌和沼液回流搅拌为主,存在产气率低、设备难以维护、长期运行不稳定等问题。该研究设计了一种射流搅拌技术,集沼液回流搅拌和沼气搅拌于一体,试验用于牛粪中温厌氧发酵产沼气。通过沼气产率、营养基质消耗、微生物种类和数量的变化等方面分析射流搅拌强化牛粪中温厌氧发酵产气的效果及机理。结果表明:发酵期30 d内,无搅拌、机械搅拌、沼液回流搅拌和射流搅拌的总产气量分别为52.34、64.30、61.97和71.22 L;原料产气量分别为0.238、0.292、0.282和0.324 L/g,射流搅拌厌氧反应器的原料产气量比无搅拌、机械搅拌、沼液回流搅拌分别提高了36.1%、22.9%、18.4%;射流搅拌方式中化学需氧量(chemical oxygen demand,COD)降解率最高达到60.8%;在产甲烷高峰期发酵第10天左右,射流搅拌反应器内产甲烷菌最大值达2.0×108个/m L;挥发性脂肪酸(volatile fatty acid,VFA)浓度的降速较其他有搅拌方式快,VFA无积累,不受高浓度VFA的产物反馈抑制或底物抑制。

旋转射流搅拌器全场数值模拟分析

目前应用于大型工程流体储罐最安全、最有效的搅拌系统是旋转射流搅拌(RJM)系统。在RJM系统的设计开发过程中,工业上对该系统的要求是不仅要射程远,能够使储罐流体横向有运动,而且要求四周的扩散效果要更好。针对以高粘度流体为工作介质,采用标准k-ε湍流模型,对储罐内射流搅拌的全三维流场进行了数值模拟计算,估算了射流的流程、影响范围及搅拌效果,采用数值计算方法考察了搅拌效果。研究结果显示,该方法可以克服实验中经费投入和测量精度等方面的限制,对工程应用具有很重要的意义。

射流搅拌发酵罐自由射流气泡区的气泡直径和气含率研究

研究了气速、清液层高度、混合器尺寸和倾斜角度等因素对射流搅拌发酵罐自由射流气泡区的气含率与气泡直径的影响。由理论分析及实验数据关联了气含率、气泡直径与气速、清液层高度、混合器尺寸和倾斜角度等之间的关系。关联式与实验数据吻合较好。

喷射式浮选机射流搅拌装置流场分析及结构优化

以喷射式浮选机射流搅拌装置结构优化为目的,选用合理的CFD数值模拟计算方案,综合考查引射性能和流场特性两个指标,对面积比、喉嘴距、喉管长度、引射管布置方式和位置进行优化计算;设计了长喉管、短喉管、导流叶片喷嘴和无导流叶片喷嘴共4组不同结构参数的射流搅拌装置试验,考查并验证了喉管长度和喷嘴内导流叶片对引射能力的影响;采用激光粒子测速仪测试了喷嘴内导流叶片对射流流束形态演变的影响。结果表明:面积比a=1.96~3.24,喉嘴距Le=0.2Dh^0.6Dh(Dh为喉管直径)、引射管采用双侧对称布置、喷嘴内设置导流叶片及喉管长度在6Dz^12Dz(Dz为喷嘴直径),射流装置的混合效率最理想,引射管布置位置对混合效率影响较小;喷射室压力在0.145~0.160MPa时,喷嘴内设置导流叶片,长、短喉管吸气能力平均至少提高30.73%和33.94%,引射管全开时长喉管较短喉管的吸气能力高出15%以上。结构参数对流场的影响表现在,面积比增大及引射管靠近喷嘴出口布置,喉管内射流流束的中心速度衰减越快,喉嘴距变化对中心速度的衰减影响较小;喉管长度≤6Dz时,流束中心的流核一直持续到喉管出口,引射流体和工作流体在喉管内动、质量交换不完全;喷嘴内设置导流叶片,有利于流束中心的流核区减小,原因是流束以旋转射流的形式从喷嘴喷出,形成了更有利于工作流体与引射流体动、质量交换的湍流流场;基于理想的引射性能和流场特性,面积比a=3.24、喉嘴距Le=0.6Dh、引射管采用双侧对称且正对流核区域布置方式、喷嘴内设置导流叶片及喉管长度在6Dz^12Dz为射流搅拌装置的最优结构参数。

新型高效射流搅拌发酵罐的开发和应用

射流搅拌发酵罐是在结合我国实际的基础上提出的一条既能有效利用压缩空气的能量以达到增强氧传递速率又能降低能耗的新途径。它造价低廉、经济效益显著 ,并经过多年工业实践的检验 ,是一种有推广价值的新型发酵罐。本文全面介绍了这种射流搅拌发酵罐的理论依据、工业实践数据和实验室研究的情况以及进一步优化的方向。

大型储罐旋转射流搅拌器数值模拟

原油在大型储罐的储存过程中,会出现罐底油泥沉积等现象。旋转射流搅拌器依靠自身的旋转喷射,对储罐起到全方位搅拌作用。利用CFD软件对装有旋转射流搅拌器的大型储罐进行研究,分析不同喷射速度下流场的流态分布,确定搅拌器最合理的喷射速度。射流在前进过程中不断向周围扩散,能量损失大,沿轴向速度衰减迅速,在4种喷射速度下,喷嘴出口1 200 mm范围内,速度衰减大于70%,之后速度衰减变缓慢。随着射流速度的增加,搅拌效果不断提高,30 m/s为最佳喷射速度。

基于响应面法和CFD的射流搅拌喷嘴结构设计及性能研究

放射废液经过长期贮存会析出可溶盐沉淀(多为硫酸盐),采用液体射流搅拌使沉积于罐底部的沉淀物得到充分搅动,喷嘴性能对于搅拌效果影响较大,采用响应面法对喷嘴结构进行优化设计,得到优化后的喷嘴结构参数为收缩角18°,长径比为1.6,喷嘴进出口直径比为2。优化后的喷嘴负压区域增大,且对泥浆相的清理效率得到提高,相比对照组所需的射流清理时间减少了10.4%左右。

射流搅拌在基础油调合中的应用

搅拌是一项加快物料之间相互融合的技术,在油品调合中发挥着重要作用。与机械搅拌和脉冲搅拌相比,射流搅拌采用一种新型的内置、立体全方位的旋转喷射搅拌器,开创了介质混合的新型模式,具有生产效率高、搅拌效果好、设备故障率低等优点。文章考察了射流搅拌方式在基础油罐的应用效果,并确定了基础油罐收油后的最佳搅拌时长,可以避免基础油混合不均匀、黏度差异过大造成润滑油调合不合格现象的发生,有效提高润滑油的一次调成率。

射流搅拌在润滑油生产中的应用

为保证蜡液罐内介质搅拌混合均匀,将机械搅拌改造为旋喷射流搅拌,以解决机械搅拌存在的问题,改善搅拌效果.文章介绍了机械搅拌和射流搅拌的原理及结构,并对二者进行了对比分析.结果显示,射流搅拌器能实现全方位全覆盖搅拌混合,具有较高的混合效率和良好的搅拌效果,与机械搅拌相比,避免了密封泄漏、减速机损坏、电机故障等问题,降低了安全环保风险和维修保养成本,实现了设备节能降耗,可有效保证润滑油装置连续平稳运行.通过实践应用,证明其能够满足使用要求.

射流搅拌器流体力学行为及结构优化

通过考察工艺操作所需要的流场,并运用射流卷吸原理,确定了光催化反应器的釜体和射流式搅拌器的结构形式。通过计算流体力学软件FLUENT对优化方案的模拟,显示了模拟结果并进行了分析,从而证明了本文设计的三维射流式搅拌器结构形式切实可行,尺寸参数完全合理。通过工业生产验证,反应除砷效率较实验室中有明显提高。

射流与搅拌协同式浮选机气体引射规律探究

为了探究射流与搅拌协同式浮选装置在射流与搅拌协同作用下的气体引射规律,建立了射流与搅拌耦合区域模型,分别模拟了射流速度变化、搅拌速度变化、射流速度与搅拌速度同时变化对装置吸气能力的影响,搭建了射流与搅拌协同式浮选装置并对其进行试验。结果表明,射流速度是影响装置吸气能力的主要影响因素,搅拌速度对装置吸气能力产生一定的影响;射流与搅拌协同作用下浮选装置的吸气能力取决于射流速度与搅拌速度的相对贡献;射流速度与搅拌速度的增大对喷嘴的吸气能力分别产生促进与抑制的效果;当射流速度带来的增益效果大于搅拌速度带来的抑制效果时,提高装置吸气量的同时也促进了物料的混合,反之则降低装置的吸气量;随着搅拌速度的不断增加,叶轮剪切射流束的剪切力与剪切面积逐渐减小,射流束不再冲击叶轮,此时装置的吸气能力取决于射流速度大小。射流与搅拌协同式浮选装置在流量8.2m^(3)/h以上工作时,搅拌速度对喷嘴吸气能力影响较小;当在流量8.4m^(3)/h、转速7.5m/s的条件下工作时,此时喷嘴的吸气能力得到质的提高并且物料混合效果较好,浮选装置具有较好的工作能力;当搅拌速度达到8.75r/s以上时,射流束逐渐发生轨迹偏移,装置吸气能力取决于射流速度且射流束不再冲击驱动叶轮。

射流搅拌反应器中NH_(3)热解特性研究

利用射流搅拌反应器实验研究了宽范围条件下NH_(3)热解的反应动力学特性,并利用实验数据对不同NH_(3)化学反应机理模型的预测效果进行了验证。结果表明,NH_(3)热解析氢的最低温度发生在850 K左右,随着热解温度的升高,H_(2)浓度呈现出先增后降再增的趋势。反应系统中H_(2)O的存在对NH_(3)热解析氢具有抑制作用,而停留时间则起到促进作用。目前,仍需进一步优化NH_(3)热解反应机理模型,提高其预测精度。本文的实验数据将对后续机理优化工作提供重要的基础验证数据。

基于射流搅拌燃烧反应器加压条件下的航空煤油燃烧NOx排放

为了研究碳氢燃料燃烧产物NOx的排放,构建了射流搅拌燃烧反应器（JSCR）试验系统,并经过了初步验证.随后利用该试验系统对航空煤油RP-3的燃烧NOx排放进行了测试,射流搅拌燃烧反应器内压力为2×10^5 Pa和3×10^5 Pa,进口温度为650K,当量比范围为0.5-1.2.研究结果表明：在当量比为0.5-1.2范围内,航空煤油燃烧NOx排放先随当量比的增大而增多,在当量比为0.95附近达到最大值,随后减少;NOx排放随压力的增大而增多.同时,验证了该射流搅拌燃烧反应器可作为研究碳氢燃料燃烧产物的基础试验平台.

射流搅拌反应器中气体混合均匀性的模拟研究

本文对常温常压下射流搅拌反应器中体积比1:1的氮气和氧气的流动混合过程进行了三维数值分析。结果表明,在球形反应区的所有网格中,内部氮气摩尔分数较低的网格的总体积与球形反应区体积的比值(体积占比)较高,主要分布在球形反应区的中心区域;内部氮气摩尔分数较高的网格体积占比较低,主要分布在喷嘴出口处及壁面附近。以氮气摩尔分数的加权标准差为参数,定量分析反应器内气体的混合均匀性后发现,喷嘴内径越小的射流搅拌反应器内部气体的混合均匀性越高。气体的速度矢量及流线分析表明,气体从喷嘴喷出后并不直接流向中心区域,而是先运动至壁面再逐渐向球心扩散,做螺旋向心运动。

旋转射流搅拌石灰浆池气液两相流特性研究

基于三维石灰浆池Eulerian多相流模型,结合标准k-ε湍流模型和滑移网格技术,通过Fluent软件研究了旋转射流搅拌系统(RJM)作用下湿法脱硫(FGD)石灰浆池中的气液两相流特性。模拟结果表明随着旋转射流器自转角速度的增加,浆池内部射流长度和氧化空气横向速度呈现出先增大后减小的趋势,氧化空气分布同样呈现先趋于良好后趋于恶化趋势;当射流出口速度增大时,射流长度、氧化空气横向速度以及Z向速度也随之增大,氧化空气分布逐步改善。

液液射流装置的搅拌混合效果

以活性污泥、消化污泥为研究对象,分析液液射流搅拌装置对这两种污泥在搅拌槽内混合效果;同时利用计算流体力学软件ANSYS Fluent 15.0模拟了在入射压力为226 043 Pa工况下,射流搅拌装置的工作性能。该入射压力下,液液喷嘴泵送活性污泥时入射流量314.57 m^3/h,入射速度为3.37 m/s,消化污泥入射流量为312.05 m^3/h,入射速度为3.20 m/s。模拟结果表明在液液喷嘴内部搅拌混合效果不受流体性质的影响,均得到很好的搅拌混合;但在搅拌槽内活性污泥的搅拌混合效果明显优于消化污泥,搅拌槽内活性污泥流速方差加权平均值f为144.24,死区的体积分数φ为13.33%,平均流速为0.108 2 m/s,消化污泥在搅拌槽内的平均流速为0.031 8 m/s。

一种采用射流搅拌技术的水三相点瓶冻制保存控温装置

介绍一种创新发明的技术手段，即采用射流搅拌技术实现超级精密的恒温、控温装置。实现ITS-90温标热力学温度固定点水三相点的冻制与长时间保存。该装置采用射流泵取代现有拨轮搅拌方式，实现1mK（0．001／min）的控温稳定度以及优良的温场指标，为水三相点的冻制保存提供了装备保障。

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。

原油储罐清淤用的射流器

为防止原油储罐中沉淀物沉积,国外一些公司采用了皮托管射流器系统进行清渣除淤工作。皮托管射流器主要由连接法兰、主体、涡轮、喷嘴、机械主体等构成,其工作原理是被外循环泵压送的原油带动涡轮高速旋转,并同原油主流一起从喷嘴喷出,形成的高速射流随着喷嘴的旋转在罐底板上作360°周期性冲刷,使沉积物扩散到原油中随原油排出。采用皮托管射流器的优点是安全可靠,操作简单,不易形成射流死区,减少排水作业困难,便于实现海底(地下)储罐的清淤渣工作,并能缩短开罐检查的工期,降低清洗、防腐、动力费用,该系统与原油加热相结合还可取代加热盘管。