气泡管结晶提纯萘新工艺

In this paper a technology of parametric pumping fractional crystallization and a crystallizer with a slug flow vertical bubble tube are presented. This technology and crystallizer are applied to the refining of naphthalene. The purity naphthalene obtained is over 99％ and collection efficiency is over 92.5％．

团状流气泡管结晶的研究

采用直立气泡结晶管，研究了各种因素对固体溶液型的萘－β－萘酚物系结晶过程的影响，建立了间歇逆流多级分步结晶过程的理论模型，并进行了实际结晶过程的模拟计算和操作最优化分析。

气泡运移特征可视化观测装置研制及应用

气液两相流动过程中,气泡的形态变化时刻影响着流动的发展。为分析气泡在运移过程中的形态变化,该文研制了一套气泡运移特征可视化观测装置,包括管道模块、动力模块及数据采集模块。为了验证装置的可靠性,开展了不同液相黏度、不同液速及不同管道倾角下的气泡运移实验。实验结果表明,该装置操作简单、功能多样,可清晰地展示并记录气泡在不同液相环境下的运移轨迹及状态,并得到气泡的速度变化数据,实验结果直观可靠。结果证明该装置可解决因气泡运移特征复杂、影响因素多而难以获取直观数据的问题,对研究气液两相流动及气泡动力学领域的相关问题具有一定意义,可推广应用。

微细粒矿物浮选综述:增大颗粒表观尺寸与减小气泡直径

微细粒矿物的浮选回收是世界性难题,增大颗粒表观直径与减小气泡尺寸为解决该难题的有效途径。论文综述了增大颗粒表观直径的四种方法:疏水絮凝浮选、载体浮选、选择性絮凝浮选和剪切絮凝浮选,详细阐述了其在矿物加工领域中的应用及机理,尤其是增大颗粒表观粒径过程中新药剂的最新研究进展及应用领域。从减小气泡尺寸角度出发,以微纳米气泡在矿物加工领域的应用研究为落脚点,阐述了微纳米气泡现有的稳定性机理,为后续微纳米气泡稳定性机理的深入研究提供参考;系统介绍了微纳米气泡在不同种类微细粒矿物浮选中的应用现状;从微纳米气泡与颗粒间界面作用机理出发,详细阐述了微纳米气泡在界面作用中的角色;举例介绍了微纳米气泡浮选设备的研究进展。提出微纳米气泡强化细粒浮选的机理需要进一步明确,基于微纳米气泡、矿浆精准可控的微纳米气泡浮选设备是微细粒矿物浮选的重要研究方向。

湍流环境下颗粒与气泡黏附过程的数值模拟研究

研究湍流环境中颗粒与气泡的黏附过程对于探究浮选微观过程具有重要意义。基于EDEM的API(应用程序编程接口)二次开发模块,建立了颗粒与气泡黏附过程相互作用的三维离散元法(DEM)模型。在Fluent软件中通过构建规则格栅以激发各向同性的湍流,并将湍流环境通过计算流体力学-离散元(CFD-DEM)加入到EDEM软件中。模拟了颗粒粒径为0.10、0.15、0.20、0.25和0.30 mm,颗粒密度为1500、2000和2500 kg/m^(3),球形度为0.746~0.854的不规则颗粒,和气泡直径为1.00、1.20、1.60和2.00 mm,在气泡与格栅间距离为1.00、1.50、2.00和3.00 mm的湍流环境下颗粒与气泡的黏附过程。研究了颗粒、气泡、流场各参数对于颗粒与气泡黏附过程的影响。结果发现,无论规则颗粒还是不规则颗粒在湍流环境中与气泡的黏附均存在临界脱附流速(颗粒与气泡发生脱附的最小湍流流场流速)。密度大的颗粒和粒径大的颗粒与气泡黏附的临界脱附流速更小,表明粒径和密度大的颗粒与气泡难以稳定黏附。气泡的直径越大,颗粒与气泡稳定黏附的临界脱附流速越小,颗粒越难以稳定黏附。在相同的流速下,气泡与格栅间距离越小,则流场湍流强度越大,颗粒与气泡稳定黏附的临界脱附流速越小,表明湍流强度的增加不利于颗粒与气泡的稳定黏附。球形度小的颗粒与气泡稳定黏附的临界脱附流速也较小,表明球形度小的颗粒与气泡难以稳定黏附。

微纳米气泡强化臭氧氧化降解含酚废水

为了降解毒性强的含酚工业废水,本文将微纳米气泡与臭氧氧化法相结合,探究了处理温度、溶液pH、苯酚初始浓度和臭氧浓度对苯酚降解的影响。结果表明,相较于传统气泡,微纳米气泡破裂可诱导产生更多的·OH,弥补了臭氧传质效率低和氧化性不足等缺点,使反应体系的氧化还原电位明显提高,并在苯酚降解过程中起到主要作用;相比于臭氧氧化法,苯酚降解效果得到显著提升;提升臭氧浓度、溶液pH及降低苯酚初始浓度均可促进反应体系中生成更多的·OH,进而提升除酚率。通过气相色谱-质谱法(GC-MS)检测苯酚降解的中间产物,分析了苯酚降解的可能路径。总体而言,微纳米气泡结合臭氧氧化法是一种有潜力的除酚技术,研究结果对此技术在工业废水降解中的应用和推广具有指导意义。

气体流量和喷嘴直径对鼓泡塔内气泡大小和形状分布的影响

通过高速摄影结合图像处理算法,研究气体流量和喷嘴直径对气泡尺寸和纵横比分布的影响。结果表明,在所有喷嘴直径下,气泡当量直径的概率密度呈现双峰分布,其中第一个峰值接近直径为1.5~2 mm的小气泡区域,另一个峰值位于较大的气泡区域。将气体流量从0.1 L/min增加到0.2 L/min会导致大气泡的概率密度更高,表明气泡聚并现象普遍存在。当气体流量增加至1.2L/min时,峰值对应的气泡直径变小,并且气泡破裂占主导地位。对于直径为1~2 mm的气泡,形状受气体流量的影响较小,而3~9 mm的气泡在所有气体流量下气泡纵横比概率密度分布的峰值均位于纵横比E=0.5处。Iguchi和Chihara提出的模型能更好地预测气泡脱离直径随气体流量的增大的变化。

温度敏感凝胶推进剂中气泡间相互作用机理研究

为了研究凝胶推进剂除气工艺过程中的气泡两相流问题,采用Carreau-Yasuda模型描述凝胶的剪切稀化特性,并进一步引入了温度敏感性本构描述。数值上,运用流体体积方法研究了剪切和温度敏感耦合的凝胶中浮力驱动气泡的运动特性和气泡间的相互作用机理,关注了气泡的初始排列、气泡个数以及凝胶温度的影响。研究结果表明,主导气泡的尾流以及底部的低粘区会吸引尾随气泡并加速尾随气泡的上升;水平排列的气泡间由于强涡量场会存在一定的横向排斥力;温度上升带来的黏度下降会加速气泡的融合和上升,并且增强了气泡间的相互作用。

颗粒击穿气泡时气泡的变形和破裂

通过高速摄像机拍摄研究了颗粒击穿半球气泡破碎的演变过程.观察并分析了气泡成型后边缘再生和对流情况、受到颗粒击穿时气泡破碎的概率、以及成孔后的气泡破碎行为.通过量纲分析以及实验研究发现,气泡破碎概率是雷诺数和韦伯数的函数,概率P=1.08(Re^(0.5)We^(0.25))^(0.664),且当Re^(0.5)We^(0.25)>1020时,概率升至100%,气泡破碎形成的不稳定性射流数量是奥内佐格数Oh的函数.气泡液膜的卷曲速度随溶液浓度提高而升高,气泡液厚度随浓度提高而减小.

黄河冰花冰晶体结构及内部气泡分析

黄河冰花冰物理性质独特,对冰凌的生消演变有很大影响。为深入认知冰花冰晶体结构的物理特性,利用冰样采样器对黄河头道拐河段的冰花冰进行采集,利用费氏台获取冰花冰的图像,分析冰晶体及气泡细观结构特征。结果表明:在垂直方向上,冰晶体的平均等效直径范围为1.48~5.85 mm,随深度增加逐渐增大;在同一水平面内,冰晶体粒径差别明显,微小晶粒占比较大;冰花冰主要由0.1~7.0 mm的晶粒组成,直径为0.1~1.0 mm的微小晶粒占比为47.54%;冰花冰气泡平均等效直径在0.3~0.7 mm之间变化,随深度增加逐渐增大;气泡含量在1.90%~6.76%波动,随着深度增加逐渐减小。

煤岩显微组分电浮选分离与制氢过程中氢/氧气泡的影响机制

电浮选技术是实现煤岩显微组分高效分离的有效途径,也是一种有显著优势的制氢技术。电浮选中电解气泡既是浮选分离的载体,又是有效的氢气/氧气产物。本文探讨了高惰质组煤电浮选过程中电解气泡对煤岩显微组分分离效果的影响机制,利用诱导时间测定仪、红外光谱、接触角测量仪及气相色谱等考察了氢气泡和氧气泡对煤岩显微组分的选择性以及电化学反应对煤结构和可浮性的影响规律和气体产物组成等。结果表明,电解氢气泡浮选所得的浮物收率及浮物镜质组含量较氧气泡高,相应的镜质组回收率也高于氧气泡;电浮选过程中的电解作用会改善煤岩显微组分的表面结构,引起润湿性的变化,电浮选阴极区对煤具有电化学还原作用,可减少煤中—OH、—COOH与C==O等亲水性官能团,从而增加煤样的接触角,减小氢气泡对煤的诱导时间,从而增加煤的可浮性,而阳极区的作用相反;煤浆电浮选过程中可获得纯度>94%的氢气和>96%的氧气,且镜质组为电解质时的气体产物纯度高于惰质组,但惰质组可获得更高的产气速率;采用两级串联流程进行煤岩显微组分的电浮选分离时,浮选分离的综合效率最高可达到83.7%,此时浮物的镜质组回收率为86.7%,两个沉物产品的回收率分别为41.6%和54.9%,氢气的产率可达到6.49mL/(min∙cm^(2))。

基于气泡雾化喷嘴的低能耗含油污水处理实验研究

微气泡气浮技术在低能耗下对含油污水的高效处理是目前的研究热点。利用气泡雾化喷嘴作为微气泡发生器,搭建了低能耗微气泡射流气浮处理含油污水的实验系统,系统研究了气液质量流量比(ALR)和工作压力(p)对微气泡群尺度分布特征和除油效果的影响,并计算了气泡雾化喷嘴的能耗。实验结果表明,利用气泡雾化喷嘴形成液下射流可以产生大量微气泡,其中尺度小于150μm的气泡数量占比在55%以上、小于600μm的气泡数量占比在98%以上;随着ALR的增加,微气泡数量整体呈现先增后减的变化趋势,最佳ALR=0.15;当p=0.2 MPa、ALR=0.15时,微气泡群的索特尔平均直径可降低至238μm,出水含油质量浓度为29.73 mg/L,微气泡射流气浮装置处理1 kg含油污水时能耗仅为6.53×10^(-4) kW·h,较溶气气浮能耗降低35%以上。

单气泡气液传质系数测量实验系统开发

传递过程原理是化学工程与工艺专业的核心课程之一,其中质量传递相关知识是该课程的重点和难点,而理论和实践相结合的方法是提升课堂教学效果的可行途径。设计并开发了一套基于方腔流的单气泡气液传质系数测量实验系统。将质量传递的基础理论知识和计算机图像识别技术充分结合,探索气液传质过程的影响因素。实验结果表明,增大循环体积流量和提高温度均有利于气液传质。该实验可作为传递过程原理课程理论学习的有益补充,培养学生对化工过程典型现象的科学思考和分析能力。

不同贮藏温度下柠檬味矿泉气泡水品质变化及货架期预测研究

探讨以五大连池矿泉水为原料制作的柠檬味矿泉气泡水在不同贮藏温度下的品质变化,基于加速货架期实验(ASLT)预测其货架期。对样品在25℃、35℃和45℃下的贮藏特性进行分析,测定气泡水的pH值、瓶内压力、感官品质等指标。结果显示,温度对果味矿泉气泡水的品质有显著影响,特别是瓶内压力和感官品质变化显著。利用ASLT方法预测得出果味矿泉气泡水在25℃下的货架期为130~135 d。

不同浓度离子溶液中气泡运动特性的实验研究

气泡运动特性可以分析流型形成和演化,是探究两相流模型构建的基础。为了进一步研究气泡在多种溶液内的运动特性,搭建了气泡运动特性实验平台。在3种浓度的FeCl_(3)、CaCl_(2)、NH_(4)Cl离子溶液及去离子水内,对单个气泡运动特性进行了实验研究,利用高速相机拍摄图片并导入MATLAB软件进行了计算。据此,分析了离子溶液内单个气泡的上升时间,脱离时间,初始当量直径,以及纵横比。结果表明:离子溶液,尤其是CaCl_(2)溶液在一定程度上可以促进气泡在喷嘴处的脱离,使得脱离时间减少,当喷嘴为1.5 mm时,促进作用最为明显;三种离子溶液和去离子水比较,气泡上升时间都有所缩短,但是相差不大;三种离子溶液中,FeCl_(3)溶液中气泡纵横比变化最大;NH_(4)Cl溶液对气泡的当量直径促进作用最强,CaCl_(2)溶液会抑制气泡当量直径的发展,因此在特殊流体机械内部,应适当增加钙离子以降低冲击带来的腐蚀与振动;在去离子水和三种离子溶液中气泡的纵横比δ都会有一个“L”型分布,且最大值均出现在气泡脱离喷嘴的瞬间。

水下爆炸气泡射流载荷及对结构毁伤研究进展

气泡射流载荷是造成水下结构毁伤的重要因素。本文从水下爆炸气泡射流产生的实验装置和条件、气泡射流载荷特性及其对结构的毁伤等方面对国内外相关领域的研究进行综述,总结气泡射流实验技术和数值模拟现状,梳理气泡射流载荷特征及其对结构毁伤的影响规律,为水下武器的研制及舰船抗爆能力的提升提供参考。

基于深度融合的全自动石英坩埚气泡检测方法

针对石英坩埚透明层中气泡检测依赖于人工肉眼检测,存在着效率低、准确性不高的问题,提出了一种基于深度融合气泡检测算法(DFBDA)。首先,利用智能机械臂夹持工业显微镜,自动采集石英坩埚透明层的气泡视频图像;然后,使用融合形态学变换的气泡分割和轮廓提取算法,以确保对气泡的准确分割;最后,通过深度融合方法对多帧相似气泡进行融合,实现了对气泡准确位置的三维重建。针对不同坩埚样品的测试验证,实验结果表明,方法对气泡的平均识别准确率达到了98.7%,速度和精度都满足工业需求。

微气泡驱与空气泡沫驱技术差异性及调整对策

微气泡驱与空气泡沫驱技术经过矿场试验,在低渗高含水率油藏具有较强的适应性,但对于两种气驱机理认识及技术政策调整思路方式上仍存在短板。本文通过深入研究两种气驱技术机理、驱替特征的差异性,结合现场动态调整效果,认为微气泡驱以物理发泡为主,驱替特征呈气液同驱,采取低气液比(1.0∶3.0)的技术政策,空气泡沫驱以化学发泡为主,驱替特征呈气驱为主液相为辅,采取高气液比(3.0∶1.0)的调整思路,并提出了气驱分注试验的调整对策,控水增油效果显著提升,提高采收率趋势良好。对同类油藏两种气驱技术调整界限具有一定的借鉴指导意义。

纳米气泡浮选过程强化研究进展

浮选是低品质矿及煤分选提质的有效手段,其中微细粒浮选难题突出,而纳米气泡则是解决该难题的重要途径,但关于纳米气泡浮选过程强化的诸多基础科学问题仍未解决。为促进微细粒纳米气泡浮选过程强化技术的开发,重点围绕浮选过程中纳米气泡的界面选择性成核动力学、界面纳米气泡超常稳定性机理及纳米气泡强化颗粒-气泡捕获效率微观作用机制等三个关键科学问题,介绍了笔者团队在纳米气泡浮选过程强化方向的最新研究进展。研究结果表明:纳米气泡的选择性成核是纳米气泡浮选过程强化的关键,而纳米气泡的稳定性则是纳米气泡浮选过程强化的前提;纳米气泡浮选过程强化的机制主要包括促进颗粒絮团与缩短诱导时间,其内在作用机制来自纳米气泡长程疏水引力与边界滑移的协同作用。笔者团队的研究阐明了纳米气泡固-液界面选择性成核的能量作用机制,提出了基于界面高密度气层自动补偿的界面纳米气泡稳定性机理,建立了微纳力学-边界滑移协同驱动的纳米气泡强化浮选界面作用机制,进一步丰富发展了现代浮选基础理论,为开发微细粒纳米气泡浮选过程强化技术提供了一定的指导。

旋流器内气泡聚并与破碎行为

为了探究旋流器内气泡聚并与破碎行为的影响因素,采用高速摄像实验研究旋流器内的气液两相流。通过实验分析了气泡在旋流场中的聚并和破碎行为,考察不同工况条件对气泡聚并与破碎的影响,同时运用数值模拟进行验证。结果表明,入口速度提升会导致气泡的破碎频率增加,生成子气泡也越多,但同时加剧了气泡的聚并性能,促使气泡聚并成气核朝着溢流口方向运移,因此入口速度提升对气泡直径变化的影响呈正向作用。气体体积分数提升会导致旋流器内气泡直径和气核长度增大,降低了流场的旋流强度,使更多气泡聚并成气核从底流口流出,故气体体积分数对气泡直径变化的影响呈反向作用。