空化撞击流空化区域分析

空化撞击流是水力空化的一种新兴的高级氧化技术类型,使用卧式对冲射流反应器,利用其空化喷嘴与撞击面形成空化现象,产生羟基自由基降解有机物。本文通过Ansys Fluent对空化撞击流内外流场进行分析,研究空化撞击流各区域的压力变化,指出空泡可能产生及溃灭的位置。研究表明:空泡发育区域主要在喷嘴内部,风琴管空化喷嘴发生空化主要在射流出口段收缩壁面处,亥姆霍兹管空化喷嘴空化主要在轴对称空化涡环低压区;空泡溃灭主要集中在空化喷嘴外部的撞击区,大量空泡聚集在碰撞面内溃灭。

空化撞击流数值模拟

将空化技术和撞击流技术相结合组成空化撞击流,本文在空化喷嘴的基础上,采用数值模拟的方法研究空化撞击流的流场特性。

角型空化喷嘴撞击流流动特性研究

为探究空化撞击流条件下流体的流动特性,本文利用Fluent数值模拟软件考察了单喷嘴入口压力及靶距对空化射流轴心线上冲击压力、射流轴心线上速度分布,喷嘴入口压力为10 MPa时冲击靶面上径向压力分布、喷嘴出口处流线分布、湍动能及空化效果;确定了角型空化喷嘴的最优撞击喷距,模拟了空化撞击流撞击性能、撞击面湍动能及速度分布。结果表明,当空化撞击喷嘴间距在10 d时,空化撞击效果良好;空化撞击流撞击面上径向速度分布及湍动能分布呈m型,在撞击区呈较大的速度梯度,及湍动能大且集中的湍流区,有利于空化撞击区流体的混合;在撞击区,相向的空化射相互撞击,产生强烈的压力波动,大量空泡随射流到达撞击面,聚集在碰撞面两侧溃灭。

撞击-喷射流空化强化大豆粕蛋白溶解的研究

利用撞击-喷射流空化协同强化大豆粕蛋白溶解。通过单因素实验、响应面实验设计优化了撞击-喷射流空化强化大豆粕蛋白溶解工艺条件,测定了撞击-喷射流空化协同强化大豆粕蛋白水溶液的表面活性。结果表明:撞击-喷射流空化协同强化大豆粕蛋白溶解的最优工艺条件为撞击-喷射流空化压力0. 45 MPa、撞击-喷射流空化时间65 min、撞击-喷射流空化温度58℃、入口角度-出口角度组合30°-40°、料液比1. 5∶100,在最优条件下大豆粕蛋白溶解度由0. 780 mg/mL提高到1. 737 mg/mL;撞击-喷射流空化协同强化大豆粕蛋白水溶液具有一定的表面活性。

流动结构对化学反应速率的影响

介绍了具有新型流场结构的"空化撞击流"的概念及其提出的背景;阐述了"空化撞击流"的三大特性;分析了空化撞击流技术对反应动力学的促进作用;用实验的方法研究了空化撞击流流场结构对化学反应动力学的影响规律。通过实验验证了关于空化撞击流流场对化学反应速率影响的推断。实验依次在普通喷嘴撞击流反应装置、空化自激脉冲喷嘴空化撞击流反应装置、低速搅拌反应装置和高速搅拌反应装置中进行。由实验结果可见,使用空化撞击流反应器时,反应速率常数分别比使用撞击流反应器、高速搅拌反应器和低速搅拌反应器高出13.42%、27.46%和33.82%,而且空化撞击流反应器的能耗更低。因此,利用空化撞击流技术确实可以有效提高化学反应速率。

超声-射流-撞击空化提取柚子皮原花青素

以柚子皮为研究对象,超声波-射流-撞击流溶液空化设备协同提取柚子皮中原花青素,超声波-射流-撞击流溶液空化装置中添加挡板实现射流与撞击流组合,通过单因素试验和响应面试验优化提取工艺。结果表明,超声波-射流-撞击流溶液空化协同提取柚子皮中原花青素优化工艺条件为:液料比值35 mL/g,温度50℃,超声功率405 W,射流-撞击流空化压力0.22 MPa,乙醇体积分数60.5%,协同空化时间26 min。在优化工艺条件下柚子皮中原花青素得率为11.326 mg/g。试验结果相对误差较小,拟合函数模型可用。试验为柚子皮在食品、化妆品、饲料等行业中的应用以及产业化提供工艺、技术、设备等理论支持。