锥形床亲和层析过程的场协同分析

为了对亲和层析过程的强化提供理论依据,应用非平衡热力学唯象理论,分析了该过程中温度场、化学势场及重力场等各种场之间的协同关系,以及各自场内不同分量之间的协同关系.得到了亲和层析过程的总熵变表达式,多场协同条件下质量通量和热量通量的唯象表达式以及相应的传质和传热系数.分析结果表明:重力场的存在,维持了体系的非平衡状态、保证了锥形床的稳定操作,避免了柱子堵塞及压密化.上流锥形床亲和层析在多场协同下,其传质、传热以及吸附反应相互影响,过程的最终传递方向将取决于各场之间综合作用的结果.

细粉在锥形床中流态性能的研究

文中主要介绍Geldart-A颗粒在三种不同锥角的锥形流化床 ,随着气体表观速度的增加 ,呈现出两种不同的流化区域 ,即固定床和喷动床。由于部分流化床区域的消失 ,所以Gel dart-A流态化状态特征不同于Geldart-D颗粒的状态特征。

大锥角锥形床内颗粒横向混合的实验研究

在900 mm×200 mm×800 mm的冷模试验台上,试验研究了带气体入口直段的大锥角锥形床内示踪颗粒的横向扩散过程,系统考察了床料粒径dp、过余速度u—u_(mff)、静止床层高度h和气体入口直段宽度δ对床内示踪颗粒横向扩散系数D_(sr)的影响。结果表明:在大锥角锥形床中,横向混合试验持续时间间隔对示踪颗粒横向扩散系数的计算结果影响较大;示踪颗粒的横向扩散系数D_(sr),随着床料粒径dp的增大而减小,随着过余速度u—u_(mff)静止床层高度h和气体入口段宽度δ的增大而增大。

上流锥形亲和层析床的流动特性研究

为了分析流体在上流锥形亲和层析床中的复杂流动情况,运用二相流理论建立了上流锥形床中液固二相流模型,对上流锥形床中的流动状况进行了数值模拟。运用FLUENT计算软件求解模型,得到了上流锥形床中直观的流场分布。分析了入口流速、溶液质量浓度及锥角等参数变化对流场的影响。以吸附剂的利用率和蛋白质的回收率为衡量标准,研究了流体流动状态改变对吸附的影响。运用计算流体力学方法分析亲和层析过程,为新型亲和层析设备的开发提供了崭新的思路。

污水处理管锥形填充床特性研究与分析

填料是生物接触氧化反应器的核心部分,本文从传统填料的优缺点入手,分析了管锥形填料的结构和特性,并对管锥形填充床对污水的处理性能进行了试验验证。试验结果表明,针对模拟废水处理,负荷在2.3～8.0kgBOD5/m3.d范围内(比一般生物滤池负荷高10倍以上),都达到很高的处理效果;HRT为1h时,使污水的COD值由400mg/L降至37mg/L,去除率达92%;出水SS为3mg/L,大大降低二沉池的停留时间,节约投资。

二维锥形填充床的流体力学特性和局部流化现象

针对 15°二维锥形填充床 ,在不同表观气速下 ,用热线风速仪测定了床层表面的气速分布 ,用U形管压差计测定了床层压降 .测量结果表明 ,在较高的表观气速下 ,床层表面的气速分布非常不均匀 ,床层结构出现局部变形 ,Ergun形式的计算方程不能正确预测床层压降 .通过使用数字照相机对床层局部流化过程进行了观测 ,发现由于床层流通面积的变化和收缩形壁面对近壁区气体流动方向的诱导作用 ,造成气速分布的高度不均匀性 ,在较高的表观气速下床层结构出现局部变形 。

基于CFD-DEM法的矩形喷动床与柱锥形喷动床颗粒喷动特性模拟

为进一步了解矩形喷动床的优缺点,采用离散元气固耦合法(CFD-DEM)对矩形喷动床中小麦颗粒的喷动特性及混合过程进行数值模拟,并通过分析单颗粒循环时间、混合指数、床层压降、颗粒速度等与传统柱锥形喷动床进行对比.结果表明:u s=1.1 u ms时,矩形喷动床的平均单颗粒循环时间为1.9 s,柱锥形喷动床的单颗粒循环时间为1.7 s,相差较小.两种喷动床的颗粒混合时间均为2.8 s.相比柱锥形喷动床,矩形喷动床内的压力略大,尤其在喷动床棱角处气体压力较大,从而导致矩形喷动床在棱角处的颗粒运动随机性较差.因此,矩形喷动床与柱锥形喷动床的喷动特性总体上具有较好的一致性,但矩形喷动床在结构设计时要尽可能改善棱角处颗粒运动问题.

锥形下行床内流动行为的CFD数值模拟

针对传统圆柱形下行床中固含率较低的问题,提出采用锥形下行床作为褐煤热解反应器。采用CFD软件进行数值模拟,考察了颗粒循环通量、密度、粒径等因素对锥形下行床中径向和轴向流动规律的影响。结果表明:增加颗粒循环通量或降低颗粒密度均可显著提高床层固含率平均水平,并强化颗粒对浓相环形区峰值的影响;颗粒粒径对固含率影响较弱,主要影响浓相环形区出峰位置;颗粒循环通量显著影响着反应器内轴向压力的变化幅度。通过考察气固轴向速度分布发现,减小颗粒密度和粒径可降低气固间滑移速度,有效提高颗粒的跟随性。与传统圆柱形下行床相比,锥形下行床可显著提高床层平均固含率,适合于褐煤热解等以颗粒相作为反应物的快速反应。

管锥形填充床处理城市污水试验研究

针对城市污水处理中存在处理设施基建与运行费用高的问题,对管锥形填充床处理城市污水进行了研究分析,试验结果表明,管锥形填充床在较短的停留时间内,对有机物有较高的去除能力,而且管锥形填料价格低,使用方便,可节约基建投资和安装费用。

粗颗粒在锥型床中的流化特性

通过Ｇｅｌｄａｒｔ－Ｄ类粗颗粒在三种锥形床中的实验表明：随着入口的表观气速的增加，在床中依次出现固定床流区、部分流化区和喷动流区。在固定床区内，压降和表观气速关系可以通过Ｅｒｇｕｎ公式求得：在部分流化区内，实验和理论计算均表明了由于颗粒所受到的曳力随着床的轴向高度增加而减小，造成床层轴向上部未流化的颗粒对下部流化颗粒膨胀的压制作用。在喷动流化区内，给出了预测锥形床的初始喷动气速和喷动压降的经验公式。

漏斗-立管系统悬料区的压降计算方法

对于Ｇｅｌｄａｒｔ－Ｄ类颗粒在负压差漏斗－立管系统的悬料操作区的压降可以通过郭慕孙提出的气固移动床的公式求得。计算所得的压降大小与实验结果相比较误差在２０％的范围内；并且证明悬料区的总压降可以近似等于立管的压降。

柱形和锥形移动床中气体的扩散特性

采用脉冲氦气体示踪技术研究了柱形和锥形移动床中气相的扩散特性,并与实验结果进行对比.结果表明,在主体流动区(0.11<h/H<0.89)中,柱形床径向气流基本接近平推流,而锥形床径向气流存在向上的速度分量,向上流动的气体一般约占10%.锥形床沿轴向气相流量分布不均匀.在下料影响区(h/H>0.89),柱形床会出现向下窜气的现象,而锥形床中向下窜气量降低40%～50%,气相径向流动更趋近平推流.根据径向气流在柱形和锥形移动床内的流动特点,用实验数据回归了气体浓度分布的无量纲经验关联式,计算值与实验值吻合较好.