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。

增压型鼓泡吸收输运特性实验装置的设计与研究

为探索真空环境下,气泡在溶液吸收过程中流动、传热特性及其机理,设计了一种增压型垂直管内溶液鼓泡吸收输运特性测量实验装置,并介绍了该装置的结构和工作原理,通过系统真空度维持、气泡流动和能量校核等实验分别验证系统的可靠性和准确性。结果表明,增压技术实现了负压环境下的鼓泡吸收。静置12 h系统真空度上升率仅为2.33%,系统气体泄漏量为2.4 mL/h,装置具有良好的可靠性。实验过程中的气泡产生、上升、碰撞、聚并和破裂行为与文献气泡流动行为一致。溶液和冷却水的出口温度、溶液出口质量分数测量结果最大相对偏差分别为0.08%、0.02%和0.01%;不同溶液入口温度和溶液流量的能量校核实验的最大误差分别为10.4 J和12.5 J,装置具有良好的准确性。为探究真空环境下鼓泡吸收的输运特性及揭示其传递机理奠定了良好的实验基础。

气固鼓泡床结构双流体传热模型及其模拟验证

介尺度结构显著影响非均匀气固复杂系统内的流动传递反应特性。构建了结构双流体传热模型用于模拟复杂气固系统内的流动传热过程,按照流动控制机制将鼓泡床系统划分成由气体主导的气泡相和颗粒主导的乳化相两个相互渗透的连续流体,进而确立考虑介尺度结构影响的控制方程及本构关系,其中相间曳力、乳化相黏度、相间传热系数及各相热导率均采用合理的经验关联式进行封闭。利用双流体传热模型与显式解析壁面流动和传热边界层方法相结合,对安装加热管的鼓泡床系统进行了模拟。结果表明:结构双流体传热模型可成功预测鼓泡床系统内固含率的轴向分布及床层壁面传热系数的变化规律;模拟结果与实验数据吻合较好,密相区壁面传热系数模拟值与实验值的相对误差小于10%,稀相区壁面传热系数的模拟值与实验值在同一量级,表明结构双流体传热模型可准确刻画鼓泡床系统内气固两相的流动传热特性。

基于CFD-DEM方法的加压鼓泡床气固流动特性数值模拟

为明确加压鼓泡流化床内气固两相流动基本规律以及压力的影响机制,为多种工业过程领域加压鼓泡流化床反应器的设计、运行和放大提供有益参考.文中基于CFD-DEM方法,以开源软件Mfix为计算框架,开展了加压鼓泡流化床气固两相流动数值模拟研究.首先依托薄矩形加压鼓泡流化床试验台数据进行模型验证,在此基础上,系统地研究了操作压力对Geldart B类颗粒临界流化速度的影响,获得了不同操作压力下床层内颗粒运动与分布规律以及气泡尺寸和频率分布.数值模拟结果表明:在0.1~0.7 MPa,随着操作压力的升高,Geldart B类颗粒临界流化速度减小,并且在低操作压力下临界流化速度随操作压力变化更加明显;同时,随着操作压力的升高,床层内气泡尺寸减小,床层均匀性有所改善.

多孔板鼓泡塔流动与传质特性数值模拟

采用Euler-Euler双流体模型对安装不同数量的水平多孔板的鼓泡塔内气液两相流动及传质特性进行数值模拟研究,并探究了不同表观气速条件对鼓泡塔内气含率、气泡直径分布和气液传质系数的影响。结果表明,不同数量的多孔板和不同位置的多孔板都会影响气含率的分布;随着多孔板的数目增加,鼓泡塔液相上方区域的气含率增加,但影响区域有限;安装多孔板后,鼓泡塔内径向位置的平均气含率变化明显,出现“M”形状的分布。不同表观气速下,未安装多孔板的鼓泡塔内直径为1~2mm的微小气泡占比超过30%;安装多孔板后,微小气泡占比明显增加;气液传质系数在中心区域(径向无量纲为-0.5~0.5)较为平缓,波动不大。最后将模拟计算得到的气液体积传质系数与Akita的关联式计算值进行比较,本文计算结果略高。

安装水平多孔板的鼓泡床反应器CFD-PBM数值模拟

采用Euler-Euler双流体模型对安装水平多孔板的鼓泡床反应器内气-液两相流动进行数值模拟研究,探究了不同水平多孔板和表观气速条件对鼓泡床反应器内气含率及气泡直径的影响。结果表明:当表观气速从0.5 m/s增加到1.0 m/s时,安装水平多孔板的反应器内整体气含率显著增加;安装多孔板后,气泡在中心区域分布范围加宽;轴向液体速度为0时,没有安装多孔板的反应器向上流动的液相径向无量纲分布范围为0~0.57,而安装了多孔板的径向无量纲分布范围为0~0.64;水平多孔板的安装能增强气泡之间的聚并与破碎,使大气泡在反应器中心区域的分散范围更宽。

基于鼓泡-引射耦合的柴油初次雾化

针对斯特林发动机小负荷燃油雾化不良问题,提出了基于鼓泡-引射耦合的雾化方式.基于VOF(Volume of Fluid)仿真研究了鼓泡喷嘴内气液流态,并依据时间线性稳定性分析,对射流液膜失稳和破碎进行数学描述,建立了鼓泡-引射耦合下的初次雾化模型.分析了气液质量比RGL(gas-liquid mass ratio)、负荷对初次雾化的影响,并与传统雾化方式比较.结果表明:增大RGL会促进射流失稳、减小液滴粒径.相较于传统雾化方式,鼓泡-引射耦合下小负荷索特平均直径SMD减小约62%,雾化质量显著提高.

连续进出料鼓泡流化床停留时间分布的相似准则研究

以连续进出料鼓泡流化床为研究对象,在Glicksman相似准则的基础上引入了扩散准则数,获得了具备颗粒停留时间分布(RTD)相似性的流化床相似放大准则,并明确了颗粒RTD的相似转换关系。对缩尺流化床模型与原型的流动行为及颗粒RTD进行了数值模拟分析,发现在给定的几何相似常数范围内(1<k<200),缩尺模型计算时长可由22.8天降至1.4天,且颗粒分布规律与原型相似,最大误差不超过9.24%。缩尺模型的颗粒RTD经相似转换后能够较好地预测原型颗粒RTD规律且关键特征值最大误差为17.8%。此外,改变颗粒流量、流化气速及静床高度后,缩尺模型仍能准确预测原型的颗粒RTD,其关键特征值最大误差不超过10.32%,证实了该相似准则在变工况下具有适用性,可用于快速、准确预测大型流化床颗粒RTD。

气态流动鼓泡发生器的研制与应用

随着全球化石资源的不断消耗,可再生资源的转化利用已成为科研工作者的关注焦点。由生物质经过生物或化学方法转化而获得的生物基低碳醇的催化转化是近些年来研究的热点。为高效率探索多种模型催化反应,该文研制了气态流动鼓泡发生器来替代传统的固定床反应器的进料过程,目的是进行不同的模型催化反应探索实验。通过对比二者的实验结果显示,该设备具有误差小、试验快、操作简单等特点,且其设计所占空间小、便携等优点,适用于多种原位表征技术。通过将气态流动鼓泡发生器与原位漫反射红外光谱联用,使学生深入学习了红外理论知识和仪器设备的工作原理,将学生们学到的催化学科的相关基础知识进行融会贯通。气态流动鼓泡发生器不仅辅助科研实验的探索,还可拓展到实验教学的应用,提升学生的科研创新能力,为科教融合、教研一体提供了新范式。

水样鼓泡水温对宁德一号井水氡测值影响的实验研究

通过对宁德一号井水氡观测历史资料的整理和分析,发现水氡观测资料年动态变化总体呈夏低冬高的趋势,常年水样温度在22.2℃左右。氡浓度测值与水样鼓泡水温之间关系明显,可见该井的氡浓度测值明显受鼓泡水温影响,为了进一步分析水样鼓泡水温的变化对观测水氡测值的影响,通过控制相同的水样在不同水温条件下对氡浓度测值影响的系列实验,试图找出相对于对水氡测值影响较小,较为稳定水样温度或温度区间条件下进行恒温脱气的观测方法。

建筑外墙涂料起皮、鼓泡、开裂、流坠等质量问题与管理防治对策研究

外墙涂料作为建筑外观的重要组成部分,其质量直接影响到建筑的美观和使用寿命。本研究旨在深入探讨外墙涂料常见的质量问题,如起皮、鼓泡、开裂和流坠等现象,并分析其产生的原因。考虑到外墙涂料在建筑美观和耐久性方面的关键作用,理解并解决这些问题对于保证建筑质量和延长其使用寿命至关重要。同时提出了一系列针对性的解决方案和创新措施,旨在从根本上改善外墙涂料的性能,减少质量问题的发生,提升建筑的整体质量。这些措施包括改进涂料配方、优化施工工艺和加强维护保养等,为建筑行业的持续发展提供了有力的技术支持。

氢燃料电池鼓泡增湿技术研究

在质子交换膜燃料电池(PEMFC)系统中,进气湿度是影响其性能的关键因素之一,增湿水含量过高或过低,都会导致燃料电池性能无法充分发挥。为了保障燃料电池的正常、稳定、高效运行,必须对燃料电池增湿技术进行研究。因此,文章简单介绍了鼓泡增湿技术增湿原理,进一步详细阐述鼓泡增湿器的工作原理及特点,采用模糊比例-积分-微分(PID)控制策略自动调节鼓泡增湿水温,以保持进气的湿度与温度。鼓泡增湿设备简单、工艺简便、小流量时能够保持高湿度,对提升燃料电池性能具有较好的应用价值。

鼓泡流化床焚烧炉的热力学稳定性评估及市政污泥的入炉策略

市政污泥成分复杂,脱水后的市政污泥性质通常呈现一定的波动性,并影响市政污泥焚烧炉运行的稳定性。通过建立绝热型鼓泡流化床焚烧炉的热量平衡,从污泥热值及含水率波动、燃尽率、停留时间、焚烧炉自身抗热值波动能力、流化风温度和进料负荷的调节潜力等多个方面分析了市政污泥焚烧炉的热力学稳定性,结果表明,市政污泥焚烧炉对进料污泥性质较为敏感,而焚烧炉的自身稳定性相对有限,对热值的适应弹性空间约为6%。对于来源复杂的市政污泥,以收到基热值为基准,采取炉前分类及炉内混合对于达到相对稳定的进泥条件是必要的。

煤直接液化鼓泡床反应器流场流动特性及强化机制

针对大型鼓泡床反应器存在返混增强、物料流场分布不匀匀性趋强以及传质效率低等影响反应器安全稳定高效运行的突出问题,开发了一种径向展开的新型阻尼分布器,在冷模试验平台上探索阻尼分布器对气泡聚并及破碎行为的影响规律,考察大型反应器中不同阻尼分布器组合方式的流场流动特性,探究了阻尼分布器组合在工业反应器放大过程中的流场强化效果。结果表明:设置阻尼分布器后,鼓泡床反应器冷模试验装置中湍流涡尺度减小,气泡破碎概率提高,不同气泡群经阻尼分布器后气泡群平均直径从13.48~24.38 mm降至9.40~20.38 mm,表面积增幅为8.5%~71.9%。设置阻尼分布器可提高反应器局部气含率和液速分布均匀性,适当增加阻尼分布器层数有利于扩大流场的轴向影响范围。增大阻尼分布器直径有利于减小各高度平面间局部液速的差值并提高局部气含率径向分布均匀性,不同高度平面中心液速的差值由0.6 mm/s降至0.3 mm/s,同一高度平面局部气含率方差可降至未设置阻尼分布器时的15%。在反应器放大过程中,流体绕流的径向范围扩大,设置阻尼分布器后局部气含率和液速分布均匀性进一步提高,同一高度平面局部气含率方差可降低至未设置分布器时的7%,局部液速差值由1.3~2.7 mm/s降至1.0~1.1 mm/s。设置1/4倍塔径分布器并以安装间隔∶分布器直径=7∶1的方式设置阻尼分布器组合时,流场强化效果较好。

两种聚光器联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统实验研究

设计一个由太阳能空气集热器和曲面菲涅尔透镜联合驱动的鼓泡加湿除湿型太阳能海水淡化系统,介绍该系统的结构和运行原理,对多曲面聚光器的聚光特性进行光学仿真分析,对装置各部件的能量进行平衡计算,测试系统在实际天气条件下的产水性能,给出太阳辐照度、装置运行温度和产水效率随时间的变化关系。当太阳辐照度平均为795 W/m2时,该装置集热管出口温度最高为64.8℃,产水量约为9.48 kg/d,整体系统热效率为43.5%。

不同类型鼓泡塔气液并流时液相轴向扩散系数

在相同尺寸的鼓泡塔、筛板鼓泡塔、振动筛板鼓泡塔中采用脉冲示踪法对空气-水体系进行轴向返混实验研究,考察了水和空气流速对鼓泡塔、鼓泡筛板塔液相轴向扩散系数(EZ)和水、气体流率、筛板振动强度对振动筛板鼓泡塔液相轴向扩散系数的影响.结果表明,鼓泡塔EZ与uL0.696～1.158成正比(uL为液速);筛板鼓泡塔EZ与uL和气速(uG)关系式为EZ=0.798uG0.77uL1.252;振动筛板鼓泡塔的EZ与uL0.8354～1.2740成正比.

气液及气液固三相浆态鼓泡塔的气相轴向返混系数

气液及气液固三相浆态鼓泡塔的气相轴向返混系数宋同贵，赵玉龙，苏晓丽，张碧江（中国科学院山西煤炭化学研究所，煤转化国家重点实验室，太原０３０００１）关键词：气液鼓泡塔，浆态鼓泡塔，气相轴向返混１前言在鼓泡塔反应器的设计、放大及数学模拟中，气相轴向返混系...

垂直降膜、鼓泡流动特性与传热机理研究进展

目前对于煤气化技术中洗涤冷却室内喷淋床的垂直降膜液膜波动特性以及鼓泡床中气体穿越液池过程的流动机理尚不清晰,本研究详细阐述洗涤冷却环进水口方式、液相雷诺数Rel、气相雷诺数Reg、下降管高度和管径等因素对垂直降膜中轴、周向液膜厚度、速度分布以及传热传质特性的影响机理。另外对鼓泡床中气体穿越液池过程的研究现状进行综述,尤其是气液夹带理论、气泡形成理论、气体负浮力射流理论、内构件破泡板的结构以及液相物性对气含率的影响理论和两相及多相流理论等。最后对洗涤冷却室内未来的可行性研究进行展望,为工业上气化工艺的合理实施以及能源利用提供参考性建议。

水氡观测自动鼓泡装置研究与初步设计

现阶段,中国的氡观测手段为模拟水氡观测和数字化气氡观测,模拟观测中的人工操作存在客观不确定性,氡气进入闪烁室的过程干扰因素较多且易发生突发状况,使观测数据质量受到一定的影响。拟设计一套理论化自动化鼓泡装置,对传统鼓泡装置和相关组件进行改造与技术升级,设计成功后将进行实物组装、实验对比,以达到降低鼓泡操作难度,减少客观干扰,提高水氡观测资料质量的目的。

鼓泡流化床准东煤与松木屑共催化气化过程中焦油的生成特性

生物质气化过程中产生的焦油不仅会影响产气热值,还会对下游管道和设备造成污染,影响可燃气的后续利用。利用催化气化工艺可有效降低气化气中的焦油质量浓度,结合煤与生物质共气化能够进一步降低焦油生成量。为获得准东煤与松木屑共催化气化过程中焦油的生成特性,借助鼓泡流化床气化炉实验装置,研究了床料种类(石英砂、白云石、煅烧白云石)、准东煤掺混比例(0,20%,40%,60%,80%,100%)、气化温度(650℃,700℃,750℃,800℃,850℃)、空气当量比(0.24,0.27,0.30,0.33,0.36)、表观气速(0.15 m/s,0.18 m/s,0.22 m/s,0.26 m/s,0.30 m/s)和气化原料粒径(347μm,513μm,715μm,1005μm,1440μm)对气化气中焦油质量浓度的影响。结果表明:与松木屑单独作为气化原料气化相比,准东煤的添加能够降低焦油质量浓度,并且不会对气化气品质造成较大影响;尤其是准东煤的掺混比例在0~40%的范围内增加时,气化气中的焦油质量浓度下降趋势明显,而CO和H_(2)的体积分数变化不大。与石英砂和白云石相比,在实验设定的六种准东煤掺混比例下,以煅烧白云石为床料的流化床共气化生成的气化气中H_(2)体积分数均最高,同时焦油的含量显著降低。以煅烧白云石为床料,在准东煤掺混比例为40%的条件下,升高温度或提高空气当量比均有利于降低气化气中的焦油质量浓度;提高流化床的表观气速或增大气化原料粒径,气化气中焦油的含量呈现出先减少后增加的现象。