Experimental study of power consumption, local characteristics distributions and homogenization energy in gas–liquid stirred tank reactors

In this paper, the power consumption, the vertical local void fraction and the local gas–liquid interfacial area are investigated in the aerated stirred tank reactors(STRs) equipped with a rigid-flexible impeller. Meanwhile, the regressive correlation based on power consumption and interfacial area is proposed. Then a novel homogenization energy(HE = RSDPtm) expression based on power consumption and local interfacial area is redefined and used to indicate the mixing efficiency. The optimal operating mode is selected based on the change of the HE value. This paper can provide research ideas for structural optimization of stirred reactors.

声共振混合器高黏度流体混合的功耗特性研究

声共振混合利用机械共振产生高加速度振动,从而促进流体流动,其功耗特性对于其设计及应用具有重要作用。为研究声共振混合器的功耗特性,基于CFD建立了声共振混合过程仿真模型,分析了高黏度流体声共振混合过程壁面对物料的作用力和做功功率,探究了黏度和振动参数改变对混合器功耗特性的影响,并建立了声共振混合器混合功率的预测函数。研究结果表明,在混合过程中,壁面对液相做功的瞬时功率呈现先减少后稳定波动的趋势,而有效功率呈现先增加后稳定波动的趋势,这种不同的变化趋势是由于两者的相位差发生变化所导致的。增加振幅、频率或等加速度下低频大振幅都能够增加瞬时功率和有效功率,并减少液相进入稳定流动阶段所需吸收的外界能量。

吨水耗电量在太阳能空气源热泵热水系统的应用

随着建设绿色低碳校园的理念提出,太阳能空气源热泵技术在高校得到了广泛应用。为了更好地分析和评价太阳能空气源热泵热水系统的节能降碳效果,以某高校宿舍楼为研究对象,设计了并联式太阳能空气源热泵(SC-ASHP)热水系统,分析了该系统的年实际运行情况,并与单一热泵(ASHP)热水系统的运行情况进行了对比研究。结果表明:该高校宿舍楼典型用水高峰期在18:00-22:00时,这有利于并联式太阳能空气源热泵热水系统在白天利用太阳能加热水箱,剩余不足部分由热泵进行补热。吨水耗电量可作为评价该热水系统运行效果的关键参数,并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量y随环境温度T_a升高在逐渐降低,随进水温度T_(in)升高先减小后增大。在T_a和T_(in)都是11.5℃时,系统吨水耗电量达到最小值,这是因为当T_(in)>11.5℃时,不利于热泵凝汽器放热,热泵效率降低,热水系统吨水耗电量随之增大。并联式太阳能空气源热泵热水系统吨水耗电量整体低于单一热泵热水系统,其中热泵对系统吨水耗电量的影响最大。并联式太阳能空气源热泵热水系统比单一热泵热水系统年平均节省电量为4.18万kW·h,年平均降低CO_(2)间接排放量为41.67 tCO_(2),具有明显的节能降碳效果。

搅拌槽内两种桨型组合固液悬浮的数值模拟

本文对工业搅拌罐内原搅拌桨型组合和改造的搅拌桨型组合产生的固液两相流动进行了数值模拟,通过对原搅拌方案和改造后的搅拌方案搅拌罐内所形成的流场、固含率分布以及功率消耗等方面的分析,发现改造方案底层桨叶排出流体的倾斜角更大,形成的搅拌循环更高。原方案搅拌罐内底部固含率很高,从下往上固含率逐渐降低,而搅拌桨型组合改造方案能够形成比较均匀的固含率。改造方案的固液悬浮效果更好,并且改造后的搅拌功率没有增加。

基于HC32L136的液体推进剂泄漏无线监测系统设计

为提高对液体推进剂泄漏的监控能力,提出一种基于多通道气敏冗余的无线式气体浓度传感器组合的液体推进剂泄漏的无线监测系统,减少传统的单通道气敏元件监测传感器因气敏故障存在漏报或误报的不足。利用国产化微控制器HC32L136内置ADC采集2种电化学传感器(偏二甲肼和四氧化二氮)共6路气体浓度数据进行表决运算;RTC周期性唤醒微控制器,透过UART接口由2.4 GHz无线模块将采集的数据传输至手持终端或现场监测报警主机并报警显示,再按相关标准进行标准气测试及环境适应性试验考核。测试结果表明:推进剂泄漏无线监测系统周期性监测2种推进剂气体浓度、电池电量等参数,误差结果在±3%F.S.范围内,声光报警准确,误报率低。该系统具有功耗低、可靠性高、安装方便等优点,为液体推进剂泄漏监测提供一种新的技术手段。

旋片式动态水气分离器输送能力提升研究

为解决载人航天器中旋片式动态水气分离器输送能力不足的问题,提出了结合流体体积(VOF)多相流模型、剪切应力运输(SST k-ω)模型及多参考系(MRF)模型的输送能力计算流体力学(CFD)求解方法。通过仿真方法分析了电机转速、叶片数量和叶轮尺寸等不同参数对输送能力的影响;设计了试验装置,开展了输送能力地面测试试验,并提出了输送能力的提升方法。结果表明:增加电机转速、叶轮直径、叶片宽度均会使液体出口压力和功耗同时增大,增加叶片在减小功耗的同时可提高液体出口压力。基于试验得到的不同参数对输送能力的影响规律与仿真计算的偏差较小,验证了仿真方法的正确性和输送能力提升方法的适用性。

基于热-流耦合模型的动力电池液冷系统冷却性能研究

构建了动力电池液冷系统的热-流耦合数值模型,其中冷却液流动过程采用一维非等温管道流方程计算。基于此模型,研究了不同运行参数对液冷系统冷却性能的影响规律。结果表明,当冷却液流量增大时,其功耗增大,但电池均温性提高;当冷却液进口温度升高时,系统泵功增加,但车载制冷系统功耗降低、电池均温性提高;当液冷系统停止温度升高时,其功耗降低,但启停次数呈增加趋势。上述模型对电池液冷系统的设计和优化具有重要意义。

DMF/DMAc废液回收工艺能耗对比研究

以DMF浓度为5 wt%~40 wt%的废液为研究对象,利用Aspen Plus软件,对双效精馏、三效精馏、热泵精馏和萃取+精馏4种工艺路线的吨产品蒸汽消耗(SPP)做了模拟计算和对比。结果表明,当DMF浓度在24 wt%以下时,SPP由小到大依次是热泵精馏、萃取+精馏、三效精馏、双效精馏;当DMF浓度在24 wt%~33 wt%之间时,SPP由小到大依次是萃取+精馏、热泵精馏、三效精馏、双效精馏;当DMF浓度在33 wt%~40 wt%之间时,各工艺的SPP都很接近,差别已不明显。本文还对比了仅考虑蒸汽消耗和压缩机电耗费用在内的吨产品操作费用,结果类似。

神东矿区动力煤选煤厂降低水耗的实践

为了降低煤炭洗选过程中的水耗,缓解我国西部地区煤矿生产用水压力,实现降本增效,神东矿区动力煤选煤厂在选煤工艺、日常生产管理等方面进行调整,采取有针对性的煤泥水分级处理工艺,通过降低煤泥产品水分、提高煤泥产品发热量,严格把控洗水闭路循环技术,保证生产过程中的洗水平衡、减少系统水分流失;完善生产系统用水标准化管理制度,避免人为因素造成水耗增加,使神东矿区各选煤厂的吨煤水耗降低了7.5 kg,商品煤发热量提高了0.188 MJ/kg,整个矿区11座选煤厂可节约用水量为165万m^(3)/a。神东矿区动力煤选煤厂降低水耗的实践,缓解了我国西部地区煤矿开采加工过程中水资源短缺的局面,减少了煤炭洗选加工对水资源的需求量,同时对矿区周边地区的地表生态起到了保护作用。

双层搅拌器组合的气液分散性能研究

系统研究和比较了径流桨和径流桨组合、径流桨和斜叶桨组合以及斜叶桨和斜叶桨组合3类不同的双层搅拌器组合,在气液分散搅拌过程中的优劣。小通气量时径流桨和斜叶桨组合(DT PTD和PTU DT)在相同的单位体积搅拌功率下气含率最高,而在大通气量时,双层上翻式斜桨组合(PTU PTU)气含率最高,并发现大通气量时,下层桨不宜采用下压式斜叶桨。

偏心搅拌槽内流场特性试验研究

在直径为340mm的平底圆筒搅拌槽内,利用PIV和固体激光发生器对固相体积浓度为20%的固液两相体系进行了试验。结果发现,与中心搅拌相比,偏心搅拌时涡轴与搅拌轴倾斜,槽内流体的动力学扰动增大,破坏了中心搅拌时流体流动的一致性。偏心率越大,槽内流体的轴向流动愈明显,并形成一个范围较大的单循环流动结构。偏心搅拌时,颗粒的浓度分布较中心搅拌时均匀得多,颗粒的悬浮高度随偏心率的增大而增大,但临界悬浮转速和功率消耗也随之增大,试验得出最佳偏心率为E=0.4。

南海意库3#办公楼温湿度独立控制空调系统实测与分析

测试了温湿度独立控制空调系统主要设备的性能。结果显示,溶液除湿新风机组的平均COP为5.4,高温冷水机组的平均COP为8.9,水系统EER为5.1,典型房间室内空气参数均满足设计要求,室内空气露点温度低于冷水供水温度,干盘管处无凝水产生。空调系统单位面积年电耗为34.3kWh/m2,约为深圳甲级办公楼平均空调用电水平的69.3%。

用于侧出式发光二极管背光的全局动态调光算法

结合背光源发展趋势,提出了适用于侧出式LED背光的全局动态调光算法。首先,根据显示图片平均灰度值、最大灰度值和平均值的差值确定背光调光亮度。接着,基于S曲线对液晶像素亮度值进行补偿。亮度大于S曲线拐点的像素的调整因子大于1,小于拐点的像素的调整因子小于1,以此有效提高静态对比度,并且不会引入溢出失真。对算法进行了仿真分析并开发了原理样机进行实际验证。结果表明:采用动态调光算法的液晶显示器的功耗严重依赖于显示内容;显示40幅不同类型的图片时,平均整机节能为9.39%;静态对比度提高了124.7%。采用本文提出的全局动态调光算法的侧出式背光具有成本低、体积轻薄、节能、对比度高的优点。

无挡板搅拌槽的固液悬浮特性

采用PC-6D浓度测量仪研究了无挡板Rushton桨搅拌槽内石英砂-水两相体系的固液悬浮过程,测量了不同桨叶安装高度和桨径比时的临界悬浮转速,分析了桨叶安装高度、桨径比以及搅拌转速对固相浓度分布和功率消耗的影响。结果表明,无挡板时的临界悬浮转速和功率准数比有挡板时小,且随桨叶安装高度的增大而增大,随桨径比的增大而减小;对于无挡板固液悬浮,C=T/5、D=T/3时的悬浮性能最好,增大桨径比和搅拌转速均不能明显改善固液悬浮效果。

新型锤片式饲料粉碎机粉碎性能的试验研究与参数优化

为提高锤片式粉碎机筛分效率,弥补现有粉碎机生产率低、能耗高等缺点,基于泛函分析理论,对粉碎机分离装置进行优化。文章选取了以粉碎机的工作小时生产率和吨料电耗为评价指标,以筛网倾角、主轴转速、喂入量为影响因素,用玉米为原料,进行二次回归正交旋转中心组合试验研究及分析,建立各指标与因素间的回归数学模型,确定了各个因素对评价指标的影响规律和主次顺序。综合分析后得出工作小时生产率与吨料电耗的较优水平组合:筛网倾角61.78°、主轴转速2 477.5 r/min、喂入量6.42 kg。在该结构和工艺参数下,与采用原分离装置相比,工作小时生产率提高1.48%,吨料电耗降低3.38%。该研究为锤片式饲料粉碎机粉碎饲料研究和优化提供一定理论依据。

双层桨表面曝气反应器构型优化

针对单层桨表面曝气反应器吸入气体主要集中在反应器上部的缺陷,构建了5种双层桨表面曝气反应器构型.研究了各种构型的传质系数、搅拌功率和混合时间等流体力学特性,表明双层桨构型能改善单层桨构型的缺陷,表面曝气桨与上推式轴流桨组成的双层桨构型的径流桨综合性能最优,符合流场耦合与叠加的原理.

折流式旋转床液相功耗数学模型

折流式旋转床是新型的超重力旋转床,其转子由安装动折流圈的动盘与安装静折流圈的静盘上下相互嵌套而成。液体在转子中流动,把转子分成数个膜流区。对膜流区建立了液相功耗的理论数学模型,求解模型得到了液相功耗计算值。实验在转子直径600mm、高度80mm的折流式旋转床中进行,物系为水,测得了液相功耗的实验值。比较了模型计算值和实验测量值,两者比较接近,实验值是计算值的0.611～0.820倍。根据液相功耗数学模型,得出液相功耗与液体流量、液体密度呈正比,与转速的平方呈正比。该模型的建立为旋转床液相功耗的研究提供了一定的理论基础。

玉米秸秆叶颗粒成型性能试验研究

为促进玉米秸秆叶饲料化利用,本文利用平模制粒机对影响玉米秸秆叶颗粒成型性能的主要因素进行试验研究。采用四因素五水平正交旋转中心组合试验设计方法,以添加剂含量、原料含水率、主轴转速、模孔长径比为试验因素,以成型密度和吨产品能耗为评价指标,利用Design-Expert8.0.6软件建立评价指标与各影响因素之间的回归模型。结果表明各因素对成型密度影响大小顺序为:模孔长径比>添加剂含量>原料含水率>主轴转速,各因素对吨产品能耗影响大小顺序为:模孔长径比>原料含水率>主轴转速>添加剂含量;在添加剂含量为26.2%、原料含水率为21.1%、模孔长径比为2.99、主轴转速为188.3r/min工艺条件下,生产的玉米秸秆叶颗粒饲料成型密度为1.185g/cm3,吨产品能耗为49.3kW·h/t。

气液固三相体系搅拌混合研究进展

综述了桨型、挡板及气体分布器等结构因素 ;转速、气量及颗粒分率等操作因素 ;颗粒直径及密度等物性因素对气液固三相体系的临界搅拌转速、功耗、气含率的影响。

智能型低功耗热量表研究

论述了热量表的流量测量原理、温度测量原理,同时针对现有产品的不足,研究了利用MSP430单片机进行智能型低功耗热量表的硬件设计和软件设计。