旋转切向流聚丙烯管式膜微滤能耗分析

设计了一种新型旋转切向流聚丙烯管式膜器,实验研究了聚丙烯PA管式膜器的能耗通过建立的旋转切向流强化微滤实验装置系统,测定了聚丙烯PA管式膜器在旋转切向流和轴向流下的膜通量与能量有效利用率.实验结果表明,旋转切向流管式膜微滤比一般轴向流膜微滤的有效利用率要高得多,是一种非常有效的强化膜分离技术在实验条件下,直线切向流膜微滤和圆弧切向流膜微滤的稳态能量有效利用率比轴向流稳态能量有效利用率分别高11.185倍和14.591倍.     

旋转切向流与轴向流PA管式膜微滤对比试验研究

设计了一种新型旋转切向流聚丙烯管式膜器。通过建立的旋转切向流强化微滤实验装置系统 ,测定了聚丙烯PA管式膜在不同SiO2 悬浮液浓度和不同流体压力下的膜通量及其相应的时间 ;同时还测定了与旋转切向流相同工况下轴向流PA管的膜通量。实验研究结果表明 ,旋转切向流强化微滤不但系统结构简单 ,而且PA管式膜稳态通量是轴向流稳态通量的 1 6 5～ 2 5倍     

亚微涡旋的混凝作用研究

以粒子图像速度场仪(PIV)测得了Taylor-Couette反应器旋转内筒和固定外筒间的环隙流场图像.所得图像表明环隙间存在亚微尺度的涡旋.同时实验研究了在Taylor-Couette反应器环隙间不同涡旋形态下聚合氯化铝(PAC)对高岭土悬浊液的混凝效能.结果表明,在波涡流(WVF)形态范围内混凝效能达到了最大(50%以上),这可归因于涡的闭合特性及其随时间的膨胀和收缩.但在波涡流形态范围以外得到的混凝效能相对较低,可归因于相互连通的非闭合涡特性.     

太阳能层叠式膜蒸馏组件实验研究

本文设计了一种适用于太阳能膜蒸馏技术的新型层叠式空气隙膜蒸馏组件,该组件结构紧凑,可由冷、热、冷等N层容腔并联运行,膜组件中的分水盘使热溶液调整为沿着膜面切向方向的旋转入流,削弱了膜面附近的温度和浓度极化,提高了膜通量。以自来水为热工质,实验研究了不同膜材料温度和流量对膜通量的影响,工质温度70℃,流量300L/h时其产水通量可达50 kg/m~2.h。如运行10个热容腔,每10 h产水为142 kg,可以解决一家人的正常用水。以太阳能作为组件的加热热源,分析了3 m~2集热系统在自然循环状态下,集热器出口温度、水箱温度和太阳辐射对膜通量的影响,为应用太阳能膜蒸馏解决西部地区苦咸水淡化奠定了实验基础。     

空气隙膜蒸馏膜污染控制实验研究

采用空气隙膜蒸馏组件,采用美国进口膜,以自来水、伞盖3号原水和苦咸水为工质,实验分析了膜污染情况,结果显示:料液无旋转时,自来水间歇累计运行32 h后出现污染;质量分数分别为20%和50%的盐水8 h后传质通量降低到最初通量32%和12%;3号原水瞬时产生污染,经砂滤处理后为苦咸水,传质通量比原水提高4倍～5倍,运行8h后通量下降到初始通量的6%。削弱膜污染方法采用最优参数的三向旋转入流组件(α=70°、δ=2 mm、β=45°),自来水进入污染期由32 h推迟到65 h,传质通量比无旋转增大近20%;采用具有分水盘的并接式空气隙膜组件,开槽2 mm膜污染较严重,开槽3 mm的膜通量比无旋转入流传质通量平均增大60%,两种组件设计形式均可提高膜通量,一定程度缓解了膜污染的产生。     

基于结构参数响应的内循环流化床流体特性优化数值模拟

流化床是一种结构复杂而能量转化高效的反应器型式,为了实现系统化的内循环流化床优化设计,利用欧拉-欧拉双流体模型构建了不同结构的CFD流化床模型,在分别改变高径比、导流筒与反应器的直径比和底隙高度3个结构因素的情况下,考察流化床内全流场、局部流场、液相运动速度及气含率等气液两相流的响应特性,分析结构因素及操作因素对流体运动的内在影响,阐明工程优化设计的方向.数值模拟结果表明:高径比主要影响气液流动型态,低高径比时容易出现漩涡和返混,工程中应采用导流内构件并重视气体分布装置的合理设计;导流筒与反应器的直径比主要影响液体循环速度,存在一个合理的区间,考虑流动速度与气含率,流化床直径比可取0.6～0.8,最佳取值为0.7;底隙高度影响流化床底泥区的流体运动,应约等于流化床下降区的缝隙长度.CFD模拟可作为污染控制技术工业放大和优化设计的辅助工具.     

基于污染物临界粘附力的超滤动态过程的CFD模拟

针对膜污染的动态变化问题,通过计算流体力学(CFD)手段建立了中空纤维膜的二维轴对称模型,综合考虑了污染物间粘附力及水流剪切力的影响,提出有效剪切应力的概念,在模型中耦合了变形几何、自由多孔介质流动及稀物质传递3种物理场,将污染物法向积累、切向有效剪切与污染物界面处的网格速度相关联,建立了膜面污染物截留的动态模型.依据死端过滤与错流过滤的实验数据,确定出模型的匹配参数.在此基础上,研究了不同进给方式(连续流与脉冲流)对膜面污染物的影响.模拟结果表明,当水流剪切力足以克服污染物的临界粘附力时,可对膜面污染物起冲刷作用;与连续流相比,脉冲流具有更高的有效剪切速率,在对膜面污染物的冲刷作用方面更具优势.     

基于LES的建筑物周围监测站点代表性的研究

文章通过利用大涡模拟的方法,研究了不同建筑物高度和不同风速对建筑物周围流场的影响,并结合国控监测站点实测数据分析,探讨建筑物对监测点代表性的影响。结果表明:(1)在建筑物侧面和顶部区域风速明显增大,空腔区内流速明显降低,在建筑物背风侧尾流区随着气流逐渐远离建筑物,速度值与来流风速一致。(2)建筑物影响的绕流区范围与来流风速基本无关,主要受建筑高度影响;空腔区向下方向延伸的范围和横向范围分别是建筑物高度2.0~3.0倍和2.7~4.0倍,垂直向范围约是建筑物高度的1.3~1.6倍。(3)建筑物建成后监测点附近的流场和污染物浓度分布均发生明显变化,建筑物建成后局地风速明显降低、污染物浓度显著增加,使得监测点观测的监测数据不能代表该地区的空气质量水平,影响其代表性。     

低含液输气管道内积液特性研究现状及展望

管道的湿气输送过程是典型的低持液率气液两相流工况。从湿气输送过程积液形成的机理出发,分析了流体性质、输送条件、管道结构3类参数对积液形成的影响规律,结果表明管道倾角、管径、气液比是积液形成的主要影响因素。回顾了理论模型的发展历程并对比分析了不同模型的精确性,阐述了各稳态和瞬态模拟软件的适用范围和优缺点,介绍了超声波等无损检测技术在流型识别和积液高度检测领域的应用现状,进而分析了3种方法各自存在的不足,展望了未来的研究方向可以从多起伏大倾角粗管径室内实验工况、高精度可视化多相流模拟器以及高精度易操作非介入式检测技术开展,为集输管线的积液消除和管线长周期安全运行发挥关键支撑作用。     

自吸式文丘里洗涤器运动特性及强化机理的模拟研究

文丘里洗涤器具有传质效率高、无需额外动力及设备尺寸小等优点,在危险化学品洗消、工业除尘等领域有着广泛应用,为了分析文丘里洗涤器内的气液运动规律获得强化机理,利用CFD构建三维模型,分析了非浸没式文丘里喉部气速、浸没高度、喉部间距等典型操作参数对文丘里内部流场、分散效果以及引射性能的影响。发现受气体剪切的作用,进入文丘里洗涤器内部的液体主要贴壁运动,只有少部分被分散形成雾滴。引射量随入口速度的增加而增加,当入口气速增加至18.4 m/s时,引射量增加了5倍,从0.11 kg/s增加到0.53 kg/s。引射量随浸没高度的降低和喉部间距的增大而降低,喉部间距的增加,降低了液膜在管壁附着量,增加了在文丘里洗涤器中间的分布,提高了气-液体的碰撞概率。此外,也发现挡板分布器的加入,降低了液体的贴壁量,增加了液体组分的均匀性,提高了气液接触的概率。     

回转反吹袋式除尘器袋内的反吹流场

为了描述反吹风条件下回转反吹袋式除尘器袋内气流的流动规律,应用不可压缩粘性气体流动能量方程,对反吹风时形成的袋内气流流场进行了理论分析,得到了袋内气流轴向风速和径向反吹风速的计算公式.通过对直径为100mm、长6000mm的滤袋模型实际轴向风速的测定,表明实测结果与理论计算值吻合较好.根据对袋内径向反吹风速分布的分析,提出较好保证径向反吹风速均匀分布的临界滤袋长径比值,为合理确定滤袋尺寸提供了依据.     

Taylor-Couette流场数值模拟及絮凝效果研究

通过流体力学中的Fluent软件模拟了Taylor-Couette反应器的速度矢量分布、湍动动能分布和有效能耗分布,同时实验研究了TaylorCouette反应器不同内筒转速下三氯化铁对高岭土悬浊液的絮凝效能.结果表明,内外筒环隙间存在亚微尺度的涡旋,当转速为30～60 r·min-时,涡旋形状闭合完整,相互分离,涡旋内部速度梯度较小,湍动动能k在0.00010 ～0.00023 m2·s-2的范围内,有效能耗ε在0.00057 ～0.00189 m2·s-3的范围内,絮凝效能达到最大(80％以上),湍动动能和有效能耗过大或过小均不利于形成完整闭合的涡旋,絮凝效能较差.     

不同升温速率下模块装药的烤燃特性分析

目的 研究不同升温速率下模块装药烤燃特性的变化.方法 基于模块装药结构及其烤燃化学反应机理,提出基本假设,建立二维非稳态烤燃计算模型,通过数值模拟计算分析研究模块装药在不同工况下的烤燃特性.结果 在3.30、5.25、7.20 K/h的加热条件下,模块装药发生烤燃响应的着火温度分别为476.6、473.1、477.1 ...     

混凝过程中流场结构的PIV测量与表征

采用粒子成像速度场仪(PIV)在不投加专用示踪粒子的条件下,以混凝絮体为示踪粒子,对Taylor-Couette反应器内的絮凝反应流场进行测量与表征.结果表明,内筒旋转雷诺数Re在900~2900时,流场中产生的涡具有相似的特殊波状涡结构,相邻涡旋形态大小发生周期性变化,涡间存在主流液体的移动,这种涡结构有利于絮体结合生长成较大的絮体颗粒,便于沉降而导致较高的絮凝沉淀去除率.这也证实PIV技术能够在进行混凝反应的同时,用混凝过程中的微絮体为示踪粒子对混凝过程进行流场测量,不必再额外添加示踪粒子,就能较好地反映混凝过程中涡旋的形态变化特征,从而实现对絮凝过程的同步测量与表征.     

一体式膜生物反应器运行参数间运动力学分析

运用气、液、固三相流运动力学原理对一体式膜生物反应器运行过程分析,得出:①反应器内错流流速与曝气量、反应器设计高度、主副腔的过流面积的关系.曝气量越大、反应器主腔高度越高、主腔的过流面积越小、副腔过流面积越大,反应器内错流流速越大;②膜抽吸压力与反应器内膜污染错流临界流速及主腔宽度的关系.减小管膜的抽吸压力,减小主腔的宽度,可减小膜面不淤临界流速;③膜管内污染的临界速度与膜管径、污染物与膜壁吸引力关系,消除膜污染的运行控制条件.     

格子玻尔兹曼方法(LBM)及其在微通道绕流中的应用

介绍了格子玻尔兹曼方法基本理论与计算方法,并建立了D2Q9计算模型,对宏观尺度及微通道中的非稳态绕流进行了数值模拟,得到了绕流过程的速度分布和涡量分布等信息,对流场结构、固体阻力、尾涡脱落等变化规律进行了分析。结果表明,格子玻尔兹曼方法以其计算稳定、效率高等优势能够应用于微反应器领域的数值模拟;同等液相停留时间条件下,微反应器中的圆柱绕流湍动程度明显降低,未形成周期性涡流,流动更加均匀稳定,有助于实现化学反应的精确控制。     

Flow field and dissolved oxygen distributions in the outer channel of the Orbal oxidation ditch by monitor and CFD simulation

In the Orbal oxidation ditch,denitrification is primarily accomplished in the outer channel.However,the detailed characteristics of the flow field and dissolved oxygen(DO)distribution in the outer channel are not well understood.Therefore,in this study,the flow velocity and DO concentration in the outer channel of an Orbal oxidation ditch system in a wastewater treatment plant in Beijing(China)were monitored under actual operation conditions.The flow field and DO concentration distributions were analyzed by computed fluid dynamic modeling.In situ monitoring and modeling both showed that the flow velocity was heterogeneous in the outer channel.As a result,the DO was also heterogeneously distributed in the outer channel,with concentration gradients occurring along the flow direction as well as in the cross-section.This heterogeneous DO distribution created many anoxic and aerobic zones,which may have facilitated simultaneous nitrification-denitrification in the channel.These findings may provide supporting information for rational optimization of the performance of the Orbal oxidation ditch.