内循环三相流化床流体动力学性质的初步研究

研究了内循环三相流化床流体动力学的一些性质，认为随着进气流量的增大，氧的体积传递系数、气含率增加，混合时间与循环时间则减小。而随着载体的加入量增大，气含率、氧传递系数、循环时间和混合时间均有减小的趋势。根据实验结果确定载体投加量为6％，相应的进气量控制在0．75－1Nm^3/h之间。     

内循环三相生物流化床反应器的相含率及氧传递特性研究

通过内循环三相生物流化床反应器（ＩＴＦＢ）的清水试验，对其相含率及氧的传递特性进行了研究，结果表明，ＩＴＦＢ与传统三相生物流化床相比具有不同的氧传递条件，当供气量较小时，内筒传质烽ＫＬａｌ大于外的传质系数ＫＬａ２，而当供气量较大时，则ＫＬａ２〉ＫＬａ１，在本试验条件下，当载体投加量大于１．６ｋｇ时，ＫＬａ随Ｃｓ的增加而增加。     

一种新型复合式生物流化反应器混合特性的研究

对新型蜂窝状断面复合生物流化反应器进行了液体循环速率和水力停留时间分布曲线的测定，实验表明新型反应器具有抗冲击负荷强，接近CSTR反应器的特点，反应器随气量增大、载体投加量减少和进水量减少而更近似于CSTR反应器，通过理论分析，证明了影响液体循环速率的参数主要有气体流量(气含率)、反应器沿程和局部阻力系数以及Ad/Ar，并且得出液体循环速率与反应器高度的0．5次方成正比。     

气提升交替循环流复合滤池的流体力学和氧传质特性研究

气提升交替流复合滤池（AALCF）在气提升循环流化床（ALR）和曝气生物滤池（BAF）研究基础上发明的一种新型生化反应器。通过该反应器,研究了其流体力学和氧传质特性以及它们的主要影响因素,即气体流量和颗粒滤料层高度。结果表明,气体流量对反应器内液体流速、循环时间、气含率以及氧传质系数均有线性的影响;而随着颗粒层高的增加,液体流速会减小从而循环时间延长,但其对气含率的影响并不明显,另外。氧传质系数随之呈现先增加后减小的趋势,且在颗粒层高为15cm时可达最大值。     

滴滤塔气液流动与微生物膜分布的相互影响

生物膜滴滤塔性能受多孔填料、生物膜和气液两相流体流动特性的共同影响,传质过程复杂,流体流动强烈地影响生物滴滤塔生物膜的形成和分布,同时生物膜在滴滤塔中的分布反过来影响填料层内气液两相流体流动。实验研究了生物滴滤塔挂膜前后填料层的孔隙率和不同气、液流量下压强降的变化,结果表明:滴滤塔内生物膜分布不均匀,填料层孔隙率随填料层高度增加而增加,填料层中下部,孔隙率低,生物量最大,填料层顶部,孔隙率与挂膜前相等,无生物膜生长;挂膜前气体流量对填料层压强降影响较液体流量影响大,挂膜后液体流量对填料层压强降影响较气体流量影响大;同时微生物挂膜成功后填料层气体压强降远大于挂膜前压强降。     

藻细胞在固体表面附着特性的初步研究

针对平板式光生物反应器,以补充有碳源的SE(Brostol's solution)培养基作为普通小球藻生长的水环境,研究了载体表面粗糙度、藻细胞接种量、培养液pH值和液体流量对小球藻细胞在固体基质表面吸附特性的影响.结果表明:藻细胞在各载体表面的吸附密度均随时间进行呈现先快速增大再逐渐趋于平缓的变化趋势;在实验条件下,随载体表面粗糙度和藻液中藻细胞接种量增大,载体表面对小球藻细胞的吸附率均增大,吸附密度也增大;当藻液pH值为6左右时,小球藻在载体表面的吸附密度达到最大;液体流量为0.65 mL·min-1时,载体表面对小球藻细胞的吸附能力最强.各参数对藻细胞吸附密度影响的重要程度依次为藻细胞接种量、培养基pH值、液体流量.     

填料塔中DBU溶液对CO2脱除率的实验研究

温室效应日益受到各国政府和科学家的关注,如何实现CO2捕集成为温室气体减排的关键.本文通过搭建吸收CO2的填料塔,研究1,8-二氮杂双环[5,4,0]十一碳-7-烯(DBU)溶液浓度、DBU溶液流量、气体流量、液气比、入口CO2浓度、气体温度和填料层高度对CO2脱除率的影响.结果发现CO2脱除率随DBU溶液浓度、DBU溶液流量和液气比的增大而增大;随气体流量和入口CO2浓度的增加而下降;气体温度在30~40℃时,CO2脱除率达到最高;填料层高度对CO2脱除率也有一定影响,随着填料层高度的增加,CO2脱除率只有小幅增大,因此实际应用中要综合考虑脱除率和经济性,选择合适的填料高度.     

基于CFD的三相内循环生物流化床操作参数影响的分析

建立了气-液-固三相内循环流化床的数学模型,验证了流体力学CFD模拟技术应用于气、液、固三相流化床操作中的可行性,探讨了表观气速和固体装载率等操作参数对气含率以及液体循环速率的影响,结果表明,随着固体装载率的增大,气含率先增大后减小,在13%处取得最大值。当表观气速在0~0.05 m/s时,气含率随着表观气速的增大而增大,在0.05 m/s处达到最大值,表观气速大于0.05 m/s时,气含率不再随着表观气速的增大而增大,而是基本保持不变。液体循环速率随固体装载率的增大而减小,随表观气速的增大而增大。在以气含率、液体循环速率作为约束条件的情况下,流化床反应器的最佳固体装载速率为13%,最佳表观气速为0.05 m/s。     

颗粒状活性炭对低浓度氰化物的吸收

研究了颗粒状活性炭对水溶液中低浓度氰化物（≤１ｍｇ／ｌ）的吸收，确定减少氰化物残余水平的条件，使其低于加拿大饮用水质规定的可接受最大浓度值。经过３０小时的连续混合，吸收过程是缓慢进行的，其初速率随活性炭颗粒体积的增大而增大；一般而言，除在ｐＨ８～９内吸收略有增加外，吸收量与ｐＨ值无关；当氰化物浓度在０．３ｍｇ／ｌ以上时，吸收量与吸收液浓度呈线性增加，低于０．３ｍｇ／ｌ时，吸收量与吸收液浓度的一个幂     

含油污泥臭氧氧化工艺参数与模型优化研究

文章以模拟的含油污泥为研究对象,采用氧化清洗技术,以处理后底泥中的残油率为评价指标,优化影响含油污泥清洗效率的参数。根据单因素实验,确定清洗时间、气体流量、pH值、液固比的取值范围;采用Design-Expert响应曲面法,考察单独变量作用及交互作用对含油污泥残油率的影响。选择二次多项式模型进行模拟可知,仅有气体流量因素和气体流量与液固比的交互项对含油污泥残油率影响不显著;模型优化结果显示,氧化法处理含油污泥的最佳工艺条件为清洗时间为42 min,气体流量为0.92 L/min、pH值为9、液固比为6∶1,模型预测底泥残油率为1.00%,实验验证结果的平均值是1.04%,测定值与预测值之间相对误差为3.54%,证明该模型的可靠性。     

基于CFD的内构件强化内循环流化床流场结构分析

针对流化床内部流体结构的复杂性和缺乏有效放大设计理论的问题,以漏斗型导流内构件强化的内循环流化床的气液运动为研究对象,利用欧拉-欧拉双流体模型构建了能描述其复杂流动的CFD数学模型,通过宏观流场、气含率分布、液体速度分布解析内构件对气液混合传质的作用原理.数值模拟结果表明:双流体模型能较好地揭示流化床内气液流场结构,流...     

三相气升式内环流反应器的流体力学性能

从气含率、循环液速、停留时间分布等方面研究三相气升式内环流反应器的性能。结果表明:气含率随着表观气速、固含率的增大而增大;在低气速下,固含率对气含率的影响较大;在高气速下,固含率对气含率的影响比较小。在大量实验数据的基础上通过拟合得到预测气含率的经验关联式,且预测值与实验值吻合较好。基于推动力与阻力平衡建立了预测反应器循环液速的数学模型;用脉冲示踪法得到反应器的停留时间分布函数曲线,并通过计算得到了平均停留时间、停留时间分布方差、无因次方差等,得知此反应器接近全混流型反应器。     

底隙十字挡板对四边形流化床流体力学性能优化数值模拟

通过置入内构件实现流化床底隙区多相流矢量由混沌到归一的转化可获得床体内流体流化性能的改善.基于此,以底隙区置入十字挡板的四边形流化床为研究对象,使用Fluent软件进行三维可视化模拟,利用Eulerian-Eulerian双流体模型模拟其在厌氧、水解及好氧条件下优化反应器流体力学性能的能力,考察置入挡板前后流化床内流场、液相运动速率、气体相含率及湍流耗散率的反馈变化,分析其对流体运动的影响,并提出工程优化设计的方向.结果表明:底隙区置入十字挡板后,四边形流化床内液体循环速度最大提升15.7%,在上升区截面上的分布更加均匀,液速峰值下降,有利于维持活性污泥的团聚作用,对提高流化床污泥负荷有利;整体气含率下降3.5%~6.9%,应用时可加入漏斗型内构件予以改进;在水解与好氧生物的模拟过程中,底隙区十字挡板的置入更能优化水力条件,湍流动能耗散率最大降低31.9%,对降低系统能耗提供了有利证据.研究证明,反应器内构件的设置通过流体力学性能的数值模拟可以成为一种优化开发的捷径技术.     

Effects of benthic hydraulics on sediment oxygen demand in a canyon-shaped deep drinking water reservoir: Experimental and modeling study

Sediment oxygen demand (SOD) is a major contributor to hypolimnetic oxygen depletion and the release of internal nutrient loading. By measuring the SOD in experimental chambers using in both dissolved oxygen (DO) depletion and diffusional oxygen transfer methods, a model of SOD for a sediment bed with water current-induced turbulence was presented. An experimental study was also performed using near-sediment vertical DO profiles and correlated hydraulic parameters stimulated using a computational fluid dynamics model to determine how turbulences and DO concentrations in the overlying water affects SOD and diffusive boundary layer thickness. The dependence of the oxygen transfer coefficient and diffusive boundary layer on hydraulic parameters was quantified, and the SOD was expressed as a function of the shear velocity and the bulk DO concentrations. Theoretical predictions were validated using microelectrode measurements in a series of laboratory experiments. This study found that flow over the sediment surface caused an increase in SOD, attributed to enhanced sediment oxygen uptake and reduced substances fluxes, i.e., for a constant maximum biological oxygen consumption rate, an increased current over the sediment could increase the SOD by 4.5 times compared to stagnant water. These results highlight the importance of considering current-induced SOD increases when designing and implementing aeration/artificial mixing strategies.     

内循环式生物反应器氧传质及流态特性研究

通过气-液两相普通流化床和内循环式生物反应器(DTBR)的对比研究,发现DTBR具有更好的氧传质能力和氧转移效率。本试验条件下,当表面气速为0.29cm/s时,DTBR的(K_(Lα))_20和E_4值分别为普通流化床反应器的1.2倍和1.3倍。通过研究影响DTBR混合特性的主要因素,发现表面气速的影响最大,表面液速的影响最小。其它条件相同,表面气速分别为0.29和0.074cm/s时,DTBR的循环时间分别为12s和16s,混合时间分别为76.2s和91.8s。     

流态化TiO_2光催化降解甲苯的实验

在自制的流化床反应器中,以实验室制备的TiO2/硅胶为催化剂,对甲苯、空气混合气进行光催化降解,探讨了初始浓度、紫外光强度、操作气速和床层高度等因素对甲苯降解率的影响。实验结果表明:在低浓度范围内(20~55mg/m3),甲苯降解率不随浓度变化,高达100%,但浓度进一步增加后降解率下降;甲苯降解率随紫外光强度的增加而提高,但提幅不大;甲苯初始浓度越低,维持最高降解率的时间越长;操作气速存在最佳值3·98cm/s,达到此值时降解效果最好;甲苯降解率随床层高度(静态高度)的增加而线性提高。     

R134a在水平环形通道内的凝结换热性能

在空气源热泵热水器中,对水平套管冷凝器环形通道内R134a的凝结换热特性进行实验研究。在冷凝器不同进水流量、进水温度时,实验测试了水平套管冷凝器凝结换热系数随热流密度、冷凝压力及干度的变化。实验工况为:冷凝器的进水流量为0.6~1.0 m~3/h,进水温度为15~60℃。实验结果表明:水平环形通道内R134a的凝结换热系数随热流密度和冷凝压力(温度)的升高而减小,当冷凝压力为1.3 MPa,热流密度由18 k W/m2增加至20.5 k W/m~2时,R134a的凝结换热系数减小了6.9%;当热流密度为15 k W/m~2,冷凝压力由1.78 MPa增大至1.83 MPa时,R134a的凝结换热系数减小了5.8%。R134a的局部凝结换热系数随干度的增大而增大,当冷凝压力为1.1 MPa,热流密度为18.3 k W/m~2,制冷剂干度由0.1增大至0.9时,R134a的局部凝结换热系数增大了24.4%。     

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.