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。     

新型内构件内循环三相流化床氧传递特性的研究

以树脂作为载体,研究了新型内循环三相流化床反应器氧传递速率和氧转移效率的影响因素(载体量、气速、导流挡板及布气器设置的位置).结果表明,当载体量<10%时,三重管、五重管的溶氧性能较好;当载体量>10%时,直管、多重管的溶氧性能更好;当载体量为15%时,随着表观气速的增大,氧传递速率增大,而气速分别在0.022 m/s和0.033m/s时,直管和多重管的氧转移效率达到最大值;底部布气优于其他高度布气;导流挡板的设置增强氧的传递作用.研究结果为反应器的放大及操作条件的优化提供了科学依据.     

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。     

软锰矿浆烟气脱硫反应器内气-液两相流的数值模拟

为了揭示喷射鼓泡反应器内流动结构和气液分散特性,为该反应器的优化设计提供理论指导,应用计算流体动力学(CFD)方法对反应器内气液两相流动结构进行了数值模拟,并提出气含率方差概念用于定量描述气相分散程度。着重考虑了搅拌转速和表观气速对通气功率、整体气含率和气相分散程度的影响。结果表明:流场的重要特征与前人的类似实验结果和数值模拟结果一致;数值模拟能很好地捕捉了六直叶圆盘涡轮桨的气穴现象;气穴现象会导致通气功率降低且不利于气液混合;整体气含率随转速和表观气速的增加而增大,但从气液混合与能耗的的角度考虑,搅拌转速宜采用200～300 r/min,表观气速为0.04～0.06 m/s。     

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。     

气提系统的运行特性

采用清水和空气作为介质,利用实验室条件下冷态模拟气提系统。试验结果表明在通气量一定时,随着回水流量的增大,水的压差逐渐降低。当回流水量相同时,压差随着通气量的增大而升高。气含率随着表观气速的增大而增大。     

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(KLα)20和E4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。      

循环流化床的流体混合时间及充氧特性

研究了循环流化床的流体混合时间及充氧特性。结果表明，空床时流体混合时间在１２～２３ｓ之间；随着气体流量，载体投加量的增大，流体混合时间缩短；液体流量增加，对混合时间影响不大；液含率随气体流量的增加略有下降，气体率随着气体流量的增加略有增大，液含率、气含率随着液体流量的增加基本保持不变；液体流量的变化对液含率的影响远小于气体；ＫＬａ反应器内流体的紊流程度有关，载体的引入对ＫＬａ的影响复杂，总的趋势为     

内循环流化床烟气脱硫装置结构及流化性能

提出了开发一种新型内循环流化床烟气脱硫装置的设想,通过不同型式床顶、床底结构的试验,确定了实现这一构想的最佳流化床结构型式;研究了冷态条件下该装置内床料流化的状态及固含率轴向分布情况,初步考察了其流体力学性质.实验结果表明,气速在2.5～5m/s时,装置能实现大量固体颗粒的内循环,床料在床内的运动呈"环-核"结构,床内固体颗粒物浓度高于传统等径流化床,可将其用于烟气脱硫工艺.     

喷淋塔硝酸磷肥尾气脱氨实验研究

以硝酸溶液为吸收剂,采用喷淋塔研究了硝酸磷肥尾气中氨的吸收特性,考察了操作气速、喷淋量、吸收液pH和进气浓度对脱氨率的影响,探索了适宜的工艺条件。研究结果表明,操作气速对脱氨率的影响最为显著,其次为喷淋量和吸收液pH;气速增大导致脱氨率降低,高气速下脱氨率降幅增大,适合的操作气速为1.6~2.3 m/s;喷淋量增加到一定值时,脱氨率增幅变缓,较优喷淋量为1.1~1.3 m3/h;在1到7范围内,吸收液pH越低越有利于氨的脱除;脱氨率随进气氨浓度增加出现先增大后减小的趋势。     

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...     

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.     

多层光源内置式气-液-固循环流化床光催化降解双酚A

悬浮浆态光催化反应体系具有固-液接触面积大、过程效率高和处理量较大的优点,但存在浆态体系中纳米催化剂难于分离回收的问题,为解决这一难题,提出了在废水污染物光催化降解过程中使用易于沉降分离的微米级颗粒光催化荆,并与新设计的多层光源内置式气-液-固循环流化床相结合组成的光催化反应体系.以微米级颗粒Gd-TiO2为光催化剂,...     

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.     

Photocatalytic degradation of bisphenol A using an integrated system of a new gas-liquid-solid circulating fluidized bed reactor and micrometer Gd-doped TiO2 particles

A new gas-liquid-solid circulating fluidized bed photocatalytic reactor (GLSCFBPR) with internally placed multi-layered UV lamps was developed. Micrometer Gd-TiO₂ particles and commercial nanometer P25-TiO₂ were chosen as the photocatalysts, and the hazardous substance bisphenol A (BPA) was chosen as the model pollutant to investigate the performance of this new photocatalytic system. The results showed that the photocatalytic degradation efficiency of the micrometer Gd-TiO₂ particles was similar to that of the nanometer P-25 particles at their respective optimum dosage but the former could be easily separated out by gravity. After investigating the effects of process parameters on the photocatalytic BPA degradation, the response surface method (RSM) was further used for process optimization. The interactions among process parameters, i.e., TiO₂ concentration, superficial gas velocity and superficial liquid velocity were discovered and a related analysis was carried out to explore the underlying mechanism. A quadratic mathematic model was established and performed satisfactorily when used for prediction. The optimum conditions for this new process were as follows: TiO₂ concentration 4.5 g/L, superficial gas velocity 7.83 × 10^-3 m/sec and superficial liquid velocity 8.65 × 10^-3 m/sec.     

用磁稳流化床过滤含尘气体的实验研究

研究磁场强度、气体表观流速比、铁磁性颗粒平均粒径、床层厚度、粉尘在滤料中的积累等因素对除尘效率的影响．结果表明,在磁稳状态,磁稳流化床的过滤效率大于９９％,且随床层厚度的增加和铁磁颗粒粒径的减小而增大．另一方面,随着床内粉尘的积累,磁稳流化床将退出磁稳状态,使过滤效率下降．退出磁稳状态的临界饱和点粉尘量与磁场强度有关,当磁场强度为４３００Ａ／ｍ,临界饱和点粉尘与铁磁颗粒的质量百分比约为６．７％．