液体旋流分离器内部流场分布的测试与研究

改变传统的利用皮托管插入法对流场分布的测试方法，利用激光流速计分别对两种具有代表性的液体旋流分离器的切线方向和轴线方向的流场分布进行了测试，得到了精确的结果，为分析、研究和提高旋流分离器的性能，提供了最基本的和最有效的数据。     

液体旋流分离器分离效率的研究

液体旋流分离器是水环境污染治理的主要设备之一.分离效率是衡量液体旋流分离器分离过程进行完善程度的最重要的技术指标,它能从质与量两方面反映出设备性能的优劣.当前液体旋流分离器设计过程还缺少具体量化的理论依据,为了给液体旋流分离器的设计提供理论依据,通过液体旋流分离器从水中分离固体粒子的性能实验,得出了液体旋流分离器各部结构尺寸、形状、相对比例对分离效率的不同影响程度,提出了结构参数的最佳取值范围.按照本研究提出的设计原则和方法,可以制造出性能优良的液体旋流分离器.     

优化组合型液体旋流分离器的实验研究

液体旋流分离器是水环境污染治理的主要设备之一。在以前的液体旋流分离器分离效率和压力损失等实验研究中,提出了液体旋流分离器的优化组合的设计方法,为了验证该设计方法对微粒子的分离性能,按照该设计方法中各部分结构参数的选取原则及合理搭配优化组合,制作了一台优化组合型液体旋流分离器并进行了性能实验,通过从水中分离脱硫石膏的实验方法,得出了优化组合型液体旋流分离器的分离效率、分割尺寸和压力损失的实验结果。从而验证了优化组合型液体旋流分离器的分离性能。     

超小型液体旋流分离器的研究

这是用超小型液体旋流分离器从水中分离固体粒子的性能实验。在旋流分离器下向流排出口内插入一个圆锥流量调节器。实验中使用的固体粒子为玻璃球 ,平均粒子径为 4 84 μm。通过实验发现了装有圆锥流量调节器旋流分离器有较好的性能 ,与普通型的相比 ,其压力损失约减少 7% ,分离效率增加 10 %。     

基于大涡模拟的旋风分离器内流场数值模拟研究

为了研究旋风分离器内流场的运动状况,借助Fluent软件,采用大涡模拟,基于曲线坐标系的SIMPLEC算法,对切向入口的Stairmand旋风分离器内流场进行了三维数值模拟研究。数值结果表明,大涡模拟适合于三维强旋流的流场模拟,分离器内部的流动空间可分为内、外2个流动区域,在不同的流动区域中,气体压力、速度场的分布有较大的差异。而且压力分布与速度分布不是绝对的轴对称分布。数值模拟结果对其设计优化研究有一定的应用价值。     

超小型液体旋流分离器的研究

这是用超小型液体旋流分离器从水中分离固体粒子的性能实验。在旋流分离器下向流排出口内插入一个圆锥流量调节器。实验中使用的固体粒子为玻璃球，平均粒子径为4．84μm。通过实验发现了装有圆锥流量调节器旋流分离器有较好的性能，与普通型的相比，其压力损失约减少7％，分离效率增加10％。     

旋流分离器油水分离效率的模拟研究

采用计算流体力学的方法,探讨了操作条件和物料特性对旋流分离器分离油水效率的影响。旋流器为单锥双入口,其主直径为50 mm,锥角为5.5°。模拟过程中,采用商业用软件‘Fluent 6.3’中的雷诺应力模型和欧拉多相流模型来模拟不同条件下油水旋流分离器的分离性能。模拟结果表明,对于本研究的油水旋流分离器,最佳的分流比是10%,最佳的油滴浓度是0.5%(V/V)。在最佳的分流比和油滴浓度下,当进口流速为10.46 m/s时,油水旋流分离器可将15μm的油滴去除80%以上,油滴的分离界限粒径d50(50%的分离效率)为9.2μm。在模拟的基础上,用统计软件STATISTICA6.0对分离效率与操作条件和物料特性之间的关系进行拟合。通过拟合式预测的分离效率与实测值相吻合,误差小于15%。     

旋流板式气液分离器减阻杆实验研究

实验研究了不同条件下减阻杆对分离器分离效率及压降的影响。研究结果表明,在旋流板式气液分离器内安装减阻杆可以在不减小分离效率的前提下降低阻力,减阻幅度的大小与减阻杆的轴向长度、径向位置和分离器内的空速有关;减阻杆对于分离效率的影响在实验范围内很小。研究结果可为分离器的优化设计提供建设性指导。     

新型离心式脱硫塔气液两相流数值模拟

利用FLUENT软件和SIMPLE算法对新型旋流脱硫塔的气液两相流场进行了数值模拟。计算中气相采用了RSM湍流模型,颗粒相采用了Lagrange坐标系下的随机轨道模型。分析结果表明,气相流场具有强旋流特性;喷射液滴的直径、喷淋量和烟气流速影响其在塔内的分布:喷射液滴粒径越大、喷射量越小、烟气流速越大,入口段降温越少;塔体上方截面平均浓度随液滴粒径的增加而降低,随液气比的增加而增加,随烟气流速的增加会先增加至最高值然后降低。喷淋液滴在其他运行参数不变时,平均粒径范围为0.5～1 mm,会对进口烟气起到较好的净化与降温的作用,并使塔体上方喷淋液滴在截面z=4.15 m处浓度分布均匀且覆盖率高;在保证液滴粒径较小时,通过降低烟气流速或增加喷淋量可提高液滴喷淋覆盖率,使得烟气与喷淋充分接触。计算得到的气相流场分布与实测值吻合较好,证明了数学模型的合理性,为进一步优化分离器结构提供了可靠依据。     

旋流场超细颗粒聚集实验研究

不同粒径分布和浓度的催化裂化(FCC)三旋回收超细催化剂颗粒在旋流场中经过50 h循环回流,颗粒中值粒径变化明显。物料中分散相越多、颗粒粒径越小时,颗粒碰撞越频繁,其聚集趋势越明显。颗粒聚集体在旋流场内不够稳定,通过对比不同进料速率下的旋流场聚集效果,得到最适合颗粒聚集的旋流场雷诺数为20 000。颗粒聚集体存在聚集极限粒径,其最佳聚集时间约为40 h,颗粒聚集后的旋流分离效率提高近5%。     

水力旋流器速度场的PDPA测试研究

应用相位多普勒粒子分析仪(PDPA)对液液水力旋流器模型的内部流场进行了测试,分析了旋流器内部速度场的特点。通过进口流量的变化,测试了该模型的不同截面上的速度场分布情况。测试结果表明:随着流量的增大,旋流器轴截面上的速度都增大,旋流变大,有利于连续相和分散相的分离;旋流器中连续相和分散相速度分布趋势相同,但在管芯处,两者速度滑移明显。     

石膏浆液旋流器的分离性能实验研究

通过理论分析及工程经验对石灰石/石膏法烟气脱硫工艺中石膏浆液脱水系统的旋流器进行优化设计,在与工业实际相近的操作条件下,优选出了一根综合性能较好的旋流器。考察了该旋流器的压力、流量与分离效率之间相互关系,与常规石膏浆液旋流器的分级效率进行了比较,确定了最佳操作条件。结果表明,旋流器的进口流量随着进出口压力差的增大而增大,分离效率随着流量增加先上升后下降。在进口硫石膏颗粒平均粒径为24μm,流量为11.8~14.8 m3/h时,分离效率在85%以上,底流出口10μm、15μm以下的颗粒分别占底流出口颗粒总体积的1%、10%左右,起到了很明显的分级浓缩作用,分离性能也优于常规使用的石膏浆液旋流器。     

双向旋流污水净化器处理溢流污水

介绍了双向旋流絮凝沉淀一体化污水净化器的结构特点及运行机理,其具有双旋流室和悬浮过滤层的结构提高了对污水的净化效率。利用双向旋流净化器对镇江市溢流污水进行处理,对装置的分离性能和运行的稳定性进行了研究,实验结果表明,双向旋流器在絮凝剂PAC投加量为150 mg/L,入口流量在1.5 m3/h,水力停留时间为10 min条件下对溢流污水的处理效果较好,COD、SS、TN和TP的去除率分别为70.0%、97.7%、71.2%和78.6%。装置连续运行3 h对COD和SS的平均去除率分别在65%和96%以上。     

旋流器用于气体吸收的试验研究

旋流器中流体沿切向进入腔体,旋转产生离心力场或超重力场,可探索将旋流器用于强化热质传递方面.试验中采用一小型旋流器系统对二氧化碳进行了吸收的试验研究,测定和分析了气液相界面积及扩散时间,并计算了脱碳效率,对于旋流器在强化热质传递方面的应用具有一定的意义.     

Multidimensional validation of a numerical model for simulating a DNAPL release in heterogeneous porous media

A fixed-volume release of 1,2-DCE, tracked in space and time with a light transmission/image analysis system, provided a data set for the infiltration, redistribution, and immobilisation of a dense non-aqueous phase liquid (DNAPL) in a heterogeneous porous medium. The two-dimensional bench scale flow cell was packed with a spatially correlated, random heterogeneous distribution of six sand types. In order to provide the necessary modelling parameters, detailed constitutive relationships were measured at the local scale for the six sands. These experiments revealed that nonwetting phase (NWP) relative permeability-saturation (k(rN)-S(W)) relationships are strongly correlated to sand type. Trends in the best-fit k(rN)-S(W) parameters reflected a positive correlation between mean grain diameter and the maximum NWP relative permeability, k(rN)(max). Multiphase flow simulations of the bench scale experiment best reproduced the experimental observations, producing excellent matches in both time and space, when the measured, correlated local scale k(rN)-S(W) relationships were employed.     

Obtaining the porewater composition of a clay rock by modeling the in- and out-diffusion of anions and cations from an in-situ experiment

A borehole in the Callovo–Oxfordian clay rock in ANDRA's underground research facility was sampled during 1 year and chemically analyzed. Diffusion between porewater and the borehole solution resulted in concentration changes which were modeled with PHREEQC's multicomponent diffusion module. In the model, the clay rock's pore space is divided in free porewater (electrically neutral) and diffuse double layer water (devoid of anions). Diffusion is calculated separately for the two domains, and individually for all the solute species while a zero-charge flux is maintained. We explain how the finite difference formulas for radial diffusion can be translated into mixing factors for solutions. Operator splitting is used to calculate advective flow and chemical reactions such as ion exchange and calcite dissolution and precipitation. The ion exchange reaction is formulated in the form of surface complexation, which allows distributing charge over the fixed sites and the diffuse double layer. The charge distribution affects pH when calcite dissolves, and modeling of the experimental data shows that about 7% of the cation exchange capacity resides in the diffuse double layer. The model calculates the observed concentration changes very well and provides an estimate of the pristine porewater composition in the clay rock.     

利用计算流体力学模拟技术对某水解酸化池的改进

利用计算流体力学模拟技术,采用三维、稳态、k-ε紊流模型,结合多重参考系模型、弥散相模型及组分输运和化学反应模型,对江苏某污水处理厂水解酸化池进行了模拟。结果表明：水解酸化池内流速分布很不均匀;池内存在大片回流区域以及流速几乎为零的区域,区域总体积占池容的50%以上;平均水力停留时间约为1 480 s,远达不到设计值。结合模拟结果,提出了改进方案。改进后的模拟结果表明：水解酸化池内水流流速分布均匀性大大提高;大片的回流区域消失,速度几乎为零的区域面积也大大减小;水解酸化池的空间得到充分利用,水下推进器的作用也更加明显;平均水力停留时间约为15 340 s,和设计值十分接近。但是仍存在一些不足：水流流速分布的均匀性仍存在一定缺陷;只考虑了单相流,没有考虑池中污泥的作用。