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T型内螺纹微型管内Taylor流流型变化的数值研究

化学工程杂志|叶文林; 鄢志鹏; 张莹; 孙金丛; 程毅 南昌大学机电工程学院; 江西南昌330031

为研究含有内螺纹的微通道对气液泰勒流的影响,文中结合VOF多相流模型对微通道内气液两相流进行了数值模拟。主要分析了螺纹对称程度、螺纹高度、螺纹宽度对泰勒流型以及管内压力场的影响。结果表明:螺纹的存在会加强管内扰动,泰勒流在螺纹高度达到一定值时,泰勒气泡发生分裂;泰勒气泡形状变化主要与螺纹高度呈现正相关,与螺纹宽度几乎无关。螺纹会对气泡产生阻碍及导向作用,管内中轴线压力会受到螺纹的影响而呈现周期性波动。

【分 类】
  • 期刊
  • >
  • 自然科学与工程技术
  • >
  • 工程科技I
  • >
  • 化学
【关键词】
  • 微型管
  • taylor流
  • 内螺纹
  • 流型
  • 数值模拟

化学工程 文档目录

化学工程杂志生物化工

响应面优化微生物钝化Cd污染

摘要:分别比较了单独采用一株硫酸盐还原菌(SRB)2-1—5u-2b、解磷菌(PSB)4-5a-1和二者联合对Cd^2+的钝化效应,通过响应面法优化SRB—PSB联合钝化Cd^2+的影响因素,并验证了其对Cd污染土壤的钝化效应。由结果可知:对比单独和联合细菌的钝化效果,2-1—5u-2b和4—5a-1能够协同钝化Cd^2+,钝化效率显著增加(P〈0.05),Cd^2+质量浓度为200mg/L时,钝化效率最高可达83.16%;响应面优化SRB—PSB联合钝化结果表明最优条件为,初始Cd^2+质量浓度为229.0mg/L、L-半胱氨酸盐酸0.619g/L、SRB与PSB的接种比例为2.4:1.6,此时,Cd^2+钝化效率增加至91.84%。将2-1-Su-2b,d-Sa-1,优化前后的联合培养细菌施用于Cd污染土壤中,对Cd的钝化效率分别为28.91%,24.85%,34.36%和41.23%。因此,证明了SRB—PSB共生体系对土壤Cd污染的钝化作用优势明显,响应面法适用于对微生物钝化土壤Cd污染的优化。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

固旋阀塔板的性能研究

摘要:在内径为600mm的不锈钢塔内,以空气-水-氧气为物系,对固旋阀塔板的流体力学和传质性能进行研究。测定了塔板传质效率和雾沫夹带量,并与F1浮阀塔板进行对比;通过计算流体力学软件Fluent对固旋阀塔板上气相三维流场进行了数值模拟。实验结果表明:当液相喷淋密度L=5m^3/(m^2·h)时,随着气体负荷的逐渐增大,固旋阀塔板的传质效率从小于F1浮阀到逐渐接近F1浮阀,且在实验最大气体负荷条件下超过了F1浮阀;当液相喷淋密度较大时,固旋阀塔板的传质效率高于F1浮阀塔板,且随着气体负荷的增大,差异越来越明显;固旋阀塔板的雾沫夹带比F1浮阀塔板低50%—60%,因此具有更高的气相负荷操作上限。Fluent软件模拟结果表明,固旋阀塔板中旋转流场的存在促使液层分布更均匀,气液传质得到进一步强化。
24-28
化学工程杂志化工流体力学

T型内螺纹微型管内Taylor流流型变化的数值研究

摘要:为研究含有内螺纹的微通道对气液泰勒流的影响,文中结合VOF多相流模型对微通道内气液两相流进行了数值模拟。主要分析了螺纹对称程度、螺纹高度、螺纹宽度对泰勒流型以及管内压力场的影响。结果表明:螺纹的存在会加强管内扰动,泰勒流在螺纹高度达到一定值时,泰勒气泡发生分裂;泰勒气泡形状变化主要与螺纹高度呈现正相关,与螺纹宽度几乎无关。螺纹会对气泡产生阻碍及导向作用,管内中轴线压力会受到螺纹的影响而呈现周期性波动。
45-51
化学工程杂志煤化工

内热式热解炉节能环保升级改造研究及应用

摘要:工业化应用最为成熟的煤炭热解技术为内热式热解技术。目前内热式热解炉工业化装置规模最大,总装置规模已超过2亿t(以入炉煤量计),该技术存在着控制技术落后、煤气质量差、能量综合利用低和环境污染严重等问题。文中分析了目前内热式热解炉的技术进展和存在的问题,从技术提升、能源节约、环境保护等角度提出了采用小粒煤技术、载气温度自动控制技术、混热式热解技术、干熄焦技术和污水预处理技术等一整套升级改造方案,在满足节能环保要求的同时,推动实现内热式热解技术产业的技术升级。
68-72
化学工程杂志环境化工

投菌法对天津护仓河底泥修复的试验研究

摘要:针对天津市护仓河底泥污染严重、水生态系统脆弱的特点,采用投菌法作为河道底泥生物修复方法,探讨投菌法对护仓河生态修复的可行性,筛选修复效果良好的菌剂。结果表明:4种菌剂对河道底泥有机质、全氮和全磷均有不同程度的降解效果,经过52d处理,A菌剂对上覆水和底泥体系中有机物、氮元素和磷元素总量的去除率分别为26.3%,28.3%和43.8%,B菌剂对各污染物的去除率均为45%左右,C和D菌剂效果不明显。利用因子分析法结合修复效果和修复速度综合评价,菌剂效果依次为:A菌剂〉B菌剂〉C菌剂〉D菌剂。A菌剂能较快适应护仓河底泥环境,经过22d处理,对底泥有机质、全氮和全磷的去除率分别为39.11%,35.52%和43.67%,而且没有对上覆水引起显著的二次污染。天津护仓河生态修复工程宜将投菌法与其他工程手段联用,从而达到水环境生态修复的目的。
1-5
化学工程杂志传质过程及设备

副盐对湿法脱硫的影响

摘要:Na_2CO_3-NaHCO_3缓冲溶液作为脱硫液脱除水煤气中H_2S过程中,不可避免地生成Na_2S_2O_3,Na_2SO_3,NaSCN等副盐。通过配制不同副盐含量的脱硫液,考察了副盐对p H值、密度、黏度及表面张力等物性的影响和不同温度下副盐对NaHCO_3溶解度的影响,在填料塔中研究了副盐含量对脱硫液吸收H_2S传质系数KGa的影响。结果表明,随着副盐含量的增大,脱硫液p H值减小,密度、黏度及表面张力增大,这些物性的改变导致气液传质系数KGa减小;随着副盐含量的增大,NaHCO_3饱和溶解度下降,易出现NaHCO_3析出堵塔问题,使可供操作的脱硫液密度区间变小。
22-26
化学工程杂志化工流体力学

双通道气流式MTP反应喷嘴雾滴粒径分布的研究

摘要:雾化喷嘴的性能直接取决于索泰尔平均粒径SMD、雾滴粒径分布PSD和雾滴覆盖直径DCD。利用冷模实验,以双通道气流式MTP反应雾化喷嘴为研究对象,考察了喷嘴结构与雾化性能之间的关系,研究了具有不同旋流结构的喷嘴在不同气液比q_(mG)/q_(mL)下SMD,PSD及DCD之间的变化规律。结果表明,旋流槽尺寸与结构、液相通道内径dL对SMD,PSD和DCD具有显著地影响。当喷嘴结构参数为:旋流通道数n=2,旋流通道尺寸b×h=0.5mm×1.0 mm,液相通道内径dL=1.0 mm时,随着q_(mG)/q_(mL)由8.70增加至20.32,喷嘴对应SMD由20.02μm降至17.88μm,雾滴粒径分布介于9.91μm和48.8μm之间,特征中径D_(0.5)达到21.45μm。当n=3,b×h=1.5 mm×2.0 mm和2.0 mm×2.0 mm,dL=2.5 mm时,SMD随着q_(mG)/q_(mL)的增加分别由62.48μm降至58.89μm,由63.02μm降至59.39μm,雾滴粒径分布变宽,介于34.3μm和111.6μm之间,D_(0.5)达到64.02μm。当n=4,b×h和dL保持不变时,PSD和D_(0.5)基本不变,SMD随气液比q_(mG)/q_(mL)的增加由64.07μm变至60.65μm。而且,DCD由φ640mm增至φ800 mm。
42-48
化学工程杂志化工过程控制

6种常规搅拌器的剪切性能研究

摘要:不同搅拌工况下剪切性能的需求是选用搅拌器的一个重要指标,文中基于对常规的6种搅拌器流场的CFD模拟,计算了搅拌器各自的剪切性能量纲一数C3,分析了搅拌流场中剪应力的累计概率分布及统计平均结果。二者对比发现:从宏观平均效果上看,搅拌器剪切性能满足直叶桨〉斜叶桨,圆盘涡轮〉开启涡轮〉桨式;而剪应力极大值影响作用则是直叶圆盘涡轮〉斜叶圆盘涡轮〉直叶桨式〉斜叶开启涡轮〉直叶开启涡轮〉斜叶桨式。因此,对剪切作用敏感的搅拌过程,在采用常规的搅拌器剪切性能评价的基础上,还需要充分考虑搅拌流场中剪应力极大值的影响,合理选用搅拌器。
68-73
化学工程杂志生物化工

预处理固定化脂肪酶膜对酯化反应的影响

摘要:考察经多种天然添加剂、活性剂成分及有机相反应前预处理实验室自制固定化酶膜对十二酸十二醇、维生素A/C棕榈酸酯、棕榈酸异辛酯等酯化合成的影响。结果发现:经过明胶、多羟基化合物PVP及含活性剂成分复配乳液PDMS等处理后,酶膜对十二酸十二醇酯化酶活有1.2—1.5倍不同程度提高;相比冻干酶粉完全失活含质量分数98%PEG6000的冻干酶粉催化酯化率在70%以上,结合盐及聚乙二醇高分子化合物对酶保护作用,该方法适于冻干Candida sp.99-125脂肪酶粉的预处理;而在所选常用有机溶剂中酶活性稳定,可用于反应后酶膜的再生。在棕榈酸异辛酯的酯化合成中,复合乳剂PDMS对酶稳定性没有影响,而天然羟基化合物PVP及乳糖明显有利于酶活性的保持、酶重复使用次数的增加。
1-6
化学工程杂志传质过程及设备

NAD-150超高交联吸附树脂对苯甲醇动态吸附行为

摘要:室温下研究了流速、初始质量浓度及树脂用量对苯甲醇动态吸附的影响。结果表明在所研究的范围内树脂对苯甲醇的吸附容量受流速的影响较小,吸附容量随着苯甲醇初始质量浓度的增大而增大,随着吸附剂用量的增大而减小。当流速为4 m L/min、初始质量浓度为2 000 mg/L,吸附剂用量在2—3 g时,NAD-150超高交联吸附树脂对苯甲醇的吸附量为303.35 mg/g,Bohart-Adams模型较Yoon and Nelson模型能更好地拟合不同条件下苯甲醇吸附的穿透曲线。脱附实验表明乙醇水溶液对苯甲醇的脱附效果显著优于甲醇水溶液,再生后的树脂可重复使用。实验所采用的NAD-150超高交联吸附树脂对实际废水中苯甲醇的处理能力要显著高于市售树脂AB-8和HPD-100。NAD-150以其对苯甲醇的吸附量高,处理效果好,可望应用于苯甲醇工业废水的处理中。
22-26
化学工程杂志化工热力学

α-对氨基苯甲酸的固液平衡及热力学性质研究

摘要:为优化α-对氨基苯甲酸(PABA)的结晶工艺以及提供基础热力学数据,采用动态激光法在温度为283.15—313.15 K温度范围内测定了对氨基苯甲酸在2种混合溶剂(水+乙醇,水+甲醇)中的固液平衡数据。结果表明:PABA的溶解度随着温度和有机溶剂的增加而增加,并且在水+乙醇混合溶剂中高温时存在潜溶现象。用RK方程、Apelblat方程、λh方程对其在混合溶剂中的溶解度数据进行拟合关联,均取得较好结果:平均标准偏差(ARD%)分别为1.664%,2.878%;1.317%,1.245%;1.667%,2.232%。考虑活度系数,用NRTL计算了其混合热力学性质混焓、混合熵、混合吉布斯自由能,结果表明PABA的混合过程为自发的放热反应。
43-48
化学工程杂志反应工程

新型MDEA-TETA混合胺解吸CO2的动力学研究

摘要:以新型MDEA-TETA混合胺为吸收剂,研究CO2解吸的动力学,计算解吸反应的级数、活化能及指前因子,并探讨温度和溶液组成对CO2解吸速率的影响。结果表明,新型MDEA-TETA吸收剂解吸CO2可分为2个阶段,且均为准一级反应,解吸过程的液相阶段为整个解吸过程的控制阶段。TETA的存在能够降低解吸CO2反应的活化能,使解吸速率加快。相同浓度配比条件下,随着解吸温度的增高,混合胺溶液的CO2解吸速率增加。温度在90—100℃,浓度配比c(MDEA)∶c(TETA)=2.7∶0.3时CO2的解吸效果最佳。
65-68
化学工程杂志节能减排

混合烷烃脱氢产物分离单元的换热网络优化

摘要:以某25万t/a的混合烷烃脱氢装置为背景,选取其中产物分离单元,采用Aspen Plus软件对其进行了流程模拟,模拟结果与现场数据吻合良好。在此基础上,利用夹点技术对现行工况的换热网络进行了夹点分析,在最小换热温差10℃条件下,现行换热网络冷热公用工程的节能潜力分别可达11.61%和8.88%;优化脱乙烷塔进料温度后,节能潜力可分别提高至12.48%和9.60%。通过计算机模拟发现现行换热网络存在着跨越夹点换热器。提出了换热网络优化设计方案,优化换热网络相比于原换热网络冷热公用工程消耗量分别降低12.21%和9.39%。
1-5
化学工程杂志传热过程及设备

对苯二甲酸锌初级成核过程研究

摘要:为研究对苯二甲酸锌的成核过程,实验采用平衡法测量对苯二甲酸锌在苯二甲酸钠溶液中的溶解度计算成核过程的过饱和度;298.15 K下用聚焦光束发射测量仪在线监测对苯二甲酸锌反应结晶过程中诱导期,并计算临界成核半径和临界成核自由能与过饱和度的关系。结果表明:过饱和度越大,诱导期时间越短;根据经典成核理论,在过饱和度S大于8.16时,发生的是均相成核过程,过饱和度S小于6.66时,发生的是非均相成核过程;其中在均相成核中,临界成核半径和临界成核自由能都是随着过饱和度的增加不断减小。因此,提高过饱和度使成核过程更加容易进行。
22-26
化学工程杂志化工流体力学

气液固三相流化床层膨胀特性实验分析

摘要:为分析气液固三相流化床床层特性,选用两种粒径接近、密度不同的颗粒:塑料颗粒(湿堆积密度1 273 kg/m~3,平均直径750μm)和陶粒(湿堆积密度1 680 kg/m~3,平均直径800μm),以常温空气为气相、水为液相。实验装置内径0.13 m,全床高度4.75 m,实验液柱高度3.5 m,床内颗粒有足够的膨胀高度。分别测试了液速0—13 mm/s,气速0—12 mm/s条件下的床层高度,研究气液速对塑料颗粒和陶粒床层膨胀率的影响。研究结果显示液速较低时床层收缩,随着气速增加,收缩率增大;液速较高时,膨胀率大于0,随着表观气速的增加,膨胀率先降低,表观气速大于临界值后,膨胀率将增大;除高气速外,床层膨胀率总是随着液速的升高而增大。相同气速、液速条件下,大密度陶粒的床层膨胀(收缩)率大于塑料颗粒。
44-49
化学工程杂志化工过程控制

甲烷-氮气-氢气体系低温精馏控制策略改进

摘要:控制系统设计是工程设计的重要组成部分,通常根据经验进行设计。但是在某些情况下,采用这种方式设计的控制系统不能满足生产需要。以一个典型的化工尾气回收装置为例,在现场收集的实际生产数据基础上,利用软件Aspen Hysys对甲烷-氮气-氢气体系的低温精馏过程建立动态模型,考察现有控制系统在无干扰和有干扰(脉冲式波动)情况下的调节能力。根据计算结果分析,现有控制系统存在一定的局限性,于是提出将单回路反馈控制改为均匀串级控制的改进方案,并进行计算分析。结果表明:现有的控制系统会放大干扰对精馏塔的影响,造成生产系统再次稳定所需时间长、产物组成偏离设计值等问题;改进的控制策略有效地改善了系统应对脉冲式干扰的能力,大大增强了系统的鲁棒性。
69-73

期刊名称:化学工程

期刊级别:统计源期刊

期刊人气:4653

杂志介绍:
主管单位:中国华陆工程公司
主办单位:全国化工化学工程设计技术中心站
出版地方:陕西
快捷分类:工业
国际刊号:1005-9954
国内刊号:61-1136/TQ
邮发代号:52-52
创刊时间:1972
发行周期:月刊
期刊开本:A4
下单时间:1-3个月
复合影响因子:0.438
综合影响因子:0.300
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