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摘要:将折射率匹配技术与粒子图像测速技术结合,测量了固液搅拌槽内桨叶启动过程中的两相流动特性.实验所用搅拌槽为平底方槽,搅拌桨为45°四斜叶桨,桨叶搅拌雷诺数389~2 332,固体颗粒的最大体积分数15%.实验考察了桨叶操作方式、搅拌转速和固含率对搅拌槽内瞬态颗粒分布和颗粒床层处瞬时流场的影响规律,结果表明:相同转速下桨叶为上提操作时流体对颗粒床层的侵蚀作用强于下压操作,颗粒开始悬浮的时间早,但悬浮高度较低;随着搅拌转速的增加,流体对颗粒床层的侵蚀作用增强,体系达到稳态后搅拌槽内颗粒云的均一度和高度也出现上升趋势;固含率从5%增加至15%时,搅拌槽内悬浮起的颗粒数量增加;流体侵蚀颗粒床层的临界速度范围在0.1~0.25m/s....
摘要:利用高速摄像技术对过渡流搅拌槽内单颗粒的运动特性进行捕捉,分析了搅拌雷诺数及桨叶离底高度对颗粒悬浮运动的影响规律,并使用二维粒子图像测速技术得到搅拌槽内的流场信息.研究结果表明:颗粒的临界悬浮转速随桨叶离底高度的降低而降低;桨叶离底高度对颗粒在槽底的运动影响较大;颗粒在垂直离底悬浮后,于桨盘下方附近螺旋上升或作持续的螺旋状圆周运动;搅拌雷诺数升高对颗粒垂直上升的最大高度和最大速度影响较小,但会减小垂直上升过程中桨盘的转动圈数;颗粒螺旋上升是由于轴向流场在颗粒停滞位置向两侧产生了分叉;颗粒的悬浮主要是由流体的主体流动引起的....
摘要:首先建立了动态混合器的三维实体模型,然后利用动态方腔拖曳流的粒子图像测速(PIV)流场实验检验了模拟方法的可靠性.在此基础上对动态混合器进行了计算流体力学(CFD)模拟,研究了进料量和操作转速对混合器内流动和混合特性的影响规律.研究结果表明:动态混合器的高剪切速率主要集中在定转子交界处;动态混合器出口处的浓度分布标准差正比于质量流量,反比于转速.最后提出了一种评价动态混合器操作性能的新方法....
摘要:动态混合器具有提高聚合物共混过程中分散相混合质量的优点.本文从混合理论出发,重点介绍了分散和分布混合理论的研究进展.对共混用动态混合器进行了分类与整理,简述了釜式搅拌器与螺杆挤出机类动态混合器,并详细介绍了销钉式、球窝式和空穴传递式动态混合器的原理与结构.从实验和数值模拟两个方面阐述了动态混合器的研究方法,实验研究主要包括计算机图像处理技术与显微分析技术、力学性能分析技术和粒子图像测速技术,数值模拟研究方法方面则从宏观和介观两种尺度进行了简要的介绍.最后介绍了共混用动态混合器在化纤、塑料、橡胶等多个工业领域的应用,指出实验与数值模拟相结合的方法有助于提高现有研究水平,解决动态混合器设计与优化过程中的难题....
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北大核心 CSTPCD CSCD CA CBST
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摘要:针对纳滤法处理高浓度实际冶炼废水,分别研究了压力、流量、温度、pH等因素对高、低浓度实际冶炼废水中金属离子截留率及膜通量的影响.结果表明,DL纳滤膜对高浓度废水在最佳条件下的膜通量及金属离子截留率都很高(RZn=96.8%,RCa=97.5%,RCd=89.7%).纳滤处理高浓度冶炼废水在一定条件下是可行的,为冶炼废水的处理又提供了一条途径....
摘要:以某电厂2×300MW燃煤机组选择性催化还原(SCR)烟气脱硝系统为研究对象建立了冷态实验模型,考察了导流板、喷氨格栅(AIG)及静态混合器对系统内速度场和浓度场的影响.实验结果表明:烟道内导流板的加入对系统内速度、浓度均匀性具有明显的改善作用,保证了反应器内速度分布变异系数(Cv)低于15%、浓度分布Cv低于10%;静态混合器的加入能进一步改善系统内的速度、浓度均匀性;新开发的三角形排布AIG比矩形排布AIG性能略优,而新开发的三角翼式静态混合器的混合效果明显优于传统圆管式静态混合器....
摘要:采用基于气泡聚并和破碎机理的群体平衡(PBM-MUSIG)模型,对双层半圆管盘式涡轮桨搅拌槽内的气液分散特性进行了数值模拟;考察了不同通气量和操作转速下气液搅拌槽内流体流动,局部气含率和气泡尺寸的分布规律.模拟结果表明:通气工况下搅拌槽内的液相流场具有双循环流动形式;采用PBM-MUSIG模型预测的局部气含率分布与文献实验数据吻合较好;搅拌槽内气泡尺寸随转速增加而减小,随气量增加而增大;桨叶排出流区域内气泡尺寸较小,近壁区和循环区内气泡尺寸较大....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:采用粒子图像测速技术(PIV)对双层CBY桨搅拌槽内的流动特性进行了研究.在雷诺数(Re)为38~228的范围内,考察了Re和桨叶层间距对槽内流型的影响规律,同时采用扭矩传感器研究了Re对功率特性的影响.实验结果表明,功率准数随Re增大逐渐降低,桨叶层间距改变对功率准数影响较小;随Re增大,轴向速度较高的区域向槽壁偏移,无因次化速度数增大,下层桨端部上方出现漩涡,且漩涡宽度变窄;桨叶层间距/桨叶直径为0.4是临界层间距,小于该值可实现槽内物料的整体循环,否则两层桨间的流动出现分离.这对低Re下搅拌设备的设计和优化具有一定的参考意义....
摘要:采用流体体积函数法(VOF)对卧式旋转圆盘反应器的流动和成膜特性进行了数值模拟,并考察了圆盘转速和反应器内液位高度对液膜厚度及分布的影响规律.研究结果表明,VOF方法能够较好的模拟圆盘反应器内液膜的流动和成膜特性,反应器内液相流场、成膜过程、液膜厚度及分布的模拟数据与实验结果吻合良好;液膜厚度随圆盘转速增加而增大,液位高度的变化对其影响不大;圆盘成膜具有最低转速和最低液位;同时模拟得到了圆盘表面液膜的分布规律....
摘要:采用粒子图像测速技术(PIV)对三层组合桨(HEDT+2WHU)搅拌槽(槽径0.476m)内的流动特性进行了研究,在搅拌转速、顶桨浸没深度和顶层桨高度不变的情况下,得到了中层桨位置的变化对搅拌槽内的流型、相位解析速度场和湍流动能的影响规律.结果表明,中层桨位置的改变对搅拌槽上部区域流体的流动特性影响显著,而对搅拌槽下部区域流体的流动特性产生影响较小;随中层桨位置降低,槽上部液面处反向回流区逐步缩小直至消失,中、顶层桨合并轴向流断裂,底桨上涡环作用范围不断压缩;对于相位解析速度场,较之中层桨尾涡几乎没有变化,顶桨尾涡的发展由极其微弱逐渐清晰,底桨尾涡则提前了10°相位出现;对于湍流动能分布,中、上层桨逐渐趋向于类似两层桨单独作用,底、中层桨间整体湍流动能增大....
摘要:在直径为0.48m圆盘反应器内研究了物料黏度、液位、圆盘转速等因素对反应器功率、最小成膜转速、持液量以及膜厚的影响规律.结果表明:最小成膜转速随黏度的增加而降低,随液位的降低而升高;持液量随黏度和转速增加而增大,黏度较低时增加的趋势低于黏度较高时;无因次混合时间随着线速度的增加先减小后增加;同时得到了功率准数以及膜厚的关联式....
[期刊论文] 郭欣 李志鹏 高正明
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:在直径0.476 m的搅拌槽内,采用粒子图像测速技术对双层三叶CBY翼型桨搅拌槽内的流场进行了研究,考察了层间距、浸没深度和离底高度等参数对流场分布的影响. 结果表明,层间距H2≤0.6T(T为搅拌槽直径)时,槽内可形成整体的轴向循环流动,H2≥0.7T时槽内将产生分区流动现象. 浸没深度对桨叶排出流区域的速度影响很小. 降低下层桨的离底高度能加强下层桨的径向流动,并增大上层桨叶轮区和循环区流体的轴向流动....
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北大核心 CSTPCD CSCD AJ CA CBST
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摘要:采用粒子图像测速技术对入射管直径为3 mm、混合腔直径为16 mm的T型撞击流混合器内的流动特性进行了研究,考察了不同流速比和撞击轴线上方空间条件下混合腔内的速度和湍流动能分布. 结果表明,在相同入射管直径和流速下,撞击驻点位于混合腔中心处,无因次化的速度和湍流动能分布趋势基本一致. 高湍流动能区主要集中在撞击点附近区域,其无因次化数值是传统Rushton涡轮搅拌槽叶端处的3倍. 流速比对撞击驻点位置影响显著;减小撞击轴线上方空间可增加高湍流动能分布区域,利于物料混合....
摘要:The turbulence structure in the stirred tank with a deep hollow blade (semi-ellispe) disc turbine (HEDT) was investigated by using time-resolved particle image velocimetry (TRPIV) and traditional PIV. In the stirred tank, the turbulence generated by blade passage includes the periodic components and the random turbulent ones. Traditional PIV with angle-resolved measurement and TRPIV with wavelet analysis were both used to obtain the random turbulent kinetic energy as a comparison. The wavelet analysis method was successfully used in this work to separate the random turbulent kinetic energy. The distributions of the periodic kinetic energy and the random turbulent kinetic energy were obtained. In the impeller region, the averaged random turbulent kinetic energy was about 2.6 times of the averaged periodic one. The kinetic energies at different wavelet scales from a6 to d1 were also calculated and compared. TRPIV was used to record the sequence of instantaneous velocity in the impeller stream. The evolution of the impeller stream was observed clearly and the sequence of the vorticity field was also obtained for the identification of vortices. The slope of the energy spectrum was approximately -5/3 in high frequency representing the existence of inertial subrange and some isotropic properties in stirred tank. From the power spectral density (PSD), one peak existed evidently, which was located at f0 (blade passage frequency) generated by the blade passage....
摘要:煤液化技术在当前我国的石油供需形势下尤为重要,其中动力学的研究对于煤液化理论的拓展有重要的指导意义.充分考虑了煤液化过程中可逆反应的存在,基于集总动力学的方法,提出了神华煤直接液化反应动力学模型,并采用了引入多重退火交叉策略的遗传算法估算参数值.通过估算值与实验值相比较,平均相对误差均小于10%.表明该遗传算法对于集总动力学参数的估值很有优势,而且所提出的动力学模型反应网络也具有一定的合理性和适用性....
摘要:采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对多级定转子连续分散混合器内(CRS)的微观混合特性进行了实验研究,得到了流量、转速、浓度、体积比等因素对离集指数的影响规律.结果表明该体系对H~+浓度比较敏感,在转速为3000~6800 r/min范围内,离集指数随转速增加而下降;在低操作转速下,随着流量增加,离集指数先迅速减小后缓慢增加.与常见的搅拌反应器相比,多级定转子连续分散混合器具有优良的微观混合性能,特别适合于快速反应过程....
摘要:采用颗粒成像测速仪(PIV),实验测定了相同功率下两种不同叶片长度的六直叶涡轮桨(RT桨)的流动场,分析了叶片长度对液相速率、湍流动能和尾涡特性的影响规律,并研究了桨叶离底距离对尾涡特性的影响.结果表明,径向速率分布差别不大,而长桨叶的轴向速率大于短桨叶,最大相差达40%.对于湍流动能,二者在近桨叶区数值相近,但在远桨叶区长叶桨较短叶桨的湍动要强,最大差值30%;对于尾涡特性,上下尾涡发展轨迹、涡量大小是不对称的,下尾涡较上尾涡发展稍快,且涡量较大,涡量大20%左右....
摘要:采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应作为工作体系,对撞击流反应器内的微观混合特性进行了研究.考察了进料速率、氢离子浓度、撞击角度等因素对离集指数的影响规律,估算了撞击流反应器内的微观混合时间.结果表明:撞击角度在30°~180°范围以内,离集指数随着撞击角度的增加而下降;在实验范围流速以内(0.64~4.68m/s),随着溶液A流率的逐渐增大而减小.与常用的搅拌反应器相比,撞击流反应器具有优良的微观混合性能,更适合于快速反应过程....
摘要:Particle Image Velocimetry(PIV)has been used to investigate turbulence characteristics in a 0.48 m diamctcr stirred vessel filled to a liquid height(H=1.4T)of 0.67 m.The agitator had dual Rushton Impellers of 0.1 9 m diamcter(D=0.4T).The developed flow patterns depend on the clearance of the lower impeller above the base of the vessel,the spacing between the two impellers,and the submergence of the uppcr impeller below the liq-uid Surface.Their combinations can generate three basic flow patterns,named,parallel,merging and diverging flows.The results of velocity measurement show that the flow characteristics in the impeller jet flow region Changes very little for different positions.Average velocity,trmling vortices and shear strain rate distributions for three flow patterns were measured by using PIV technique.The characteristics of trailing vortex and its trajectory were described in detail for those three flow patterns.Since the space.resolution of PIV can only reach the sub-grid rather than the Kolmogorov scale,a large-eddy PIV analysis has been used to estimate the distribution of the turbulent kinetic energy dissipation.Comparison of the distributions of turbulent kinetic energy and dissipation rate in merging flow shows that the highest turbulent kinetic energy and dissipation are both located in the vortex regions,but the maxima are at somewhat different lo-cations behind the blade.About 37%of the total energy is dissipated in dual impeller]ct flow regions.The obtained distribution of shear strain rate for merging flow is similar to that of turbulence dissipation,with the shear strain rate around the trailing vortices much higher than in other areas....
[期刊论文] 马鑫 李志鹏 徐鸿
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北大核心 CSTPCD CSCD CA
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摘要:采用粒子图像测速技术(PIV),在直径为0.5m的平底搅拌槽内,对单层、双层平行布置和双层交错布置等三种条件下直径为0.2m的四斜叶桨(PBT)的流场进行测量,并利用标准k-ε模型对相应的流动特性进行计算流体动力学数值模拟.实验结果表明:三种流型下PBT叶片后方均存在单一的尾涡结构,其在径向方向的移动距离较轴向方向小.高湍流动能区与尾涡一起运动,实现能量自桨叶向搅拌槽内主体流动区的传递.模拟结果表明:标准k-ε模型对单层PBT搅拌槽内流场的预测与PIV实验吻合较好,而双层PBT的模拟结果与实验偏差较大,两层桨间径向速度被低估而轴向速度被高估是标准k-ε模型产生误差的主要原因,但是标准k-ε模型计算得到的功率准数与实验基本一致....
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