国家自然科学基金(21176273)
- 作品数：26 被引量：109H指数：8
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- 水力喷射-空气旋流器中气液传质特性及其机理被引量：14
- 2013年
- 对一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器(WSA)的传质机理进行了研究。分别采用化学吸收法(CO2-空气-NaOH体系)和物理吸收法(CO2-空气-H2O体系)测定了不同进口气速、不同液体喷射速度下的有效相界面积a和液膜传质系数kL,并由此得到体积传质系数kL a。结果表明,由于WSA中气液间的强交互作用,a、kL以及kL a均随进口气速和液体喷射速度增大而增大。采用量纲分析法对实验数据进行了归纳,拟合出了a、kL和kL a随气相Reynolds数Reg、液相Weber数WeL之间的经验公式:a=0.0024Re1.25g We0.079L,ShL=35.31Re0.2303g We0.13L,kL a=6.52×10-8 Re1.48g We0.21L,这些关联式能较好地预测WSA的传质性能。研究还表明,在WSA中的气液射-旋流传质体系中,传质过程符合双膜理论、表面更新理论和溶质渗透理论,但以表面更新机理为主。
- 赵清华全学军程治良白薇扬
- 关键词：化学吸收法
- 底部挡板与进气位置对水力喷射空气旋流器传质性能的影响被引量：2
- 2015年
- 水力喷射空气旋流器(water-sparged aerocyclone,WSA)是一种利用液体射流在气体旋流场中雾化强化气液传质的新型传质设备,可广泛用于废水、废气处理等环境工程中。为了改进水力喷射空气旋流器结构,提高其气液传质性能,本文通过废水氨氮吹脱实验研究了进气口轴向位置以及底部挡板的设置对气液传质性能的影响。实验结果表明,进气位置与底部挡板对水力喷射空气旋流器的气液传质性能存在影响。在相同工作条件下,气相进口沿轴向下移对WSA内气液传质性能作用较小,但能够使其气相压降降低约为10%。在WSA主筒体底部液封区域设置挡板,能够强化WSA底部气液两相的混合,进而提高低液相循环流量下WSA内的气液传质性能,且随进气速度的增加,其效果越显著,研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。
- 徐飞罗丹全学军邱发成代明星
- 关键词：旋流器挡板传质废水气液两相流
- 循环式超声强化光催化降解双酚A被引量：6
- 2013年
- 设计了一种循环式超声强化光催化反应器,以TiO2作为光催化剂,研究了超声功率、TiO2加入量、循环液流速和空气流量对双酚A(BPA)降解效果的影响。实验结果表明:超声与光催化过程在循环式超声强化光催化反应器中实现了较好的协同效应;在初始BPA质量浓度为20.0 mg/L、超声功率为600 W、TiO2加入量为7 g/L、循环液流速为4.05×10-2m/s、空气流量为200 mL/min的条件下,反应150 min后,BPA降解率可达90.5%,溶液中剩余BPA质量浓度仅为1.8 mg/L,反应240 min后TOC去除率可达84.5%。
- 程治良全学军熊彦淇代黎晏云鹏
- 关键词：二氧化钛双酚A光催化超声强化光催化反应器降解
- 喷孔直径对水力喷射空气旋流器传质性能的影响被引量：2
- 2014年
- 水力喷射空气旋流器(WSA)是一种高效的超重力气液传质设备,为了进一步提高其传质效率,通过理论分析和吹脱氨实验研究,对其喷孔直径进行了优化研究。采用因次分析法对实验数据进行了归纳,得到了脱氨传质系数KLa的经验公式为:KLa=2.77×10-9uLI0-1Reg0.37ReL1.18Wel-1.05,运用该式可较好地预测喷孔直径对WSA脱氨传质性能的影响。研究发现,当废水射流流速恒定时,KLa随喷孔直径增大而增大,但当超过某一直径时,其增幅减小。综合考虑过程的能耗与传质效果之间的关系,喷孔直径的最佳取值应按dh=l06.39设计计算,l0为WSA的环隙宽度。
- 程治良徐飞全学军邱发成代黎
- 关键词：吹脱法氨氮气液传质
- O_3-Ca(OH)_2体系处理苯酚废水被引量：2
- 2018年
- 研究了苯酚在新型臭氧氧化体系O_3-Ca(OH)_2体系中的降解与矿化效果。实验结果表明:苯酚及TOC的去除率都随着Ca(OH)_2用量(小于2 g/L)、进气臭氧质量浓度(小于75 mg/L)、进气流量(小于3.0 L/min)的增大以及初始苯酚质量浓度的减小而增加,但受反应压力和液相温度的影响较小;当Ca(OH)_2用量大于3 g/L时,苯酚和TOC的去除率在30 min和55 min时分别达到了100%左右;Ca^(2+)的存在实现了羟基自由基清除剂CO_3^(2-)的实时分离去除,从而强化了臭氧氧化过程中苯酚的降解与矿化。这表明,O_3-Ca(OH)_2体系是一种处理难降解有机废水的高效臭氧氧化新体系。
- 程雯全学军赵清华李瑞恒吴俊杨鲁
- 关键词：苯酚臭氧氧化矿化
- 水力喷射空气旋流器用于含Cr(Ⅵ)废水处理被引量：11
- 2014年
- 以SO2为还原剂,采用一种新型的气液传质设备——水力喷射空气旋流器(WSA)对含Cr(Ⅵ)废水进行直接还原处理,得到了比较满意的效果。研究结果表明:当SO2浓度为3582 mg·m-3时,对Cr(Ⅵ)含量为1134 mg·L-1的模拟含铬废水,循环处理6 min,Cr(Ⅵ)去除率可达99.9%以上。废水初始pH为碱性比其为酸性条件下,更有利于SO2的吸收,提高了SO2利用率,增强了处理效率。废水射流流速对处理效果的影响较小,但SO2和Cr(Ⅵ)的浓度对处理效果有明显影响。随着SO2浓度增大,处理效率增大;Cr(Ⅵ)的初始浓度增大,处理效率降低。研究结果为建立含硫气体还原处理含Cr(Ⅵ)废水新工艺提供了依据。
- 程治良全学军代黎晏云鹏
- 关键词：六价铬二氧化硫废水气液两相流
- 水力喷射-空气旋流器中压力场的数值模拟被引量：1
- 2017年
- 水力喷射-空气旋流器(WSA)是一种新型高效的气液传质设备。为了深入研究不同气速条件下压力场与WSA压降特性相互作用的影响情况,文中利用FLUENT软件对水力喷射-空气旋流器中压力场进行了数值模拟。数值模拟结果表明:在气速等于16 m/s时,压力最大值区域分布最为对称,该处气液传质相关性质的状态趋于稳定。湍动能的最大值区域由耦合空间和分离空间向排气管底部聚合。总的来说,静压值与总压值差异不大,动压均值在耦合空间不同截面上的增减幅度比静压和总压均值明显。
- 邱发成全学军
- 关键词：压力场对称性数值模拟
- 水力喷射空气旋流器中射流流型及其对传质面积和气相压降的影响被引量：14
- 2014年
- 为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质效率以及认识射旋流体系的气液传质机理,对WSA中的射流流型进行了系统的观察研究,绘制出了不同进口气速下射流流型图。以CO2-NaOH化学吸收体系测定了相应射流流型下的有效比相界面积a。结果表明,在低射流流速(≤4.42 m·s-1)下,液相射流随着进口气速增大,主要存在稳态射流、变形旋线射流、破碎旋线射流、雾化旋线射流、贴壁雾化旋线射流5种流型;在高射流流速(≥6.19 m·s-1)下,射流主要出现稳态射流、破碎旋线射流以及雾化旋线射流3种流型。a值与流型有关,雾化旋线射流下的a值大于其他流型下的对应值。低流速下的贴壁雾化,不利于气液两相充分接触,对应a值较小。a值与射流流速有一定关系,随着射流速度的增大而略有增大,且随着射流流速增大至8.84 m·s-1以上,增大的幅度变大。
- 程治良全学军晏云鹏代黎
- 关键词：气液两相流流型射流
- 水力喷射空气旋流器气相压降特性的数值模拟被引量：7
- 2015年
- 利用雷诺应力模型(RSM)的流体体积(VOF)多相流模型对水力喷射空气旋流器(WSA)的气相压降特性和流场进行了数值模拟研究。结果表明,雷诺应力模型和VOF两相流模型能够较好地模拟WSA的气相压降特性和液相回流比,WSA的气相压降随着进口气速的增加先后出现低压降区、压降突跳区和高压降区3个区域。在低压降区,射流保持较好的完整性;压降突跳区,射流呈袋式破碎雾化;高压降区,射流呈剪切破碎雾化。WSA内的静压分布关于Z轴比较对称,整个WSA内在射流—旋流耦合场之上的区域压力最大,其次是WSA的分离空间,在排气管进口区域压力最小。
- 邱发成徐飞全学军代黎
- 关键词：VOF模型射流雾化回流比压降特性
- 分离空间结构对旋流器流场和传质面积的影响被引量：1
- 2017年
- 为了揭示分离空间结构对水力喷射空气旋流器(WSA)的气液传质性能影响作用机理,采用雷诺应力模型(RSM)和流体体积多相流(VOF)模型对圆柱型和柱锥结合型水力喷射空气旋流器内部耦合场进行了数值模拟,并以CO_2-NaOH化学吸收体系测定了这2种分离空间结构WSA的有效比相界面积。结果表明:分离空间结构对WSA内的射-旋流耦合场中轴向、切向和径向速度分布都有较大影响。柱锥结合型WSA的耦合场具有较高的切向速度、较低的轴向速度和较稳定的径向速度;而圆柱型WSA的耦合场具有较大的轴向速度、较小的切向速度和稳定性较小的径向速度场。与圆柱型WSA相比,柱锥结合型WSA的流体湍动能和有效比相界面积高于前者,这是后者传质效率高的主要原因。
- 程治良邱发成徐飞全学军李瑞恒
- 关键词：气液两相流计算机模拟流场分析
