运用神经网络预测浆态床反应器气含率和体积气液传质系数

介绍了建立神经网络模型一般要涉及三大要素:训练样本、学习算法和网络结构.论述了如何利用人工神经网络建立了工艺参数(空塔气速,浆液固体颗粒浓度和系统压力)对浆态床反应器的气含率及体积气液传质系数影响的模型.实验中进行了网络模型最优化,并由神经网络模型给出了预测样本三维立体图,图形连续光滑,较好的反映了工艺参数与气含率及体积气液传质系数的关系.     

三相强制环流反应器局部传质行为的研究

在00 mm×1 700 mm的实验装置内,采用新型的氧气气提-空气解吸法,考察了环流反应器局部流动区域和整体的体积传质系数.研究结果表明,环流反应器整体的体积传质系数随内环表观气速和外循环液速的增加而增加,随固含量的增加略有降低;在各流动区域内,外循环液流影响区的体积传质系数最大,外环环隙区的体积传质系数最小,环流反应器整体的体积传质系数与气液分离区体积传质系数接近.适当扩大内、外环截面积比有利于提高环流反应器的传质性能.     

GLS-MALR中的气含率和循环液速

 在1个四流道的气-液-固三相多室气升式环流反应器（MALR）中,以空气-水-K 树脂为体系,考察了气体表观速率、固体装载量对气含率和循环液速的影响。结果表明,上升室的气含率随着该室气体表观速率的增加而增加,而随着另一上升室气体表观速率的增加而略有降低;下降室的气含率随着该室气体表观速率的增大而略有增加;上升室和下降室的气含率均随固体装载量的增加而降低;循环液速随着上升室气体表观速率的增加而增加,而随着固体装载量的增加而降低。在鼓泡流下,用关联式法建立了上升室的气含率模型;根据动量平衡原理建立了循环液速模型。气含率和循环液速的计算值和实验值的平均相对误差分别为±5.755%和±9.362%。     

气升式外环流反应器的传质特性

以Hogbie的渗透理论和Kolmogoroff的湍流理论为基础，提出了计算液体表面微元在气-液相界面暴露时间的方法，并建立了预测液相体积传质系数的模型方程。对于水-空气体系，测定了上升管内气泡分布以及不同管径比的外环流反应器中，液相体积传质系数、循环液速和气含率随表观气速的变化规律，并对液相体积传质系数的预测值和实验值进行了比较。     

三相多室环流反应器的流动特性研究

在空气-水-石英砂三相多室气升式环流反应器（MALR）中,依据能量平衡原理及漂流通量模型,考虑到三相流动中固体颗粒相互作用产生的能量损失,建立了上升室气含率和循环液速的预测模型。在表观气速1.2～4.2cm/s范围内,研究了气含率、固含率、循环液速随操作条件的变化规律。结果表明,气含率随着表观气速的升高先增大后趋于平缓;固含率与表观气速的关系不大,只是随着固体装载量的增加而增大;循环液速随着表观气速的升高先增大而后略有下降,随着固体装载量的增加而减小。最后用实验结果对所建立的模型进行了验证。     

加压浆态鼓泡床中固含率与气含率轴向分布的研究

在高6.6 m、直径0.3 m的浆态鼓泡塔中,采用动态气体逸出法研究了水-空气-石英砂体系中固含率与气含率的轴向分布。在表观气速0-0.24 m/s、固体质量分数(石英砂在水中的质量分数)0-23％、压力0.1-2.0 MPa范围内,考察了各种因素对固含率和气含率轴向分布的影响。实验结果表明,随着表观气速的增加和固体质量分数的减小,固含率的轴向分布趋于均匀;气含率随压力和表观气速的升高而增加;固体质量分数仅仅影响大气泡气含率和上升速率,而对小气泡气含率和上升速率的影响不大;在固体质量分数大于23％时,压力对气含率轴向分布的影响比较显著。     

上流式反应器中气体分散性能的研究

在上流式反应器冷模实验装置中,以带圆柱形上升管的多孔板气液分布器为对象,考察了表观气速、轴向高度、上升管直径、固体颗粒形状对气含率分布的影响。结果表明,该气液分布器产生的初始气泡尺寸较大,多为毫米级气泡;气速越大,轴向位置越高,局部气含率的径向分布越不均匀;上升管直径为26 mm的气液分布器的气体分散性能优于上升管直径为48 mm的气液分布器;球形、齿球形和三叶草形固体颗粒对气泡有破碎作用,且三叶草形固体颗粒破碎效果优于球形固体颗粒,使用三叶草均形固体颗粒的填料层上方气含率分布偏差最小。     

新型径向叶片式旋转床传质性能研究

在新型径向叶片式旋转床中采用乙醇胺-二氧化碳物系的化学吸收,建立了相应的传质模型,研究了表观气速、液体喷淋密度和转速对新型径向叶片式旋转床传质性能的影响,并将径向叶片式旋转床与折流式旋转床和填料叶片复合式旋转床进行了对比。实验结果表明,气相总体积传质系数随表观气速、液体喷淋密度和转速的增加而增加;在相同条件下,折流式旋转床的传质性能最好,但功耗和压降比较大;填料叶片复合式旋转床的气相总体积传质系数、压降和有效功耗都稍大于新型径向叶片式旋转床;新型径向叶片式旋转床传质性能差,但功耗和压降较小。     

气体搅拌萃取塔传质系数的研究

为研究萃取塔内气体搅拌对传质系数的影响,在萃取塔中用水萃取煤油中的苯甲酸的实验考察了液相流速、气体流速和内构件对传质系数的影响。实验结果表明,传质系数随水、油、气的表观流速的增加而增加,分散相表观流速对传质系数的影响大于连续相的表观流速;萃取塔内构件的不同组合方式对传质系数有一定的影响,其中以SL-SP-SL型组合方式的传质效果最好。     

耦合流化床和传统流化床旋分入口夹带颗粒分布对比研究

使用FCC催化剂,在相同实验条件下对耦合流化床和传统流化床弹溅区颗粒浓度以及旋风分离器入口夹带颗粒粒度分布进行了对比研究。结果表明,就弹溅区的颗粒浓度而言,耦合流化床是传统流化床的0.65倍;就旋风分离器入口的颗粒浓度而言,前者是后者的6~8倍,且颗粒的平均粒径也要大很多。耦合流化床旋风分离器入口中,粒径小于40μm和40~63μm颗粒的体积分数随表观气速增大而减小,粒径63~100μm和大于100μm颗粒的体积分数随表观气速增大而增大,当表观气速Ug≥1.27 m/s时,颗粒粒度分布不再随表观气速的增大而变化,且十分接近静床层的颗粒粒度分布;在表观气速实验范围内,传统流化床旋风分离器入口的颗粒粒度分布始终随表观气速的变化而变化,且与静床层的颗粒粒度分布有较大的区别。     

好氧－厌氧复合内循环生物反应器流体力学研究

对所开发的一种好氧-厌氧复合内循环生物反应器的流体力学特性进行研究,考察表观气速、表观液速、固含率对床层压降、气含率及循环量的影响。结果表明,表观气速越大,床层压降越小,气含率越大,循环量越大;表观液速对床层压降、气含率和循环量的影响不大;固含率越大,床层压降越大,气含率越低,循环量越低。     

喷管分布器大型浆态鼓泡床反应器气含率的研究

采用内径0 284m、高3m的浆态鼓泡反应器,研究液体流速、分布器形式、高径比、固体质量分数及颗粒粒径大小等因素对反应器内气含率及气泡大小的影响规律。实验结果表明,气含率随体系内固相浓度增加和颗粒粒径的增大而减小,大气泡含率随表观气速、固相浓度增加和颗粒粒径增大而增大,液体逆流、静液高度及分布器形式对气含率无影响。并得出气含率的关联式。     

压力对旋风分离器内颗粒浓度分布影响的模拟

 为了分析压力变化对旋风分离器内颗粒浓度分布的影响，利用Fluent6.1软件, 气相流场采用修正的雷诺应力模型, 颗粒相运动采用颗粒随机轨道模型, 对0.1~6.5Mpa压力下旋风分离器内气、固两相流流场进行了模拟。结果表明，在入口浓度一定条件下，随着压力的升高，器壁颗粒浓度渐呈螺旋状灰带分布，旋风分离器内旋流区域的颗粒浓度减小，旋风分离器分离能力增强。压力增加一方面使气体切向速度增加，颗粒所受离心力增加；另一方面，气体的湍流强度增大，颗粒的扩散作用增强。当压力超过3.0 MPa后，压力增加对切向速度影响不大，而颗粒扩散增加，旋风分离器内旋流区域颗粒浓度增加，对颗粒分离不利。旋风分离器的径向颗粒浓度分布可以用指数函数描述，其中颗粒的径向速度、颗粒的扩散系数和边壁的颗粒浓度是影响颗粒浓度分布的主要因素。旋风分离器粒级效率随压力的增加而增大，当压力超过3.0 MPa后，压力增加对粒级效率影响不大。     

加压大型鼓泡床反应器中气泡上升速率的研究

在内径0 3m、高6 6m的加压鼓泡床反应器内采用床层塌落技术测量气泡上升速率。在液体粘度(1 43～3 54)×10-3Pa·s、液体表面张力(49 9～70 0)×10-3N/m、系统压力0 1～1 6MPa、表观气速0 06～0 28m/s范围内,考察了表面张力、粘度、压力、表观气速对大小气泡上升速率的影响。结果表明,大气泡上升速率随表观气速的上升而上升,而小气泡速率受表观气速的影响非常小。     

浆态床外环流反应器流体力学行为研究

以氮气、柴油和固体颗粒为实验体系对浆态床外环流反应器流体力学行为进行研究,考察重要流体力学参数随操作条件和体系物性的变化规律。结果表明：滑移速度随气含率的增加而增加,说明反应器内的流型处于非均匀鼓泡区,上升管平均气含率和浆液循环速度均随体系压力和表观气速的增加而增加,随固含率的增加而降低。建立了相应的模型关联式对滑移速度、上升管平均气含率和浆液循环速度进行预测,模型计算值与实验值的相对误差均在10%以内。     

Fluidization characteristics of different sizes of quartz particles in the fluidized bed

Fluidization characteristics of quartz particles with different sizes are experimentally investigated in a fluidized bed with an inner diameter of 300 mm and height of 8250 mm. Results show that the average solid holdup increases with the increase in superficial gas velocity and the decrease in initial solid holdup in the dense zone of the fluidized bed. The average cross-sectional solid holdup decreases with increasing bed height and superficial gas velocity. The bed expansion coefficient increases with the increase in superficial gas velocity and the decrease in solid holdup. Correlations of average solid holdup, average cross-sectional solid holdup and bed expansion coefficient are also established and discussed. These correlations can provide guidelines for better understanding of the fluidization characteristics.     

多室气升式环流反应器气、液、固三相相含率的研究

在一个四流道的多室气升式环流反应器中，以空气-水-聚苯乙烯为体系，考察了气体表观速率对气含率和固含率的影响。结果表明：某一上升室的气含率只与该室气体表观速率有关。上升室和下降室的气含率均随气体表观速率的增大呈现先增大后减小的趋势；上升室和下降室的固含率随气体表观速率的增大均呈现先减小后增大的趋势。同时在鼓泡流下，用漂流通量模型模拟了气含率，上升室和下降室气含率的计算值和实验值的平均相对误差分别为6．90％和9．04％；用无因次法建立固含率的关联式，固含率的计算值和实验值的平均相对误差为2．75％。     

大型外环流浆态床中宏观流动特性规律研究

在新型大型浆态床外环流反应器冷模实验装置上,对上升管内的两个重要宏观流动行为参数总体平均气含率和循环浆液速度随表观气速、固含率及下降管流动阻力的变化规律进行研究。结果表明: 外环流浆态床上升管中的总体平均气含率随着表观气速和下降管阻力的增加而增大,随着固含率的增加而降低;循环浆液速度随着表观气速的增加而增大,随着固含率和下降管阻力的增加而降低。基于因次分析法和稳态操作条件下的动量守恒原理建立了预测上升管内总体平均气含率和循环浆液速度的模型计算式,模型预测值与实验值吻合良好。