喷孔直径对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

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。     

水力喷射空气旋流器用于吸收处理工业尾气中的氨气

针对工业尾气中氨气吸收存在的传质效率低、设备易于堵塞等问题,本文采用新型超重力气液传质设备水力喷射空气旋流器(WSA),以稀硫酸溶液为吸收剂,开展了氨气吸收处理研究。研究考察了初始NH₃浓度、进口气速、喷孔面积以及中心排气管直径等操作参数和WSA结构参数对氨气吸收处理效率的影响。研究结果表明,NH₃吸收率随着初始NH₃浓度和进口气速的增大均呈现先增大后降低的规律。NH₃吸收率随着WSA的喷孔面积的增大先增大后趋于平缓,但却随着WSA的中心排气管直径的增大而降低,但压降也随之增大。在NH₃浓度为4500mg/m³左右,进口气速为26.46m/s时,采用喷孔面积为565.5mm²、中心排气管直径为32mm的WSA,NH₃吸收去除率可达99.5%以上。该工艺在工业尾气中的NH₃回收处理方面具有较大的应用前景。     

排气管直径与深度对水力喷射空气旋流器传质性能的影响

对水力喷射空气旋流器(WSA)的中心排气管直径D_e和排气管插入深度S进行了设计优化研究,实验考察了不同D_e和S对WSA脱氨传质系数K_La和气相压降的影响,提出了综合评价传质过程效率的概念——单位压降传质效率η_p,讨论了D_e和S的设计取值。研究表明,当D_e增大时,K_La和气相压降均随之降低,较小D_e的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而K_La和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着D_e的增大η_p增大,随着S的增大η_p出现先增大后降低的趋势,WSA设计中D_e与WSA直径D之比D_e/D宜为0.42～0.53,S与WSA筒体长度H之比S/H适宜取值约为0.70。     

水力喷射空气旋流器分离空间结构对气液传质性能的影响

水力喷射空气旋流器(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过程中。为了优化水力喷射空气旋流器的分离空间结构, 本文通过废水氨氮吹脱实验对柱锥结合形WSA和柱形WSA分别进行了气液传质性能研究。研究结果表明, 分离空间结构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, 与柱形WSA相比, 柱锥结合形WSA具有更好的气液传质性能和略高的气相压降, 后者吹脱氨的体积传质系数提高了约8%, 主要原因在于柱锥结合形WSA内部具有更好的射旋流耦合雾化作用和离心超重力强化传质的综合效果, 使得两相比传质面积增大, 传质效率增高。研究结果可为设计传质性能良好的WSA提供设计依据。     

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

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。     

多孔孔板流量传感器的结构参数对计量性能的影响分析

为了提高多孔孔板流量传感器的计量性能,利用仿真计算与实流实验相结合的方式对多孔孔板流量传感器的结构参数对计量性能的影响进行了研究。利用实流实验结果和多股射流的研究成果对仿真计算结果进行验证,结果表明:多孔孔板安装位置对计量结果的影响程度受相对入射间距s影响;流出系数C受到相对入射间距s、环状排列孔所在区域的外缘与管壁之间的最小距离d2和厚度t的影响;流出系数C的线性度主要受环状排列孔所在区域内缘与中心节流孔边缘之间的最小径向距离d1影响。     

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备--水力喷射-空气旋流器(WSA)中,以Ca(OH)₂料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明:脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO₂的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca(OH)₂浓度和回流比。在气体流量24～72 m³·h^-1、循环液体量0.4～0.8 m³·h^-1、料浆中Ca(OH)₂浓度7500 g·m^-3时,对SO₂浓度为1891～6373 mg·m^-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数K_Ga、有效相界面积a均随进口气速u_G增大而增大,而总传质系数K_G随u_G增加变化较小;当液体喷射速度 u_L≤0.26 m·s^-1时,K_Ga和K_G随u_L增加快速增大,之后增加缓慢,而a随u_L几乎线性增加,K_Ga和K_G随吸收剂中Ca(OH)₂浓度c_L增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数K_Ga和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。     

水力喷射-空气旋流器中气液传质特性及其机理

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k_L,并由此得到体积传质系数k_La。结果表明,由于WSA中气液间的强交互作用,a、k_L以及k_La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、k_L和k_La随气相Reynolds数Re_g、液相Weber数We_L之间的经验公式:a=0.0024Re_g^1.25We_L^0.079,Sh_L=35.31Re_g^0.2303We_L^0.13,k_La=6.52×10^-8Re_g^1.48We_L^0.21,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。     

新型穿流式搅拌桨研究(Ⅱ)——固液体系轴对称射流的实验研究

以磷矿料浆为介质,分别测量了流体穿过单个孔板和连续穿过两个相距一定距离的相同孔板产生的轴对称射流的长度和宽度.结果表明,存在一临界雷诺数Re0,对同一物系,Re0随喷孔长径比增加而减小.当雷诺数Re小于或等于Re0时,射流长度和宽度随Re增加而增加;当Re大于Re0时,射流长度和宽度几乎不变.根据因次分析结果,采用多元线性拟合得到了射流长度和宽度与喷孔出口流速、孔径、孔长和挡板间距的经验模型.     

料液中盐对气态膜法脱氨过程的影响

系统研究了气态膜法脱氨操作过程中无机盐种类和浓度对氨传质性能的影响,并初步探讨了温度对盐效应的影响。实验结果表明,盐效应和盐溶液的黏度变化均影响氨的传质。盐对氨的盐析效果越强,氨的膜相传质系数k_M越大,而盐溶液的黏度越大,氨的液相传质系数k_L越小,总传质系数K的变化是k_M和k_L变化的综合结果。在几种常见的无机盐中,氯化钠、硫酸钠、硫酸铵对氨具有不同程度的盐析效应,可促进氨在体系中的传质;而氯化铵和氯化钙对氨具有盐溶效应,其中氯化钙的盐溶效应最为明显。温度对盐效应和体系的传质性能有显著影响,硫酸铵和氯化钙的盐效应均随着温度的升高而减弱。     

水力喷射空气旋流分离器脱氨

空气吹脱被广泛用于从废水中脱氨,但其过程效率有待提高。为了提高过程效率,提出了一种新型气-液吹脱设备——水力喷射空气旋流分离器（WSA）,并以废水中氨的吹脱进行了实验。与传统的吹脱设备相比,WSA表现出较好的气-液传质性能,使氨的吹脱效率大大提高。在氨的吹脱过程中,液相温度和空气流量是影响吹脱过程中氨体积传质系数的主要因素。空气流量对于体积传质系数存在一个临界值,超过此值时,体积传质系数随空气流量增加而迅速增大。液相中存在的固体颗粒物对于吹脱过程的传质几乎没有影响。在该设备中没有填料,不存在堵塞问题,因而可以进行较长时间的分离操作。     

氨法烟气脱硫SO2吸收传质系数研究

喷淋塔氨法脱硫技术被广泛应用于净化烟气的SO₂,传质系数是喷淋吸收塔重要的设计和运行参数,但目前文献中有关氨法脱硫传质系数的报道很少,还有待进一步研究。在喷淋塔中对氨法脱硫SO₂吸收传质过程进行了实验研究,结合对液滴和塔壁液膜运动的计算,得到不同实验条件下SO₂的吸收传质速率,并建立了氨法脱硫SO₂吸收传质系数表达式。该传质系数包含浆液pH、烟气流速u_g和液气比L/G等主要参数,能够反映不同pH、u_g和L/G条件下SO₂在单位气液接触面积上的传质速率。对比验证结果表明,该传质系数计算得到的SO₂吸收传质速率与实验值之间的相对误差小于±12%,二者能够较好地吻合。建立的传质系数表达式能够为喷淋塔氨法脱硫的优化设计和运行提供理论参考。     

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

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。     

气体搅动的筛板萃取塔性能实验研究

在筛板萃取塔中引入气体搅动,既能明显提高装置的传质效率,又能大幅提高装置处理能力。筛板塔的通量随气速的变化规律与填料塔有显著区别,其性能研究有重要意义。利用煤油(苯甲酸)-水-空气体系,考察了气体搅动和筛孔直径对萃取塔流体力学和传质性能的影响。结果表明,随着表观气速的增加,气含率、分散相含率、液泛速率和传质效率均明显增加。但过高的气速也会导致分散相的过于分散和乳化,传质性能下降,直至液泛。不同直径的筛孔相比,较小的筛孔使分散相停留时间延长,分散相含率和传质效率提高,但液泛速率和处理能力降低。