水力喷射-空气旋流器中微粒强化气液传质及其机理

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,研究了第三相固体粒子对气液传质的影响。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)测定了不同固含率c_s、进口气速u_g、液体喷射速度u_L下的有效相界面积a和液膜传质系数k_L,并由此得到总体积传质系数k_La和增强因子E。结果表明,随着粒子固含率增大,k_L、a、k_La和E先增大后减小,存在一适宜固含率。在不同进口气速和液体喷射速度下,加入微粒后,k_L、a、k_La均增大,但E随进口气速和液体喷射速度增加而减小。微粒加入后,主要从a、k_L和表面更新频率S这3方面强化了气液传质,但主要是通过增强表面更新频率S而实现的。     

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。     

水力喷射空气旋流器用于含Cr(Ⅵ)废水处理

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。     

水力喷射空气旋流器喷孔分布优化

为了进一步提高水力喷射空气旋流器(WSA)的传质性能,采用理论分析与实验相结合的方法,对其喷孔分布进行了优化研究。提出了基于同层相邻喷孔液相射流边界层相交于中心排气管表面的临界孔间距l_c的概念及其计算方法,实验考察了喷孔排列方式和喷孔间距对WSA脱氨传质效果的影响。研究表明,在传质性能上,WSA的射流喷孔按正方形排列优于三角形排列;喷孔间距对脱氨传质效率有明显影响,存在一个较优取值,其值约等于1.28l_c;从上往下到中心排气管出口处计算,侧壁开孔区长度应该占中心排气管长度的78%。研究结果为设计具有良好传质性能的WSA提供了依据。     

水力喷射空气旋流器用于含Cr（Ⅵ）废水处理

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。     

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。