化工冶金学家陈家镛

1958年中国科学院化工冶金研究所(现过程工程研究所)的创建,与建国初期的国家经济发展和国防建设的需求紧密相关。1956年陈家镛受到世界著名冶金学家叶渚沛的邀请,到正在筹建中的化工冶金研究所工作。作为国内该领域开拓者和学术带头人,陈家镛院士的学术经历是本文主线。以他带领同事们开展湿法冶金研究为案例,分析了国家重大战略需求与科学技术研究之间的关系。重点介绍了他在冶金、化工、材料等研究领域做出的重要学术贡献,以及将代表性科研成果经过中间试验应用于实际生产、解决企业所面临的技术难题的情况。藉此反映了以过程工程研究所为代表的国立科研机构,围绕国家重大战略需求开展科技攻坚的历程与成果。     

多相搅拌槽内宏观混合研究进展

多相搅拌槽反应器广泛应用于化工、冶金等过程工业中,而多相混合状态对于多相搅拌槽反应器的设计、优化和放大具有重要意义.混合时间是表征其宏观混合过程的一个重要参数.文中从实验和数值模拟二方面对多相搅拌槽反应器的液相混合时间研究进行综述,对气液、液固、液液、气液固4种体系的多相搅拌槽进行了分类总结,讨论了分散相、桨型、转速、...     

化学反应器宏观混合研究展望

宏观混合是过程工业中的一个重要单元操作,习惯上用混合时间来定量描述,半个世纪以来实验和理论研究的积累十分丰富。然而,目前宏观混合时间的定义和测量方法仍有很强的主观性,结果不能科学地反映化学反应器内宏观混合过程的全局。对宏观混合的几个重要问题进行了分析,指出其缺陷,并建议了今后进一步深入研究的方向和提升本领域研究科学性的措施。     

静止非牛顿流体中气泡生成过程的传质

气泡生成过程中气液传质是气液接触设备的设计、优化的重要参考指标。以二氧化碳气泡在羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC)溶液中生成过程中的传质为研究对象,分别考察了气速、CMC溶液浓度、针头直径对气泡生成过程气液传质的影响,采用具有CCD显微相机的动态接触角分析仪测量了气泡形状、表面积和体积的变化,进而获得气泡生成过程气液传质系数k_l。实验结果表明,CMC浓度从0.2%增加到0.8%,黏度逐渐增大,传质系数随CMC浓度的增大而增大;针头直径从2.5 mm增加到4 mm,传质系数也随之增大;气速从1 ml·min^-1增加到9 ml·min^-1,传质系数也逐渐增大。     

环流反应器的流动、混合与传递特性

由于环流反应器内存在定向循环,与鼓泡塔反应器相比,其混合性能大幅提升,已广泛应用于许多工业过程,如发酵、反应器结晶等工业过程,近年来成为国内外学者研究的热点。针对环流反应器内操作条件下的流动形态、流体力学（包括相含率分布、循环液速、混合时间以及离集指数等）及传质/传热特性,总结了其最新研究进展,分析了相含率尤其是固含率变化对反应器中关键参数如循环液速和化学反应速率的影响,展望了从机理上研究相互耦合的多相流动、传质/传热和化学反应规律,为进一步推动其工业应用提供参考。     

无挡板搅拌槽中液－固体系的分散特性

在内径0.3 m、高0.45 m的无挡板搅拌槽内,采用直径0.15 m的三叶70o下推斜叶透平桨(PBTD, Pitched Blade Turbine Downflow)进行水-二氧化硅两相体系液固分散特性的研究. 应用PC-6A粉体浓度测量仪对体系中颗粒局部浓度进行测定. 考察了颗粒平均相含率为0.005的条件下,不同搅拌转速、搅拌桨离底高度对颗粒局部浓度分布的影响. 结果表明,采用较高搅拌转速、较低的搅拌桨离底高度有利于固体颗粒的悬浮. 本实验中,在搅拌转速为173 r/min、搅拌桨离底高度为0.08 m的操作条件下,颗粒悬浮效果最好.     

大长径比细长颗粒的沉降实验和曳力系数的关联

引　言对球状颗粒的研究已取得丰硕的成果[1] ,但对其他形状颗粒的研究则较少 ,特别是细长颗粒 .形状的特殊性使细长颗粒的曳力系数与球状颗粒明显不同 ,仅有的文献[2～ 4] 将研究重点放在静止液体中颗粒沉降时的取向和终端沉降速度 ,且一般采用球形度表示曳力系数 ,颗粒长径比     

硫酸盐还原菌的固定化

针对低浓度生物冶金浸出液难以处理的现状,利用硫酸盐还原菌(Sulfate Reducing Bacteria, SRB)沉淀分离有价金属离子的微生物法是很有应用前景的处理方法. 本工作以提高SRB的还原活性为出发点,通过间歇式实验首先确定适宜的初始COD/SO42-比值和pH值,进而探讨固定化载体对SRB还原性能的影响. 研究结果表明,初始COD/SO42-比值为3、初始pH值为7时SRB具有较高的生物活性. 影响生物膜形成及SRB活性的首要因素是固定化载体的表面粗糙度,其次是孔容. 表面光滑的惰性玻璃珠作为载体时没有生物膜形成,SRB的活性低,SO42-的去除率仅为50%;其他载体均观测到生物膜,且载体的孔容越大,SRB的SO42-去除率也越高. 从SO42-的去除效果和工艺的稳定性考虑,多孔聚氨酯泡沫是较优的固定化载体,SRB的还原活性高,SO42-的去除率高达95%,工艺操作简便.     

粗糙固体平面上液滴的接触角滞后的简单流体静力学模型

The phenomenon of hysteresis of contact angle is an important topic subject to a long time of argument.A simple hydrostatic model of sessile drops under the gravity in combination with an ideal surface roughness model is used to interpret the process of drop volume increase or decrease of a planar sessile drop and to shed light on the contact angle hysteresis and its relationship with the solid surface roughness. With this model, the advancing and receding contact angles are conceptually explained in terms of equilibrium contact angle and surface roughness only,without invoking the thermodynamic multiplicity. The model is found to be qualitatively consistent to experimental observations on contact angle hysteresis and it suggests a possible way to approach the hysteresis of three-dimensional sessile drops.     

表面活性剂溶液中单液滴的非稳态运动

A numerical investigation of the unsteady motion of a deformed drop released freely in another quiescent liquid contaminated by surfactant is presented in this paper. The finite difference method was used to solve numerically the coupled time-dependent Navier-Stokes and convective-diffusion equations in a body-fitted orthogonal coordinate system. Numerical simulation was conducted on the experimental cases, in which MIBK drops with the size ranging from 1.24 mm to 1.97 mm rose and accelerated freely in pure water and in dilute sodium dodecyl sulphate (SDS) aqueous solution. The applicability of the numerical scheme was validated by the agreement between the simulation results and the experimental data. Both the numerical and experimental results showed that the velocitytime profile exhibited a maximum rising velocity for drops in SDS solutions, which was close to the terminal velocity in pure water, before it dropped down to a steady-state value. The effect of the sorption kinetics of surfactant on the accelerating motion was also evaluated. It is also suggested that introduction of virtual mass force into the formulation improved obviously the precision of numerical simulation of transient drop motion.