多叶片组合式搅拌桨釜内流动特性和混合性能研究

开发可适用于较宽黏度范围的搅拌桨，强化釜内的流体流动和混合过程对于搅拌釜的节能增效具有重要的意义。实验与数值模拟相结合，在大涡模拟层面研究了多叶片组合式搅拌桨（MBC桨）从层流到湍流状态下，釜内的功率特性、流场分布、湍流特性和混合性能。结果表明：预测的功率曲线与实验结果一致；层流状态下釜内以切向流动为主，随着Reynolds数（Re）的增大，釜内轴向和径向流动逐渐增强，当Re达到486时，速度场分布与湍流状态下基本一致；在相同的能耗水平下，MBC桨对高黏度流体的混合性能优于商业Maxblend桨。桨叶的分散组合布置，强化了釜内的轴向和径向流动，使得MBC搅拌桨在从过渡流到湍流状态下均可实现较大的轴径向流动，湍动能分布较为均匀，混合过程显著加快。     

填料塔中碱性水溶液对空气中微量CO2的净化

在填料吸收塔中研究了NaOH水溶液(0.30～0.97 kmol·m^-3)以及有机胺水溶液(MEA：0.10～0.50 kmol·m^-3；DEA：0.10～0.50 kmol·m^-3)吸收空气中微量CO₂的过程，并建立了该过程的数学模型，用NaOH水溶液吸收空气中微量CO₂的实验结果估算了填料的有效相界面积a_v，并根据有效相界面积以及有机胺水溶液吸收CO₂的实验结果预测了MEA、DEA水溶液吸收空气中微量CO₂的总反应速率常数(k_ov)_exp.由实验结果计算得到的总反应速率常数与数学模型能很好地吻合.     

塔板全导流装置导流条长度计算法

提出了塔板全导流装置导流条长度的计算方法。实际应用表明 ,这种计算方法可以使下料精确可靠。     

激光诱导荧光技术及其在液体混合与混合反应流中的应用研究进展

介绍了激光诱导荧光测试技术(laser induced fluorescence,LIF)的基本原理,结合时间分辨率和空间分辨率,分析了测试系统所包含的激光器、示踪剂和相机等关键要素的最新进展情况,在此基础上对LIF技术在液体物理混合、混合-反应流等领域的应用进行了综述,并展望了这一先进测试技术的应用前景,提出如何实现激光器与高速相机的有效匹配是制约其同时在高空间分辨率和高时间分辨率下研究混合过程的重要因素,实现测量设备的小型化、高精度、低价格,将直接决定LIF测试技术在实际生产过程开发中的应用。     

低分压CO_2在有机胺水溶液中的溶解度

建立了一套用于测定低分压CO2在有机胺水溶液中溶解度的实验装置。在298、308 K下分别测定了低分压CO2在较低浓度的乙醇胺(MEA)、二乙醇胺(DEA)水溶液中的溶解度。结果表明,在较低的溶解度下,CO2在有机胺水溶液中的平衡分压接近于0;当溶解度增大到一定程度后,平衡分压随其增加而急剧增大,同时,温度的升高和有机胺浓度的增大均能增大CO2的平衡分压。通过实验数据拟合得到的理论模型参数与实验值符合较好。     

多孔错流喷射混合器内液体射流轨迹线

利用平面激光诱导荧光测试技术对多孔错流喷射混合器内液体混合过程进行了研究,考察了操作条件（射流速度比r、混合流股Reynolds数Re_M）和混合器的结构参数（射流小孔直径d、孔径管径比d/D、射流小孔个数n）对射流轨迹线的影响。结果表明,混合流股Reynolds数对射流轨迹线影响较小,射流速度比和混合器的结构参数是影响射流轨迹线的主要因素。建立了射流轨迹线的数学模型,并利用实验结果回归了模型参数。模型预测的液体混合过程射流轨迹线与实验结果基本吻合。     

室内空气中微量NO2的净化研究

分别在鼓泡反应器和填料吸收塔中研究了Na2SO3/MEA混合水溶液对室内空气中微量NO2的净化过程。在鼓泡反应器中,蒸馏水以及MEA水溶液对NO2的净化效率较低,Na2SO3水溶液对NO2的净化效率较高,且Na2SO3的浓度越高,净化效率越高;Na2SO3容易被空气中的O2氧化,当向溶液中加入少量的MEA时,能够很好地抑制Na2SO3与O2的氧化反应,混合溶液对NO2的净化效率基本不随时间的增加而改变。在填料吸收塔内,气体流量与Na2SO3的浓度是影响净化效率的主要因素,液体流量以及进口气体中NO2的含量对净化效率的影响较小。     

基于介尺度PBM模型的生物反应器放大模拟及实验研究

对于通气搅拌式工业生物反应器的放大设计而言,精确预测气泡尺寸和体积传质系数非常重要,因此需要建立合适的气泡聚并和破碎模型,以保证反应器的高效操作。以5 L通气搅拌式生物反应器为对象,以气泡尺寸和体积传质系数的实验数据为基准,模拟并考察了两种聚并模型和四种破碎模型对生物反应器内流体流动行为以及传质能力的影响。结果表明,基于介尺度理论的修正聚并模型与考虑黏流剪切的破碎模型组合,所得模拟结果与实验数据吻合最好,这为大型生物反应器的桨型优化提供了模型基础。因为工业化生物发酵通常是在大型生物反应器中进行,搅拌桨型对生物反应器效能至关重要,故本研究在选定最优气泡聚并破碎模型的基础上,通过叶轮末端剪切力相等的放大原则将5 L通气搅拌式工业生物反应器放大到400 m³,同时考察了六斜叶圆盘搅拌桨、非对称式抛物线搅拌桨、布鲁马金式搅拌桨以及六直叶圆盘搅拌桨等桨型组合对气泡破碎能力和气体分散效果的影响,并通过综合对比气含率、体积传质系数等参数,得到400 m³通气搅拌式生物反应器的最优桨型组合。     

超低分压下CO2在NaOH和Na2CO3水溶液中的溶解度

在10℃、25℃、35℃下分别测定了超低分压下CO2在NaOH和Na2CO3水溶液中的溶解度，并建立了该过程基于化学平衡和相平衡的数学模型。建立了一套CO2在碱性水溶液中吸收的相平衡实验装置，并进行了实验测试和结果分析。     

超低分压下CO_2在NaOH和Na_2CO_3水溶液中的溶解度

在 1 0℃、 2 5℃、 35℃下分别测定了超低分压下CO2 在NaOH和Na2 CO3水溶液中的溶解度 ,并建立了该过程基于化学平衡和相平衡的数学模型。建立了一套CO2 在碱性水溶液中吸收的相平衡实验装置 ,并进行了实验测试和结果分析