二项式分布在种群平衡模型模拟粒度分布中的应用

提出了一种适用于几何网格的子粒子二项式分布函数,并应用于种群平衡模型模拟活性污泥絮凝后的粒度分布。结果表明:与二元分布相比,该二项式分布可以得到更准确的粒度分布和平均粒度模拟值;通过校核二项式分布参数C_p的取值,可以提高粒度分布和平均粒度的模拟精度。相比于二元分布或正态分布只能描述一种类型的子粒子分布,该二项式分布具有较强的适应性,调整参数C_p的取值,可以得到更多可能的子粒子分布;参数C_p还可以表征粒子的破碎方式——较小的C_p值表征粒子具有较强的稳定性,易破碎生成较大的子粒子;较大的C_p值表征粒子具有较弱的稳定性,易破碎生成较小的子粒子。     

群体平衡方程在搅拌反应器模拟中的应用

群体平衡方程(population balance equation,PBE)是描述多相流体系中分散相大小与分布随时空变化的通用方程。搅拌反应器内多为多相流体系,考虑到颗粒聚并、破碎等微观机制对颗粒大小、分布、粒数密度等宏观参量的影响,采用PBE对搅拌槽内多相流体系进行数值模拟,可以较准确预测搅拌槽内流场和颗粒的大小与分布。对群体平衡方程在搅拌反应器数值模拟中的应用进行了综述,在简要介绍PBE的基本形式后,讨论了PBE的主要数值求解方法,然后着重介绍近年来采用PBE对搅拌槽内液固沉淀过程、气液及液液体系进行数值模拟的情况,并对今后的研究方向进行了展望。     

群体平衡方程在搅拌反应器模拟中的应用

群体平衡方程（population balance equation,PBE）是描述多相流体系中分散相大小与分布随时空变化的通用方程。搅拌反应器内多为多相流体系,考虑到颗粒聚并、破碎等微观机制对颗粒大小、分布、粒数密度等宏观参量的影响,采用PBE对搅拌槽内多相流体系进行数值模拟,可以较准确预测搅拌槽内流场和颗粒的大小与分布。对群体平衡方程在搅拌反应器数值模拟中的应用进行了综述,在简要介绍PBE的基本形式后,讨论了PBE的主要数值求解方法,然后着重介绍近年来采用PBE对搅拌槽内液固沉淀过程、气液及液液体系进行数值模拟的情况,并对今后的研究方向进行了展望。     

脱气除油旋流系统流场分布及分离特性

目前我国大部分油田已进入高含水阶段,且采出液中常带有大量伴生气,采用旋流分离法实现采出液高效分离对于简化陆上油田地面处理工艺及提升海上平台经济环保的采出液处理技术具有重要意义。脱气除油旋流系统由GLCC型气液分离器和油滴重构旋流器串联组成,设计的目的是在保证高效脱气的同时进一步改善对小油滴的去除效果,实现油气水三相高效分离。本文基于计算流体动力学（computational fluid dynamics,CFD）方法,利用种群平衡模型（population balance model,PBM）模拟油滴破碎与聚结,对脱气除油旋流系统内部流场特性及粒度分布进行模拟分析,并采用数值模拟与试验相结合的研究方法,对比分析不同含气体积分数和气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离性能的影响规律。结果表明：含气体积分数与气相出口分流比对脱气除油旋流系统分离效率的交互作用较显著,在研究范围内综合脱气效率和除油效率可以得到,含气10%、20%、30%的最佳分流比分别为25%、30%、35%,数值模拟结果与试验结果吻合良好,验证了数值模拟方法的可靠性。另外,含气体积分数越大,油滴重构旋流器的油滴分层重构现象越明显,油滴重构旋流器可以在一定程度上改善含气情况下油水分离效果差的现象,脱气除油旋流系统对油气水三相分离的适用性较好。     

马尔文激光粒度仪在测定4A沸石粒度分布中的应用

介绍了用马尔文激光粒度仪测定4A沸石粒度分布方法,通过实验对比找到了优化的测试条件.此外,据国家标准(QB/T 1768-2003)的规定,也对4A沸石粒度分布进行了测定.通过对比,在经过优化的测试条件下,使用马尔文激光粒度仪测定的粒度分布结果,可以和国标(QB/T 1768-2003)的测试结果相匹配,从而达到实验目的.优化的测试方法容易建立,精密度高,已得到应用,效果良好.     

马尔文激光粒度仪在测定4A沸石粒度分布中的应用

介绍了用马尔文激光粒度仪测定4A沸石粒度分布方法，通过实验对比找到了优化的测试条件。此外，据国家标准（QB／T 1768—2003）的规定，电对4A沸石粒度分布进行TN定。通过对比，在经过优化的测试条件下，使用马尔文激光粒度仪测定的粒度分布结果，可以和国标（QB／T 1768—2003）的测试结果相匹配，从而达到实验目的。优化的测试方法容易建立，精密度高，已得到应用，效果良好。     

粒度分布仪在乳液制备中的应用

本文叙述了ＳＫＣ－２０００光透式粒度分布仪所表征乳液的粒度分布。平均粒径及平均比表面积等参数与乳化条件及乳液的稳定性具有密切的关系。利用这些参数的变化有利于乳液制备工艺条件的优化。     

基于PBM的L-谷氨酸粒度分布控制优化

针对β型L-谷氨酸冷却结晶过程,为获取期望粒度分布,采用特征曲线法（MOCH）来建立关于粒度相关生长率的种群平衡方程（PBE）,然后通过对种群平衡模型（PBM）参数辨识后确定最优过饱和度及控温曲线。由于辨识模型参数的目标函数具有非线性和非凸型性,因而采用少量经济性的批量冷却结晶实验,结合图像分析晶种和产品粒度分布得到的统计数据,拟合模型参数。根据实际要求的结晶过程时间,为达到目标粒度分布,通过优化结晶过程的过饱和度获得最优调温曲线,实现基于恒定过饱和度的晶体生长过程优化控制。实验结果表明通过优化的控温曲线,实现了基于最优过饱和度控制的期望目标粒度分布。     

激光粒度分布仪在陶瓷生产中的应用

从粒度分布的测定方法、测定原理和特点,介绍了BT-9300S激光粒度分布仪在陶瓷生产中的应用。在陶瓷产品生产过程中,快速测量和有效控制粉体的粒度及其分布,对提高产品质量、降低生产成本具有重要意义。     

超细铜粉制备过程中的粒度分布行为研究

考察了不同制备条件对超细铜粉形成过程的影响。结果表明，随着平均停留时间减小，粒度变小，分布变窄；高的进料液浓度或较高温度下形成的粒子发生了“粒级凝聚”和“核级凝聚”。表面活性剂有显著的防凝作用。在适度晶核泛溢情况下，粒径分布符合粒子数平稳理论所预言的分布规律。     

管道流动体系中水合物颗粒粒径分布特性数值模拟

研究管道内水合物颗粒的粒径分布特性对深水流动安全保障具有十分重要的意义。为模拟管道流动体系中水合物颗粒的粒径分布特性,本文首先建立了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,可较好地刻画管内水合物颗粒的流动行为。随后,根据文献中的实验装置建立三维几何模型,利用FLUENT 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,借此模拟水合物颗粒初始粒径分布、水合物体积分数、管内流速和水合物颗粒初始粒径大小对管内水合物颗粒粒径分布类型及分布规律的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好,可为水合物防治技术的发展提供技术支持。     

基于群体平衡理论的管内水合物浆流动特性数值模拟

水合物浆的流动特性对深水油气管道的流动安全保障和水合物法气体储运的工业推广具有重要意义。目前已有的水合物浆液流动特性数值模拟方法存在较多的缺陷及不足,为此本文引入了基于水合物颗粒聚集动力学的群体平衡模型。该模型重点考虑水合物颗粒在流动过程中的碰撞频率、聚并效率、破碎频率及破碎后子颗粒的粒径分布函数,可较好地描述管内水合物颗粒的流动行为。根据文献中的实验装置建立三维几何模型,利用Fluent 14.5软件对上述群体平衡模型和相关固液两相流模型进行联合求解,借此模拟流速及水合物体积分数对水合物浓度分布、水合物颗粒粒径分布和流动压降等水合物浆流动特性的影响。本文模拟结果与文献中相关实验数据吻合良好,可为水合物浆技术的规模应用提供借鉴。     

基于群体平衡理论的水合物聚集动力学模型

水合物颗粒间的聚集是导致油气输送管道堵塞的重要原因,建立聚集模型能更好地进行水合物聚集的防治。首先,假定管道中水合物颗粒粒径连续分布并忽略对流扩散的影响,建立了以群体平衡模型为基本框架的水合物聚集动力学模型。重点考虑水合物的聚集和破碎,该模型的核心主要包括聚集核和破碎核两部分。其中,聚集核包括水合物颗粒间的碰撞频率和碰撞后的聚集效率,破碎核包括水合物颗粒的破碎频率和破碎后子颗粒的粒径分布函数。接着,以前人研究为基础并结合水合物颗粒的自身特性,对模型聚集核和破碎核的计算方法进行了选取和改进。最后,采用计算流体力学方法对模型进行了求解并将求解结果与相关实验数据进行了对比分析。该模型可为管道流动安全保障提供技术支持。     

传质控制下宽分布石膏颗粒群溶解特性

烟气CO₂直接与工业固废磷石膏矿化反应生成碳酸钙与硫酸铵的控速步骤是磷石膏的溶解。在传质控制下,准确表达溶解特性是矿化反应器设计的理论依据。采用种群平衡模型预测传质控制下粒径宽分布石膏颗粒群溶解特性,采用矩积分法和特征线法对模型进行数值求解并与传统的平均粒径模型表达进行对比。结果显示：种群平衡模型反映了粒径分布对溶解速率的影响,计算得到溶解过程中总容积传质系数的变化,与实验结果吻合良好,证实了种群平衡模型预测的可靠性。与之相比,平均粒径模型预测溶解速率值比实验值偏大,由此解释了工业反应器中物料实际停留时间大于模型计算值的原因。     

Drop size correlation and population balance model for an agitated-pulsed solvent extraction column

Agitated-pulsed column (APC) is a newly designed extraction column with excellent mass transfer performance. In this work, Sauter mean drop diameter d₃₂ and drop size distribution was investigated under different operation conditions in a 25 mm diameter APC. The results show that with an increase in pulsation intensity and agitation speed the drop size distribution is narrowed and d₃₂ is decreased significantly. With increasing dispersed-phase velocity, d₃₂ increased and drop size distribution become narrow, while there was no noticeable change with continuous velocity. The cumulative size distribution was found to be predicted well using the Inverse Gaussian function. A new correlation was proposed to predict the experimental d₃₂ data of the APC column used in this study. Furthermore, population balance model was applied to predict the drop size distribution with refitted parameters in the breakage, coalescence kernels functions.     

Formation of monodisperse polyacrylamide particles by dispersion polymerization: particle size and size distribution

Highly monodisperse polyacrylamide microparticles were directly prepared by dispersion polymerization in aqueous alcoholic media initiated by 2,2′‐azobisisobutyronitrile using poly(N‐vinylpyrrolidone) as a steric stabilizer. Monomer conversion was studied dilatometrically and polymer molecular weight was determined viscometrically. The hydrodynamic diameter of polymer particles and its distribution were measured with a dynamic laser light scattering spectrometer. The number of the nuclei produced in the early stage of the polymerization was found to be constant during the remainder of the polymerization. The influences of various polymerization parameters, such as initiator concentration, monomer concentration, stabilizer content, medium polarity, and polymerization temperature on the particle size and size distribution were systematically investigated. Copyright © 2003 Society of Chemical Industry