摘要：依据耦合强化思路,提出了利用水力喷射-空气旋流模式强化高浓度氨氮废水的脱除过程,研发出一种水力喷射-空气旋流器(WSA)。WSA作为一种典型的气液传质设备,其内部流体的湍动行为分布研究对反应器的设计与优化尤为重要。为此,利用雷诺应力模型(RSM)描述反应器内复杂的气液旋转流动、局部回流及具有速度方向各异性的湍流行为。针对反应器内的多相流动,采用VOF模型计算气液两相流动中相交界面的变化规律。最后,基于模拟计算结果,分析水力喷射-空气旋流器内湍动能分布规律。结果表明:溢流管底部下轴向位置上湍动能分布具有相似性,呈两边高中间低的不对称鞍形。溢流管区域内的湍流从时均流中获得的能量较多,时均流在该区域的能量损失于湍流的量较大,特别是在溢流管轴向向下段区域。

摘要：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。

摘要：对水力喷射空气旋流器（WSA）的中心排气管直径De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De和S对WSA脱氨传质系数KLa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pη,讨论了De和S的设计取值。研究表明,当De增大时,KLa和气相压降均随之降低,较小De的WSA具有较高的气液传质性能,但气相压降比较大,而KLa和气相压降均随S增大而增大。综合能效关系表明,随着De的增大Pη增大,随着S的增大Pη出现先增大后降低的趋势,WSA设计中De与WSA直径D之比De/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。

摘要：研究了采用一种自行设计的动-静耦合搅拌系统强化铬铁矿加压氧化浸出过程中的气-液-固三相传质以提高浸出效率,考察了各因素对铬铁矿中铬、铝浸出的影响,分析了铬铁矿液相氧化浸出动力学。结果表明:在铬铁矿粒度小于58μm、搅拌速度800 r/min、氧分压2.4 MPa、氢氧化钠质量分数60%、碱矿质量比4/1、反应温度240℃、反应时间240 min条件下,铬、铝浸出率均大于97%;浸出过程受界面化学反应控制,铬、铝浸出反应表观活化能分别为34.36、30.69 kJ/mol。

摘要：以萘醌含铬废液为原料,乙醇为还原剂,采用合理的实验设计和响应面法优化获得乙醇还原萘醌含铬废液的最佳工艺条件,并从还原溶液中回收三价铬制备氧化铬绿。研究了不同单因素对还原萘醌含铬废液的影响,通过中心合成实验设计及响应曲面分析法对还原过程进行优化,对最佳还原条件下的溶液进行了氧化铬绿的制备,并对所得产品进行了X射线衍射(XRD)和粒度分析。实验结果表明:温度对乙醇用量低于5时的影响比乙醇用量高于5时更明显。在转速100 r/min,反应温度82℃,反应时间33 min,乙醇用量(摩尔比)为理论用量的10.5倍最佳优化工艺条件下,铬还原率可达99.36%。XRD分析结果证实了制备的产品为氧化铬绿。粒度分析显示了制备的氧化铬绿粒径集中在0.1—5μm,更利于颜料应用。

摘要：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。

摘要：搅拌反应器内普遍存在混合隔离区,是实现高效混合的一大障碍。流场耦合诱发流体的混沌现象,可减少混合隔离区,提高流体混合效率。结合Matlab软件,探究偏心空气射流-单层刚柔组合桨体系的混合行为演变规律,对比分析了不同偏心率下桨叶类型、桨叶离底高度、空气射流量以及转速对流体混沌混合的影响。结果表明,刚柔组合桨通过其自身刚-柔-流的多体运动与偏心空气射流的流场耦合,破坏了流体混合过程中出现的对称性流场,使更多的流体进入混沌状态。刚-柔组合桨(RF-RDT、RF-IRDT)比刚性桨(RDT、IRDT)的LLE值大,其中RF-RDT相比于其他3种类型的搅拌桨(IRDT、RDT、RF-IRDT),其LLE值分别提高了约42.8%,27.0%、6.9%;空气射流的偏心率等于0.6时,其最大LLE值相比于其他偏心率(0.8、0.4、0.2、0),依次提高了6.5%、2.4%、17.6%、25.1%。该研究结果可为刚柔组合桨的优化设计提供理论依据。

摘要：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。