规则结构生物膜滴滤塔可视化实验研究

本文通过可视化实验,研究了规则多孔结构生物膜滴滤塔的两相流动阻力特性以及气体流量、液体流量、污染物进口浓度等参数对填料塔净化效率的影响,获得了填料塔内孔隙率沿塔高方向的变化规律。实验结果表明:随着气体流量和液体流量的增加以及废气中甲苯浓度的增加,滴滤塔净化效率降低;滴滤塔内液体分布不匀导致生物膜生长不均匀。     

生物膜滴滤床内温度分布特性实验研究

对生物膜滴滤塔填料床内温度分布特性进行了实验研究,获得了循环液流量、气体流量以及进口甲苯浓度对填料床内温度分布的影响规律。实验结果表明:填料床内温度沿循环液流动方向逐渐升高,表明生物降解代谢反应属于放热反应;在逆流操作系统中,填料床下部碳源丰富,填料床下部的温升明显大于上部的温升;随着循环液流量的增大,填料床内沿流动方向上的温升越小;液体流量较大时,填料床内温升随着气体流量的增大而减小;滴滤塔进口甲苯浓度越大, 填料床内温升越大。     

有机废气处理生物膜滴滤塔操作方式研究

通过对生物膜滴滤塔降解VOC数学模型进行的因次分析,分析了操作方式对生物膜滴滤塔降解性能的影响,并通过实验研究获得了操作方式对滴滤塔降解低浓度甲苯废气的净化性能、填料床内温度分布以及气体进出口温差的影响规律。实验结果表明:相比顺流操作而言,逆流操作时系统的净化效率高,气体进出口温差大;操作方式的不同直接导致了塔内温度分布的改变,在顺流操作时塔上部温升迅速,底部温升平缓;而逆流操作时塔下部温升迅速,顶部温升较小。     

规则结构多孔填料塔两相流动特性实验研究

本文以空气和水为工质,对规则结构多孔填料塔的气-液逆向流动特性进行了可视化实验,研究了填料塔内气一液两相流动规律.实验结果表明:当液体流量一定时,随着气体流量的增加,压力损失增大;当气体流量一定时,随着液体流量的增加,气相压力损失增加.根据实验结果提出了采用水力雷诺数、韦伯数和无量纲流动参数的填料塔内气-液两相流动阻力系数实验关联式.     

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在自行设计与建造的液态锂铅合金鼓泡器实验系统上,开展了气-液接触法提取液态锂铅合金中的氢。实验结果表明,氦气比氩气更适合作填料塔的载带气;塔温越高,塔出口端氢含量越大;载气流速对出口端氢含量的影响呈锯齿状,无明显规律。实验结果虽然与文献数据有差别,但可以认为采用气-液接触法提取液态锂铅中的氢同位素是可行的,提取效率是随液态锂铅在填料塔中滞留的时间增长而增大的。     

膜生物反应器内生化反应过程的格子Boltzmann模拟

采用介观尺度的格子Boltzmann数值算法研究平板式膜生物反应器内生物膜结构对生化反应及流动传输的影响.利用四参数随机生成法重构不同多孔结构的生物膜,计算中耦合多块模型获得局部详细信息且提高计算效率.结果表明：生物膜结构稳定条件下,孔隙率增大有利于主流区与生物膜内的物质传输,可以提高底物降解效率;孔隙率一定条件下,改变生物膜的孔隙结构分布可以加强传质,强化生化反应过程,提高底物降解效率.     

气液滑动弧等离子体降解高浓度有机废水的研究

采用气液滑动弧放电非平衡等离子体进行降解高浓度苯酚模拟废水(初始浓度为872 mg／L)的研究。实验研究表明:由于液滴的存在改变了电极间的介电常数和局部电场,气液滑动弧放电的电压波形比纯气流滑动弧放电更加不规则,起弧电压更低;采用氧气作为载气能提高苯酚的降解效果,最后TOC值为44 mg／L;增大气液混合比,相应的加强了废水的雾化效果,增大水气接触表面积,进而提高了苯酚的降解效果;在尾气中检测到CO2的存在,最高浓度达到35357 mg/m3。     

底物传输对光纤束生物膜反应器产氢影响

本文以沼泽红假单胞菌为产氢菌种,实验研究了水力停留时间和进口底物浓度对光纤束生物膜反应器产氢特性的影响。实验结果表明,反应器的产氢速率和光能转化效率均随水力停留时间和进口底物浓度的增大而先升后降;葡萄糖降解效率随水力停留时间的增大而递增,随进口底物浓度增加而先增后减。在进口底物浓度为50 mmol/L,水力停留时间为12 h时,反应器最大产氢速率和光能转化效率分别为12.1mmol/(m~2·h)和23.3%,葡萄糖降解效率为80.2%。     

固定化光合细菌光生物制氢填充床产氢特性研究

实验研究了凝胶材料制备的光合细菌包埋颗粒构成的光生物制氢填充床在连续操作条件下底物浓度、光照强度以及进口流量等参数影响下的产氢和降解有机物的性能.实验结果表明:填充床产氢速率和底物降解速率随进口葡萄糖浓度的增加而增大,且达到最佳的进口底物浓度后填充床产氢和底物降解速率呈下降趋势,表明光合细菌代谢底物为产氢提供还原力氢;光照强度低于光能饱和度时,随着光照强度的增大,产氢速率和底物降解速率呈递增趋势,光照强度超过光能饱和度则对填充床光合产氢和底物消耗产生明显抑制作用;进口流量较低时,随进口流量的增大,填充床产氢和底物降解速率明显增大,进口流量较高时,填充床产氢和底物降解速率趋于相对稳定.     

简体长度对旋风分离器内流场影响的数值模拟

采用RSM(雷诺应力模型)对旋风分离器内气相流场进行了数值模拟,计算得到不同筒体长度旋风分离器内流场的流动特性,结果表明分离器内的切向速度随着筒体长度的减小而增大;气体旋转运动的强度越强,分离效率越高.但筒体长度过短时,湍动能在内外涡分界面处有较大波动,使分离效率降低;当进口气速一定时,旋风分离器的压降随着筒体长度的增加而降低.     

随机填充增殖剂球床内载气流动特性数值模拟

固态氚增殖包层是聚变堆及聚变-裂变混合堆产氚包层的重要候选结构之一,其球床通道内载气流动特性将影响氚提取效率。利用离散元方法(DEM)生成随机填充增殖剂球床,通过径向孔隙率分布验证其合理性,计算流体力学(CFD)模拟计算其通道内气体流场特征。模拟得到:球床内吹扫氦气流速随孔隙率波动并随入口流速增大而均匀增大,通道内氦气流向及流速变化显著,Blake-Kozeny方程可良好预测该随机填充球床通道压降。     

蓄冷球堆积床动态充冷性能模拟

根据蓄冷球和载冷剂之间的能量平衡,建立了蓄冷球堆积床充冷过程的数理模型。该模型考虑了载冷剂与蓄冷球之间的换热系数变化、载冷剂的导热、相变蓄冷材料的过冷度以及蓄冷球堆积床热损失的影响。采用数值计算方法模拟了蓄冷球堆积床的充冷过程,讨论了载冷剂入口温度、初始温度和流速对充冷过程蓄冷材料温度、载冷剂温度和蓄冰率的影响。     

流化床燃烧超低浓度煤层气的轴向气体分布

超低浓度煤层气由于甲烷含量低、浓度变化大而较难加以利用。采用实验和数值模拟的方法,研究了超低浓度煤层气在流化床中燃烧特性,得到燃烧产物的轴向分布规律,分析了进气浓度、床层温度、流化风速等因素对甲烷浓度轴向分布的影响。研究结果表明:随着床层高度的增加,无量纲甲烷浓度逐渐减小,在床层表面达到最小值,然后突然增加,随后达到稳定。实验范围内,CO浓度均小于20mL/m~3减小进气浓度、增加床层温度、降低流化风速部会使相同床层高度处的无量纲甲烷浓度减小。燃烧反应主要发生在密相区,随着进气浓度的减小、床层温度的增加、流化风速的降低,反应区域逐渐向床层下部移动。     

蓄冷球堆积床动态放冷性能研究

根据蓄冷球和载冷剂之间的能量平衡,并考虑载冷剂与蓄冷球之间的换热系数变化、载冷剂的导热、蓄冷球堆积床热损失的影响,建立了蓄冷球堆积床放冷过程的数理模型。采用数值计算方法模拟了蓄冷球堆积床的放冷过程,并讨论载冷剂流速、载冷剂入口温度以及堆积床孔隙率对放冷过程中载冷剂出口温度和放冷量的影响。     

600 MW超临界CFB锅炉旋风分离器布置的数值模拟

旋风分离器是CFB锅炉的核心部件之一.本文以FLUENT商业软件为工具,运用数值模拟方法,对600 MW超临界CFB锅炉的六个旋风分离器的布置方式(旋风分离器的入口烟道相对于炉膛的位置及角度)进行了研究,分析了四种不同布置方式下的速度场、颗粒浓度分布及烟气流量在六个旋风分离器的入口烟道之间的分配情况,通过对比分析得到比较理想的布置方案,为600 MW超临界CFB锅炉的设计提供依据.     

固态氚增殖包层中球床堆积性能研究

基于球床堆积实验和离散元数值模拟对包层中球床的堆积性能做了初步研究。圆柱形一元(单尺寸颗粒)球床的堆积性能的结果显示随着球床直径与颗粒直径比的增大,球床的平均堆积因子逐渐增高,实验与模拟结果一致;采用二元颗粒(双尺寸颗粒)、提高颗粒粒度比可以显著提高球床的堆积因子,二元球床的堆积因子随着大颗粒体积分数的增加先增加后减小,在大颗粒体积分数约为60%~80%时达到最大。优化了二元球床的填充工艺,最终二元球床的堆积因子基本达到0.8,但球床的均匀性欠佳。     

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The packing behaviors of pebble bed in blanket were investigated by packing experiment and discrete element modeling. The packing behaviors of cylinder mono-sized pebble beds show that the average packing factor is gradually increased with increase of the diameter ratio of the bed to pebbles. The experimental and simulated results of cylinder mono-sized pebble beds are in good agreement. Using binary-sized pebble packing and increasing the size ratio of binary pebbles can increase the packing factor of pebble bed, significantly. For binary-sized pebble bed, the average packing factor increases first and then decreases with the increase of the large pebble volume fraction. The maximum value is achieved when the larger pebble volume fraction is about 60%~80%. By optimizing the filling process of the pebble bed, the packing factor of the binary-sized pebble bed has reached 0.8, but the uniformity of the binary-sized bed is poor.