传质过程

摘要： 液固两相流化床具有液固相接触效率高、传质和传热性能好、颗粒分布均匀等优点,已被广泛应用于众多工业过程中。然而,流化床中与传质过程耦合的颗粒流化的复杂非线性特征及其湍动特性,使得对传质过程特性的研究十分困难。且仅依靠实验观测和理论预测难以揭示多相流相互作用规律,无法获得全面和详细的速度场和浓度场分布情况。近年来,数值模拟的快速发展为深入探索流化床中液固两相流动行为及其与传质过程耦合问题提供了重要的途径。本文对流化床液固两相流动与传质过程模拟方法进行了综述,并对其未来研究趋势进行了展望。借助于计算传质学理论可以更精确地预测局部浓度的分布情况,进而可以深入分析液固两相流化床中的传质过程规律与传质特性,为液固两相流化床的设计和优化提供理论基础。

摘要： 多氯联苯(PCBs)向铁基材料表面传输的过程(即传质过程)是铁基材料降解PCBs的关键途径。腐殖酸(HA)和表面活性剂吐温-80(Tween-80)能够通过改变传质过程来影响PCBs的降解而被广泛关注,但关于两者改变传质过程差异性及其机制的报道较少。通过制备微米镍铁(Ni/Fe)颗粒,探究不同质量浓度HA(10、50、100 mg·L^(-1))和Tween-80[1、25、500倍临界胶束浓度(CMC)]对Ni/Fe降解水溶液中2,2′,4′,4′,5-五氯联苯(PCB-99)的影响,通过体系中PCB-99、HA和Tween-80的固液分配来解析两者改变传质过程的机制与差异。结果表明,HA和Tween-80均抑制Ni/Fe降解PCB-99,降解过程符合准二级动力学模型,HA或Tween-80的质量浓度越高,抑制作用越显著,PCB-99的降解率越低。其中,HA吸附在Ni/Fe表面形成HA层,覆盖反应位点,阻碍PCB-99和水与Ni/Fe接触,导致留在固相上而未被降解的PCB-99占初始加入量的49.48%。相反,Tween-80主要通过增流和增溶作用影响传质过程,Tween-80吸附在Ni/Fe表面,能够降低界面张力,增加PCB-99的流动性,导致传质效率下降;当液相中的Tween-80质量浓度超过CMC时,PCB-99被困在胶束形成的疏水核中,占PCB-99初始加入量的56.01%,难以接触Ni/Fe。该研究可为持久性有机卤代烃的降解提供科学依据。

摘要： 臭氧化技术可以实现对有机污染物的有效去除,同时兼具绿色环保、工艺流程简单等特点而被广泛应用,而臭氧化模型的构建可以实现对污染物减排的有效预测,对于臭氧化处理污水的工程应用意义重大。本文介绍了臭氧化技术的基本原理,并着重综述了臭氧氧化的动力学模型和反应器建模的研究进展。在臭氧氧化模型的建立中,臭氧的传质和反应是两个最重要的因素。本文首先讨论了臭氧的传质过程,并对其气液两相模型进行了阐述。然后针对忽略臭氧传质的液-液或液-固体系,并根据反应机理,分别总结了常规臭氧氧化、均相催化臭氧氧化和非均相催化臭氧氧化的动力学模型。在充分研究了臭氧氧化的动力学模型后,将其应用到具体反应器的建模中,并总结出模型建立的基本假设。最后指出现有模型存在的一些问题并给出相关的建议,提出臭氧化模型构建的出处是优化工业反应器,实现工程应用。

摘要： 天然气管道内表面局部腐蚀缺陷会诱发局部流场突变影响局部腐蚀进程,利用高剪切力的冲刷腐蚀实验装置进行流动状态下的电化学腐蚀在线测试,研究了局部腐蚀深坑对局部腐蚀进程的影响.试样在冲刷腐蚀过程中的界面腐蚀电化学信号通过电化学阻抗谱进行分析,腐蚀产物膜的成分及特征通过扫描电子显微镜(SEM)、能量衍射谱图(EDS)以及X射线衍射(XRD)表征,并结合计算流体力学(CFD)分析了流场参数对腐蚀传质过程的影响.结果表明,表面缺陷会诱导局部位置流场发生变化,增强局部位置的传质作用,缺陷表面腐蚀产物也因此随着流速的变化而呈现不同的微观形态.在较高强度流场下,局部增强的壁面剪切力会剥离部分致密腐蚀产物膜,导致测试表面形成大阴极小阳极的电化学分布,促进局部位置的腐蚀进程,从而加速局部腐蚀发生.

摘要： 华东理工大学化工学院膜科学与工程许振良教授团队,与美国约翰霍普金斯大学、普林斯顿大学等单位合作,开发了一套原子层沉积(ALD)反应器多尺度模型,可用于预测ALD反应器尺度高真空流体流动、传热、传质过程和衬底纳米孔道内薄膜沉积过程.该研究工作以“Numerical simulation of atomic layer deposition for thin deposit formation in a mesoporous sub-strate”为题(DOI:10.1002/aic.17305),以封面形式发表于AIChE Journal,被期刊评为“Top Tier”等级,同时将作为2021年8月Editor's Choice论文在期刊主页宣传一个月.

摘要： 为了使直流电流元模型仿真结果更加接近实际情况,首先建立了螺旋桨圆盘等效模型;然后,结合电化学及流体力学相关理论,从流动腐蚀角度对舰船在海水中的腐蚀电流密度进行分析,并基于Navier-Stokes方程得出了圆盘表面氧气的传质过程控制下的极限腐蚀电流强度,建立了腐蚀电流元模型求解三层介质中的静电场;最后,进行了实验验证.结果表明:螺旋桨转速的增加会导致静电场幅值增加,且电场幅值的变化与测量点及船壳破损的位置有关,实际腐蚀过程中边缘效应的影响不可忽略.

摘要： 针对选择性催化还原技术(SCR)存在装置大、运行费用高、催化剂中毒失活等问题,将平均孔径为100 nm的Al2O3陶瓷膜进行疏水改性并组装成膜接触器,以NaClO2水溶液为吸收液,开展陶瓷膜接触器在烟气脱硝领域的应用研究.考察了陶瓷膜接触器在化学吸收脱硝中的稳定性,以及气体流量、吸收液浓度、吸收液流量、吸收液pH等因素对NO脱除率和传质通量的影响,基于阻力串联模型,建立总传质系数方程.研究表明,陶瓷膜接触器在连续600 min运行过程中,NO的脱除效率及传质通量分别稳定在99％和0.038 mol·m-2·h-1左右.进气流量的增加会促进NO的吸收,吸收液pH=3时具有最高的氧化吸收性能,同时提高吸收液的浓度会增强NO的脱除效果.NO的传质过程同时受气、液、膜三相阻力控制,传质阻力分析结果表明,可以通过增加气体流速减小气相阻力,增加吸收液浓度同时降低pH减小液相阻力.本研究在烟气脱硝领域具有良好的应用前景.

摘要： 氢氧化镁被认为是燃煤电厂和生物质气脱碳的潜在溶剂.本文描述了浆态床鼓泡反应器中CO2-H2O-Mg(OH)2体系的化学作用和传质机理,建立了可靠的计算模型.利用实验方法和软件辅助仿真,得到了总传质系数和单位体积表面积.结果表明:Mg(OH)2浆体吸收CO2的传质过程主要是液膜控制过程,其中浆液浓度和反应温度是影响气泡塔反应器体积传质系数和液相传质系数的主要因素.高浓度的二氧化碳对其吸收有不利影响,因其导致MgCO3·3H2O晶体快速沉积在未反应的Mg(OH)2颗粒表面,降低了氢氧化镁的利用率.同时,高CO32–离子浓度限制了MgCO3的溶解,使其不能持续吸收CO2.建议二氧化碳捕集系统的反应条件为氢氧化镁溶液浓度0.05 mol/L,二氧化碳体积浓度15％,反应温度35°C.%Magnesium hydroxide (Mg(OH)2) has been considered as a potential solvent for CO2 removal of coal-fired power plant and biomass gas. The chemistry action and mass to transfer mechanism of CO2-H2O-Mg(OH)2 system in a slurry bubble column reactor was described, and a reliable computational model was developed. The overall mass transfer coefficient and surface area per unit volume were obtained using experimental approach and simulation with software assistance. The results show that the mass transfer process of CO2 absorbed by Mg(OH)2 slurry is mainly liquid-controlled, and slurry concentration and temperature are main contributory factors of volumetric mass transfer coefficient and liquid side mass transfer coefficient. High concentration of CO2 has an adverse effect on its absorption because it leads to the fast deposition of MgCO3·3H2O crystals on the surfaces of unreacted Mg(OH)2 particles, reducing the utilization ratio of magnesium hydroxide. Meanwhile, high CO32– ion concentration limits the dissolution of MgCO3 to absorb CO2 continually. Concentration of 0.05 mol/L Mg(OH)2, 15％ vol CO2 gas and operation temperature at 35 °C are recommended for this CO2 capture system.

摘要： 目前高等教育中较为关注的课题之一就是对专业基础课新型教学模式和教学结构的探索.嵌入式创新基础素质培养是新兴的教学模式之一.天津大学化学工程专业基础课全英文课程传质过程教学中成功应用了嵌入式创新基础素质培养教学模式,并以辅助自学为实施载体,取得了良好效果.本文对嵌入创新基础素质培养的模式和实施情况进行了分析,以期为国内高等教育教学模式的改革提供思路和参考.

摘要： 传统的Fick定律基于浓度梯度推动作用并不能够有效的描述多组分系统在传质过程中所产生的传质障碍、逆向传质等交互作用现象，而Maxwell-Stefan模型基于化学势推动作用并涵盖了体扩散、努森扩散、粘性流和表面扩散等传质形式，能够定量分析多组分系统的传质过程。本文基于Maxwell-Stefan模型对CH4/Ar/H2混合气体在单个直孔道内的纯扩散过程和C2H6/C3H8/N2混合气体在活性炭上的吸附扩散过程进行了模拟，定量的描述和分析了多组分系统中不同组分之间在传质过程中的交互作用，并将C2H6/C3H8/N2混合气体在活性炭上传质过程的模拟结果与文献中的实验结果进行了对比，得出的结论对研究和设计多组分系统在多孔介质内部的传质过程具有一定的理论和实际意义。

摘要： 纳米流体是流体与纳米粒子以一定比例混合而成的胶体悬浮物,近年来用于强化传热和传质过程.本文选用单相方法来研究纳米流体流动状态下的流动与传质特征,该方法将液-固两相悬浮液视作一种均匀的混合介质,假定液相和固相处于热平衡状态且具有相同的速度.随着计算机技术的发展,格子Boltzmann方法的出现和发展,为这一问题的模拟研究提供了一条新的路径.本文采用格子Boltzmann 方法模拟了罗丹明B在粒子体积份额0.1%的水基纳米Cu 纳米流体中的扩散情况,模拟结果与文献实验结果吻合良好,从而证明了该方法的正确性、有效性.并以水作为研究物系,采用格子Boltzmann 方法,对不加入和加入纳米颗粒的条件下罗丹明B在水中的扩散与对流过程进行了模拟;考察了Cu 纳米粒子的加入量对传质的影响.模拟结果表明,在一定的浓度范围内,随着加入量增大,传质系数和增强因子也随之增大.定义两种情况下传质系数的比值为传质增强因子F,对比两种情况下F的值表明,添加纳米颗粒可以明显强化流体的传质过程.

摘要： 对比了活性碳、γ-Al2O3、ZrO2粉、α-AlO3和刚玉等5种埋粉对热脱脂中低分子量粘结剂脱除速率及传质过程的影响。结果表明比表面积高的活性碳和γ-Al2O3对脱脂的促进作用可以保持低分子量粘结剂脱除的整个过程，而低比表面积的刚玉粉、α-Al2O3粉、ZrO2粉则只在起始阶段起作用。空气气氛和低比表面积埋粉的热脱脂过程可以用扩散传质方程描述，而高比表面积埋粉对传质的促进作用体现在液相抽吸和气体吸附两个方面，气体吸附作用不能在扩散方程中得到体现。

摘要： 鉴于微反应器体积小、两相流形均匀可控等优点，超声微反应器能有效调控声场和气泡场、实现均匀可控的声化学过程。将超声微反应器应用于气液传质、液液混合强化以及固体堵塞物的清除，都产生了显著的强化效果。可以预见，超声微反应器对于液液两相分散、各种声化学反应过程也会有明显的促进作用。

摘要： 被动式直接甲醇燃料电池中,传质过程的驱动力有浮升力、表面张力、电化学反应源项压力和毛细作用力等.对一块已经完成设计的电池来说,易于调节且意义重要的参数包括溶液浓度、运行温度及放置倾角等.本文主要研究了甲醇溶液浓度和放置倾角对电池性能的影响.实验结果表明,溶液浓度对燃料电池性能影响较大,而电池倾角的影响较小.当甲醇溶液的浓度为7mol/m3时,电池性能最好.电池在两个倾角范围内表现出了不同的规律.

摘要： 电化学高级氧化技术以没有二次污染,易于控制等优点越来越受到人们的关注。由于废水处理往往涉及到稀溶液,污染物含量小,废水电导率低,其电催化氧化过程的两种方式进行都包括电化学反应和传质过程.因此,电化学反应器的流体力学和物质传递规律是有机污染物电化学氧化降解反应实现工业化的过程中的过程优化及反应器优化的基本问题。滤压式电化学反应器以其结构紧凑、时空产率高、槽压低等优点在电化学工业中被普遍采用。尤其是随着近年来扩张阳极、多孔电极的开发和利用,人们开始重视传统的滤压式电解槽,因为这些电极可改善滤压式电解槽的传质性能。本文研究了电极形状和进出口位置对滤压式电解槽传质性能以及电解槽内部的流体动力学性能，说明了网状电极的湍流促进作用，阐述了电解液进出口位置对电解槽内流动性能的显著影响，并利用计算流体力学的方法研究电解槽内部的流动状况，对流动模型进行验证。不仅从时间方面，更重要的是从空间角度对滤压式电化学反应器的传质和流体动力学性能进行了研究。

摘要： 利用动态接触角分析仪FT200,观测并捕获了甲苯-丙酮-水和水-丙酮-环己醇体系在溶质丙酮由静止液滴向周围连续相传质时引起的界面对流现象,测定了这两种体系界面张力随溶质浓度的变化,发现水-丙酮-环己醇体系界面对流比甲苯-丙酮-水体系剧烈。在甲苯-丙酮-水体系中加入离子表面活性剂SDS和非离子表面活性剂TritonX100,测定了甲苯-水体系界面张力随表面活性剂浓度的变化情况,并记录了不同表面活性剂含量下的界面现象,结果表明两种表面活性剂均阻碍了界面对流。随表面活性剂浓度的增加,抑制界面对流的能力增强,TritonX100的抑制作用大于SDS。实验结果有助于认识液液萃取体系中相间传质的规律,为深入认识传质过程的机理提供了基础数据。

摘要： 质子交换膜燃料电池是一个非线性、强耦合的复杂动态系统,其工作原理涉及众多学科,包括流体动力学、热力学、电化学、材料学等.因此,借助数学模型分析电池内部的传质、传热和电化学反应过程具有十分重要的意义.常见的质子交换膜燃料电池模型可分为:机理模型、经验模型、等效电路模型以及其他模型.重点从建模角度,对质子交换膜燃料电池的建模方法进行深入分析,旨在剖析各种建模方法的基本特性及其优缺点.

摘要： 质子交换膜燃料电池是一个非线性、强耦合的复杂动态系统,其工作原理涉及众多学科,包括流体动力学、热力学、电化学、材料学等.因此,借助数学模型分析电池内部的传质、传热和电化学反应过程具有十分重要的意义.常见的质子交换膜燃料电池模型可分为:机理模型、经验模型、等效电路模型以及其他模型.重点从建模角度,对质子交换膜燃料电池的建模方法进行深入分析,旨在剖析各种建模方法的基本特性及其优缺点.

摘要： 质子交换膜燃料电池是一个非线性、强耦合的复杂动态系统,其工作原理涉及众多学科,包括流体动力学、热力学、电化学、材料学等.因此,借助数学模型分析电池内部的传质、传热和电化学反应过程具有十分重要的意义.常见的质子交换膜燃料电池模型可分为:机理模型、经验模型、等效电路模型以及其他模型.重点从建模角度,对质子交换膜燃料电池的建模方法进行深入分析,旨在剖析各种建模方法的基本特性及其优缺点.

摘要： 本发明涉及一种多阶梯环散装填料，属炼油、石化、化工、轻工以及环保工业的气液、液液传质分离设备技术领域。填料成四层阶梯，其中第一阶梯和第四阶梯由一个半环鞍组成，第二阶梯和第三阶梯分别由两个半环鞍组成，两个半环鞍分别位于由第一连接边和第二连接边形成的平面的两侧，在填料环的中央交错，形成X形结构，支撑于环体中央。本发明提出的多阶梯环散装填料的优点是：四层阶梯的两端连接在一起，增加了填料本身的强度，又能增加填料的比表面积和喷淋点，以提高生产能力和传质效率。第二阶梯和第三阶梯通过中间的连接片相互连接，支撑于环体中央，使气液可均匀分布。第二阶梯和第三阶梯在填料中央相互交错，有效解决了填料之间的互相套叠问题。

摘要： 本发明涉及一种用于物料交换塔(27)的横流基板，在物料交换塔(27)中气体与液体逆流引导，其中横流基板(1)具有用于气体的通孔(3)和至少两个降液管(5)，其中降液管(5)延伸超出横流基板(1)的上侧，并在每个降液管(5)的下方设置有收集槽(13)。降液管(5)伸入收集槽(13)中，收集槽(13)的最小水平横截面面积比降液管(5)在出口处的水平横截面面积大1.2至4倍，并且收集槽(13)具有带有溢流装置(19)的圆周壁(15)。本发明还涉及包括所述横流基板的物料交换塔，以及所述物料交换塔的用途。

摘要： 本发明公开了一种强化臭氧传质和氧化过程的水处理装置和方法，该装置包括臭氧发生器、进液储罐、反应器和废液储罐，利用该装置可极大强化臭氧气液传质效率，并实现氧化过程中固体催化剂的高效利用。故该装置能有效强化臭氧传质及非均相臭氧氧化过程，在多领域具有广泛的应用前景。

摘要： 本发明为一种强化炼化废水生化混合传质反应过程的内构件，包括桶体及布水布气结构，其特征布水布气内构件主要包括传动内构件、传质内构件。传动内构件由水力提升装置、中心循环筒、布水器组成，传质内构件由辅助筒体和压力空气释放器组成。该内构件可以实现气‑液‑固高强度混合，具有混合均匀、传质速率快和溶氧效率高的特点，还可以调整回流循环水的半径，显著强化生化反应的混合和传质效果，缩短水力停留时间，可用于深水生化装置，减小生化装置占地面积。

摘要： 本发明为一种强化炼化废水生化混合传质反应过程的内构件，包括桶体及布水布气结构，其特征布水布气内构件主要包括传动内构件、传质内构件。传动内构件由水力提升装置、中心循环筒、布水器组成，传质内构件由辅助筒体和压力空气释放器组成。该内构件可以实现气‑液‑固高强度混合，具有混合均匀、传质速率快和溶氧效率高的特点，还可以调整回流循环水的半径，显著强化生化反应的混合和传质效果，缩短水力停留时间，可用于深水生化装置，减小生化装置占地面积。

摘要： 本发明涉及废水处理技术领域，具体涉及一种流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的测量方法及装置。通过对微生物聚集体反应区进行压力调控，模拟微生物聚集体流化过程中流化颗粒运动因高度差引发的周期性静压波动，为微生物聚集体中微观传质行为及生化反应过程提供近似环境，可定量解析流化状态对微生物聚集体微观传质及生化反应过程的影响。本发明方法可以有效量化研究微生物聚集体中分子扩散与对流扩散等微观传质行为及生化反应过程。

摘要： 本实用新型公开了一种提高焦糖香型呋喃酮合成过程传质传热的设备，包括搅拌装置，所述搅拌装置设置于箱盖下端，能够在进行呋喃酮合成时提高其反应效率。该提高焦糖香型呋喃酮合成过程传质传热的设备设置有搅拌装置，当转轴转动时会同时带动侧表面的搅拌杆对反应仓内部的固体催化剂与液体原料进行搅拌，同时下搅拌座会同时被转轴带动旋转，此时下搅拌座底面铰接的拨动杆会由于离心力从而向上抬起，对底部的固体催化剂进行拨动，而当拨动杆将要抬起至最高位置时拨动杆表面的磁铁会由于与磁块之间接触面极性相同，从而被磁块的反作用力重新向下推回，进而实现往复的拨动，提高本装置传质传热效果。

摘要： 本发明提供一种轴向偏心射流鼓泡反应器及其应用和强化传质过程的方法。该反应器包括反应器本体、液相物料引入部件和气相物料引入部件，反应器本体上设有气液出流口；液相物料引入部件设于轴向偏心位置；液相物料引入部件中第二管路的内壁上设有旋流器，旋流器的旋流强度S为0.2～1.9。该反应器可应用于对苯二甲酸的合成、烯烃氢甲酰化反应和羰基合成。该方法采用该反应器，包括如下步骤：将液相物流经液相物料引入部件进行喷射；将气相物流经气相物料引入部件进行喷射；液相物流与气相物流相接触，经气液出流口排出。本发明大幅提高偏心射流反应器内的均匀传质、传热、传动过程，为反应器内的化学反应提供有利的反应场所。

摘要： 一种测量蒸发传质过程流动与传质特性的测试装置，属于蒸发测量测试技术领域，由装置外壳，设置在装置外壳内部的激光光源、反射镜、扩束镜、分光镜、旋转载物台和高速CCD组成；通过本实用新型可实现耦合基于示踪粒子法及激光干涉法的可视化观测，可同步观测蒸发过程中视场内的液体工质的流动特性及表面传质特性，为研究液体表面传质过程与内部流动过程的相互影响提供了可行方法和装置。

摘要： 本实用新型公开了一种萃取传质及外场改善传质过程的反应器，其特征在于：所述反应器主要由反应池体、重相搅拌室、轻相搅拌室及重相、轻相搅拌装置组成；所述重相搅拌室和轻相搅拌室位于所述反应池体两端时组成逆流反应器，或者所述重相搅拌室和轻相搅拌室处于反应池体同侧时组成顺流反应器；所述重相搅拌装置位于所述重相搅拌室内，所述轻相搅拌装置位于所述轻相搅拌室内；所述反应池体内设置与所述重相搅拌室相连接的重相导流板、与所述轻相搅拌室相连接的轻相导流板及位于二者之间的安装在反应池侧壁上的界面板。本实用新型中的轻、重相搅拌室与反应池体分体连接，既可保证反应池中两相界面稳定，又避免引入外循环设备，使得反应器设计简单、紧凑。