停留时间分布

摘要： 冷渣机是燃煤循环流化床锅炉(circulating fluidizedbed boiler,CFB)的重要辅机。为了进一步分析颗粒物料运动物质平衡和热交换平衡之间的关系,研究一种具有六棱柱结构冷渣管滚筒冷渣机中颗粒物料在滚筒内的停留时间及其分布,引入颗粒轨道模型,通过分析单个颗粒的轴向位移来建立物料的平均停留时间(mean residence time,MRT)数学模型,并与实验数据进行对比验证;同时,对实验结果进行分析,得到物料的停留时间分布函数。结果表明,MRT总体上与转速和安装倾角呈反比;降低转速使停留时间概率峰值减小,但会使方差成倍增长并扩大其分布范围,使冷渣机出料更加分散。

摘要： 根据钢厂40 t六流重轨钢中间包的结构和工艺参数,通过Ansys Fluent软件数值模拟的方式,研究了其流场、温度场及RTD(停留时间分布)曲线。研究发现,原中间包流场及温度场分布不合理,各流一致性较差。通过正交试验,确定了挡墙开孔底部仰角10°、中部仰角10°、开孔上移0 mm的优化方案。模拟结果表明,通过优化设计,提高了中间包的整体流场速度,大幅降低了钢水的平均停留时间标准差,最低温度提高了14.2 K,各流水口温差缩小了1.77 K,各流一致性显著增强。40 t中间包U75V重轨钢的生产应用结果表明,优化后最远端水口(3号水口)平均停留时间由原687.1 s降至575.5 s,各流温差由2.05 K降至0.28 K,改善显著。

摘要： 建立了不同长径比的千吨级工业多重高速射流燃烧反应器三维物理模型,结合可实现k-ε湍流模型、有限速率/涡耗散模型、涡耗散概念化学反应模型、Discrete Ordinate辐射模型、欧拉-拉格朗日离散相模型、氢气19步详细反应机理与空气龄自定义函数对燃烧反应器内燃烧情况进行了多尺度数值模拟。结果表明,随着燃烧反应器长径比的减小,反应器内温度与速度的衰减程度加剧,反应炉内气体到达出口的时间延长,反应器内涡流现象加重;当注入10~40 nm的纳米二氧化硅颗粒时,颗粒在反应器内部的返混程度加剧,停留时间显著延长。上述模拟结果可为工业设计燃烧反应器的几何结构建立理论基础,同时为气相燃烧法制备纳米材料的合成过程提供参考。

摘要： 针对连续流动反应器中返混测定操作复杂、数据记录处理不便的问题,设计一种基于LabVIEW的全自动流动返混实验系统。该系统可以测定多釜反应器、单釜反应器和管式反应器的停留时间分布,并对其流动返混程度进行数学评价。实验结果表明,该系统的自动测试和数据处理功能方便了实验人员快速评价反应器,并对其优化设计。

摘要： 用于含能化合物制备的连续釜式反应器通常安装有螺旋盘管,釜内流动情况复杂。研究搭建了一套含螺旋盘管的连续搅拌釜装置,对四斜叶桨(PBT)、推进桨(PRO)和翼型桨(CBY)作用下连续搅拌釜的停留时间分布进行了测定,并考察了桨型、进料流量、搅拌转速、表观气速等因素对无因次方差的影响,同时考察了对有气体产生的体系在含盘管的连续搅拌釜中多级混合模型的适用性。研究结果表明:多级混合模型基本适用于对含盘管连续搅拌釜式反应器的非理想流动的描述,可用于含盘管连续搅拌釜式反应器的优化设计。当其他条件相同,随着搅拌转速、表观气速的增大,含盘管的连续搅拌釜的无因次方差逐渐增大。对于强放热反应,推荐使用四斜叶桨或推进桨,可以较好地增强釜内物料的混合。

摘要： 停留时间分布理论是化学反应工程课程教学中的重要内容之一,用于刻画实际反应器的非理想流动特性。相对于理想反应器的内容,停留时间分布概念抽象,学生理解和掌握难度较大。在教学过程中,我们引入流体力学数值模拟方法,使用COMSOL软件实现反应器内流体流动的瞬态模拟,通过数值实验演示阶跃式和脉冲式示踪剂注入的停留时间分布测量过程,并在反应器出口统计示踪剂浓度随时间的变化,从而计算出反应器的停留时间分布函数。此教学案例可使学生直观理解停留时间分布的概念,深入理解流体流动的模型基础,学习使用功能强大的COMSOL软件,为之后的科研和学习打下基础。

摘要： 采用基于GPU(graphics processing unit)大规模并行的粗粒化CFD-DEM(computational fluid dynamics-discrete element method)方法,耦合多分散、非球形颗粒曳力模型,对连续操作的三维流化床进行了长时间颗粒停留时间模拟.通过对不同尺寸(长度)流化床的模拟发现不同粒径颗粒平均停留时间(mean residence time,MRT)与流化床长度呈线性关系,该关系可以用来预测更大尺寸流化床内的颗粒停留时间.随着流化床长度的增加,不同粒径颗粒MRT的差异变大,说明流化床长度的增加对不同尺寸颗粒的停留时间具有一定的调控能力.

摘要： 采用冷态研究和高温反应相结合的方法,探究了气-固反应过程中返混对反应特性和动力学的影响.首先利用脉冲示踪法考察微型流化床内的气体停留时间分布规律和气体返混特性,揭示床内径D、表观气速Ug、介质颗粒粒径dp对床内气体返混程度的影响,并分析气体流动偏离平推流的程度,得到其最大程度接近平推流的操作范围.进而,选取活性焦燃烧这一典型气-固反应,分析微型流化床反应分析仪中不同程度的返混状态下等温燃烧的反应行为和活化能演变,再现了D、Ug、dp对反应测试结果的影响,即:随着床径减小及表观气速和介质颗粒粒径的增大,反应器内产物气体经历的返混程度减小,使得产物气体近平推流的输出并被即时检测,获得更好揭示反应本质特性的反应活化能.活化能数值随返混程度的减少而增大,且更易达到稳定反应状态.

摘要： 缠绕管内二次流能够显著强化管内传质、传热性能.通过测量缠绕管内液体的停留时间分布,利用无量纲方差σ2表征二次流强度,研究了缠绕直径、缠绕角度、缠绕管管径等结构参数对二次流的影响.结果表明:在径向流动未达到极限迁移距离的缠绕管中,随着液体Reynolds数Re的增大,σ2先减小后增大,对应缠绕管内依次出现的湍流作用区和二次流作用区;在径向流动达到极限迁移距离的缠绕管中,随着Re的增大,σ2先减小后增大最后趋于平稳,对应缠绕管内依次出现的湍流作用区、二次流作用区和二次流极限区.从湍流作用区转变为二次流作用区的临界Reynolds数ReS随缠绕管缠绕直径和管径的减小而减小,缠绕角度对ReS的影响较小.

摘要： 化学工业发展的趋势是安全、清洁、高效、节能和可持续性,尽可能地将原材料全部转化为符合要求的产品,实现生产过程的少排放,甚至零排放。流动化学管道反应技术代表了一种新的化学加工途径,通过工程设备创新实现上述目标,符合精细化工发展趋势。管道反应技术具有高效的质量与热量传递,极窄的物料停留时间分布,实现了对反应条件的精确控制和连续化生产,提高了反应选择性与产品收率,快速实现工艺参数的筛选与优化。微反应器是一种建立在连续流动基础上的微管道式反应器,用以替代传统间歇反应器。相比于传统反应器,微反应器分子扩散距离短、传质快,通道内为层流、停留时间分布窄、无返混,单位体积的比表面积大、换热能力强、易控温。可实现“数增放大”,应用于生产几乎没有放大效应,提高了反应选择性和工艺的本质安全性。

摘要： 为了提高中间包的操作水平,中间包停留时间分布曲线是进行中间包控流和优化的一项重要实验方法.很多研究者通过实验和数值模拟对中间包停留时间分布(RTD)曲线的处理方法进行修正.目前为止,关于单流中间包停留时间分布(RTD)处理方法主要有四种模型:经典组合模型、Sahai修正模型、方差模型和简单组合模型.通过比较不同模型的优缺点,建议使用经典组合模型处理单流中间包停留时间分布。

摘要： 本文介绍了一种基于开窗导流填料(Winpak)的新型模块化规整填料Winpak-C,并对其流体力学性能及其停留时间分布(residence time distribution,RTD)进行了研究与讨论.以空气-水物系为介质在内径为400mm的冷模精馏塔内进行实验,测量了该填料的干湿塔压降、持液量等流体力学性能.Winpak-C在结构方面进行了改进,使催化剂装填量可控,实验结果表明:填料在降低塔内压降、增加通量方面具有明显优势.然后以饱和氯化钠水溶液作为示踪剂,通过脉冲注入的扰动-响应技术获得停留时间分布RTD曲线.采用轴向扩散模型分析RTD曲线,可得出模型参数彼克列数PeL及填料的轴向扩散因子Dax.结果表明,该填料内的返混现象较轻微.对比研究结果可用于填料性能的评价,为填料的进一步改进提供理论基础;也可用于催化精馏塔的设计和优化.

摘要： 塔板上气液两相的流动状况尤其是液相的流速分布对塔板效率有重要的影响。在780mm*600mm的矩形塔内,采用染料示踪技术对塔板上液体的停留时间分布进行了实验研究。实验证明在矩形塔内,液体的停留时间分布是不均匀的。当气体或者液体流量增大时,矩形塔板上液体的停留时间分布均变得更加均匀,并且通过引入导向筛孔,可以增加液体流动的均匀性。研究结果为大型工业精馏塔优化设计提供了实验依据。

摘要： 利用计算流体力学软件对零极距自然循环离子膜电解槽内气液相停留时间分布进行了研究,考察了电流密度对电解槽内气液相返混程度的影响.结果表明,随着电流密度增大,电解槽内液相返混程度降低;当电流密度为5kA·m-2时,电解槽内液相的多釜串联模型参数为2.782,该值可为高电流密度电解槽设计提供参考.电解槽内气相返混随着电流密度增加先增大后减小,在电流密度为6kA·m-2时,返混程度达到最大.

摘要： 根据停留时间分布,选取4种水力效率指标(tm/tn、e(1-1/N)、tp/tn、Moment index),分别计算在不同水深、植被情况下其指标值,并研究其一致性;人为改变停留时间分布的有效长度后,重新计算水力效率指标值并排序,来研究其稳定性,同时用双边T检验来检验指标的变化程度.结果表明,在一致性方面,由不同指标得到的湿地排序大体一致.仅在高水位和湿地植被全覆盖时,湿地排序局部出现了小变化.总体上水力效率指标一致性较好.有效长度改变后,在不同水深和植被情况下,湿地排序均基本不变.Moment index和tp/tn不变,tm/tn明显下降,e(1-1/N)变化不大.这表明:tm/tn受拖尾现象影响较大.指标的稳定性排序为Moment index＞e(1-l/N)＞tm/tn.

摘要： 还原剂与烟气的混合对选择性非催化还原（SNCR）脱硝效果有重要影响，为研究还原剂与烟气在流化床旋风筒内的混合特性，确定SNCR 喷嘴的最优布置方案，本文采用CFD 方法比较了烟气和还原剂喷嘴不同布置方式的停留时间分布，确定了达到最佳混合的SNCR 喷嘴布置方案。结果表明，烟气在旋风筒内的停留时间呈双峰分布特性，平均停留时间为1.15 秒，沿旋风筒外壁进入分离器的气流在惯性作用下易进入旋风筒下部的死区，不利于SNCR 达到较高的脱硝效果。

摘要： 在实验室建立了4流中间包流体流动的物理模型,通过测定停留时间分布(RTD)曲线,研究不同的控流装置组成的中间包结构对流体流动特性的影响。研究结果表明:沟槽或者圆孔槽均能明显改善各流流动特性的一致性,与带“V”型挡墙组合的挡坝高度对中间包内钢液的流动特性有影响；适当高度的坝与湍流控制器、沟槽、“V”型挡墙组合的控流装置在控制流体流动方面效果较好,在其基础上将沟槽改成圆孔槽控流效果更佳。根据实验研究提出最佳方案,即带湍流控制器、孔径Φ150mm的“V”型挡墙、高300mm的坝和圆孔槽的中间包组合。

摘要： 为探索换热器内复杂流道的抗结垢因素,本文以一种新型混沌翅片流道为研究对象,从流道内流体的流动和物性参数两方面考察了对其内部结垢的影响规律.依据相似原理,采用FLUENT数值模拟软件和停留时间分布的方法,对混沌翅片流道内的抗结垢性能进行了数值模拟,并拟合出了能够反映抗结垢性能的无因次参数Pe的计算关联式,为换热设备特别是板翅式换热器流道的抗结垢研究提供了参考依据.

摘要： 通过模拟燃烧解耦双床气化中流化床反应器,对石英砂物料在矩形流化床内的停留时间分布进行了系统的冷模实验研究,分别考察了气速、床料高度、粒径、物料流率等操作变量对停留时间分布的影响,物料流率、床料高度、粒径是影响停留时间分布的主要因素:随着物料流率、粒径的增加,床层混合程度较差,停留时间分布向平推流靠近,随着床料高度的增加,物料在床内的混合充分,停留时间分布向全混流靠近,气速是影响停留时间分布的次要因素．气速增加, 物料在床内的混合加剧,但停留时间分布差异较小。停留时间分布的测定为流化床气化反应器的工业设计提供了基础数据。

摘要： 关于多流中间包流动特征的数学模型的研究甚少。如果引用由Sahai提出的针对单流中间包流动特征的数学模型来分析多流中间包流动特征,在一定条件下,计算得到的多流中间包内各区域的体积分数不合理：(1)计算出各流股对应的死区体积分数之和可能超过100%;(2)计算得到的死区体积可能为负数,这在实际中是不可能的;没有明确提出绘制KTD曲线的标准,致使国内外学者对该问题认识不统一：模型中没有考虑到短路流,无法计算其在中间包内的体积分数,但短路流对中间包冶金效果有很大影响;对于活塞流体积分数的计算也没有反映其本质特征。本文尝试提出了计算多流中间包内活塞区、返混区、死区和短路流区域体积分数的数学模型,通过计算结果分析多流中间包内流体的流动特征。新模型中提出了绘制RTD曲线的标准及其相关计算的规范;明确了“死区”的特性,提出了新的计算方法：考虑到了短路流,提出了计算短路流的方法,新模型可以同时计算出活塞流区域、返混流区域、死区和短路流的体积分数：新模型可以刻画实际流动方式与理想活塞流流动方式的偏差,能够体现出活塞流的流动特性。

摘要： 在连续流动体系中维持窄停留时间分布的方法，其特别适用于病毒灭活，如在蛋白纯化过程期间。将流体样品引入轴向流动通道，并使其以离散包或区域在其中流动以使停留时间分布和轴向分散最小化。本文所述的实施方案避免或最小化了在蛋白纯化过程期间使用大罐或储器进行病毒灭活的需要；减少了病毒灭活所需的总时间，和/或减少了在蛋白纯化过程期间进行病毒灭活操作所需的总物理空间，这继而减少了纯化过程的总占地面积。

摘要： 本发明提出一种基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法及其试验台。采用与床料颗粒颜色不同的颗粒进行示踪，示踪颗粒注入床内后在出料端定期取样，将所有样品在相同光源条件下拍照。对样品图像进行背景消除、颜色增强和灰度调整处理，再通过RGB阈值分割的手段识别表示示踪颗粒的像素，进而计算出图像中示踪颗粒的浓度，结合示踪颗粒浓度随时间的变化规律计算出流化床内的颗粒停留时间分布。本发明的颗粒停留时间分布测量方法操作简单，实验效率高，产生误差的环节少，精确度高。

摘要： 用于氧化蒸煮的具有提高的停留时间分布的多元羧酸生产系统。公开了一种用于更有效地和经济地产生对苯二甲酸的最优化系统。该系统包括氧化蒸煮反应器/区，其被配置以提供其中所处理的反应介质的固相和液相的最优化的停留时间分布。

摘要： 本发明公开了一种固定床反应器气相停留时间分布测定系统及方法，所述系统包括：气体质量流量计，其用以实时检测进入固定床反应器的气体的质量值以及流量值；压力传感器，其用以实时检测固定床反应器进/出口两侧的压力变化电信号；数据采集器，其用以以所设定的采样频率采集所述压力变化电信号所对应的数字信号以及数据计算单元，其用以基于各所述数字信号获取固定床反应器内流体所对应的气相停留时间分布曲线。本发明解决了RTD测定方法中要么成本太高操作复杂如质谱，要么响应时间过长精度不够，无法真实反映示踪剂的浓度变化的弊端。

摘要： 在连续流动体系中维持窄停留时间分布的方法，其特别适用于病毒灭活，如在蛋白纯化过程期间。将流体样品引入轴向流动通道，并使其以离散包或区域在其中流动以使停留时间分布和轴向分散最小化。本文所述的实施方案避免或最小化了在蛋白纯化过程期间使用大罐或储器进行病毒灭活的需要；减少了病毒灭活所需的总时间，和/或减少了在蛋白纯化过程期间进行病毒灭活操作所需的总物理空间，这继而减少了纯化过程的总占地面积。

摘要： 本发明涉及一种在线测定液液和气液连续反应器内停留时间分布的装置和方法。通过电动六通阀将定量环中的示踪剂注入液体B中，流体A与含示踪剂的液体B在连续反应器内混合，混合物从连续反应器流出后，经在线相分离器迅速进行分相，在线相分离器流出含示踪剂的液体B，经过在线检测器检测实时的示踪剂浓度，在线检测器与电脑连接，实时记录示踪剂浓度随时间变化数据，并计算获得停留时间分布数据。本发明装置和方法可以提高测量效率，增加测量精度，水溶和油溶性体系均可适用，在线获得连续反应器内停留时间分布、物料平均停留时间和轴向扩散系数，获得的数据有助于指导液液和气液连续反应器的设计和优化。

摘要： 在连续流动体系中维持窄停留时间分布的方法，其特别适用于病毒灭活，如在蛋白纯化过程期间。将流体样品引入轴向流动通道，并使其以离散包或区域在其中流动以使停留时间分布和轴向分散最小化。本文所述的实施方案避免或最小化了在蛋白纯化过程期间使用大罐或储器进行病毒灭活的需要；减少了病毒灭活所需的总时间，和/或减少了在蛋白纯化过程期间进行病毒灭活操作所需的总物理空间，这继而减少了纯化过程的总占地面积。

摘要： 本发明属于实验数据采集及处理技术领域，公开了一种停留时间分布测定实验数据采集及处理系统，数据采集模块对实验数据进行采集并保存；所述数据处理模块对采集并保存的实验数据进行导入并绘制成曲线图。本发明数据采集模块能够实时地、稳定地、准确地采集相关化工实验的数据并将实验数据以曲线图的形式显示在软件的用户界面上，以便于进行实验的人员及时地了解实验进行的状态；在相关的化工实验完成后，数据采集模块会将实验数据保存在Excel工作簿；实验数据处理模块能够导入实验数据采集软件所保存的实验数据并绘制成曲线图，然后按照相关化工实验的要求，按不同处理方案对实验数据进行处理和计算并将结果显示给用户。

摘要： 本发明提出一种基于图像识别原理测量流化床内固体颗粒停留时间分布的方法及其试验台。采用与床料颗粒颜色不同的颗粒进行示踪，示踪颗粒注入床内后在出料端定期取样，将所有样品在相同光源条件下拍照。对样品图像进行背景消除、颜色增强和灰度调整处理，再通过RGB阈值分割的手段识别表示示踪颗粒的像素，进而计算出图像中示踪颗粒的浓度，结合示踪颗粒浓度随时间的变化规律计算出流化床内的颗粒停留时间分布。本发明的颗粒停留时间分布测量方法操作简单，实验效率高，产生误差的环节少，精确度高。

摘要： 本申请提供了一种用于进行停留时间分布测量的实验教学装置，包括：进样模块；反应器模块，进样模块进样的流体在所述反应器模块中进行混合；和检测模块，对反应器模块流出的流体进行检测。通过使用本申请的技术方案，可以实现示踪剂不同进样方式的自由切换、不同反应器形式的自由切换、不同检测手段的自由切换，从而可以实现在一个实验平台研究不同进样方式、不同反应器形式的多种组合对停留时间分布规律多方面的影响，并且可以实现实验平台的自动化、智能化。