【摘 要】
：
内循环旋转填充床（Internal Circulation Rotating Packed Bed,IN-RPB）是一种高效的超重力混合设备,能有效地强化液相反应物的混合、传热和传质,减少流体与外界接触的机会,在生物发酵等领域具有广泛应用前景。液体提升器是IN-RPB的核心装置,IN-RPB利用提升器提升液体进行循环,通过增加循环液体流量不仅可以增加液体的循环次数,而且还可以增加液体与填料之间的接
论文部分内容阅读
内循环旋转填充床（Internal Circulation Rotating Packed Bed,IN-RPB）是一种高效的超重力混合设备,能有效地强化液相反应物的混合、传热和传质,减少流体与外界接触的机会,在生物发酵等领域具有广泛应用前景。液体提升器是IN-RPB的核心装置,IN-RPB利用提升器提升液体进行循环,通过增加循环液体流量不仅可以增加液体的循环次数,而且还可以增加液体与填料之间的接触,从而增强了传质和微观混合。在实际应用中,循环液体流量与提升器的转速相互耦合,转速越高,循环液体流量越大,但较高的转速不仅会产生更强的剪切力,破坏生物发酵中的酶,而且转速的过度增加会导致能耗的增加。因此,通过探究提升器内流体流动的特性及结构优化,在适当转速下改善IN-RPB内循环液体流量的同时保持酶的完整性具有重要意义。由于IN-RPB提升器的影响参数较多,对于设计选型以及装置优化来说任务重、难度大。且内循环旋转填充床的结构一旦确定制作,其内部提升器的提升量较难通过简单实验直接测得。因此,本课题采用计算流体力学（CFD）数值模拟对IN-RPB提升器内部流体流动形态及特性进行探究,并通过实验验证,确定合适的CFD模拟方法。在此基础上,进一步考察操作参数、结构参数和物性参数等对IN-RPB提升器提升量的影响规律,主要研究结果如下:（1）在CFD模拟中,采用Euler-Euler两相流模型、Realizable k-ε湍流模型、一阶迎风格式、标准壁面函数法、SIMPLEC算法和PRESTO压力梯度项插补格式等方法能够准确地模拟IN-RPB提升器中的流体流动。实验结果与模拟结果偏差在±15%之内,进一步验证了模拟的可靠性。（2）通过模拟研究了提升器参数对液体提升量的影响,筛选出了提升器的最佳结构（hi/h L=0.1、P/hL=0.3、dr/d L=0.4）。通过引入了不同结构的挡板来打破对提升量不利的漩涡。筛选出用于破坏主涡和底涡的MB挡板（Hb/HR=0.38和Lb/RR=0.69）。与优化前的结果相比,当转速为600、1200和1600 r/min时,液体提升量分别增加了6.4、2.7和2.1倍。在不同转速下,液体提升量平均提高了约3.6倍,说明提升器结构优化有助于改善IN-RPB的性能。（3）基于CFD数值模拟研究得到的数据,拟合预测提升量的关联式,其预测值相对于CFD模拟值及实验测量值的误差在±20%以内,验证了该关联式的可靠性,为后续IN-RPB提升器性能优化及工业应用设计提供了参考依据。
其他文献
碳点（Carbon dots,CDs）作为“碳家族”的一个新兴的纳米材料,因其优异的光学性能、生物相容性、稳定性和易于制备等优点被广泛应用于生物医学、分析检测、光学防伪、催化和发光器件等领域。经过十几年的研究,对于碳点的发光研究已经从早期单一的蓝绿色到目前多色甚至可见光全谱荧光,但大多数多色发光的碳点是通过更换不同的前体或通过色谱分离提纯手段来获得的,这些手段过程繁琐,荧光调控机理不完善。因此,探
伴随着柔性智能机器的新兴领域正在迅速发展,研究利用水凝胶作为设备和机器的关键组件,以取代或补充许多基于刚性材料的传统机器已经成为趋势。水凝胶可以通过添加官能团,添加剂或者纳米填充物改性,改性后的水凝胶在在替代传统刚性机器方面有着极大优势。但是,目前水凝胶脆弱易碎以及变形能力差的问题限制了其应用。因此,设计具有足够智能和机械性能有效配置的水凝胶对于开发基于水凝胶的软机器至关重要。本论文以磁性纳米Fe
硫醇-烯光聚合体系由于具有抗氧阻聚性、延迟凝胶化和体积收缩率低等优点而被广泛应用。除此之外,硫醇与烯可以在不添加光引发剂的情况下进行光聚合,能够有效避免传统光聚合中由光引发剂裂解碎片所带来的气味与毒性等问题。硫醇可以吸收254 nm左右的光使硫氢键发生断裂产生硫自由基,从而引发硫醇-烯光聚合。然而,主发射波长为365 nm的光源也被发现可以引发高效的硫醇-烯光聚合,但由于该波段与硫醇的吸收光谱并不
公司在业务发展过程中的最核心资源之一就是人力资源，新时代下人力资源对于企业发展来说至关重要。企业如果可以对内部人才潜能加以全面发掘，不仅能够强化自身战略目标的达成，还为经营发展提供了助力。当前，信息技术的高速发展给企业人力资源管理不仅提出了挑战，也带来了机遇，应对原有的管理模式进行创新改变。本文中研究的过程中以新时代为背景，详细地分析了企业实施战略性人力资源管理新模式中存在的问题，针对问题提出了优
挥发性有机污染物（VOCs）对大气环境造成的危害日益严重。氧化铟（In2O3）因具备优异气敏传感性能和突出的稳定性成为了当下传感材料的研究热点。构建不同p-n型异质结复合材料可以增加材料表面活性位点或加速电子从n型半导体转移至p型半导体产生电子耗尽层,成为提高气敏性能的有效机制。本文制备了两种p-n型异质结复合材料,用同一种p型半导体Co3O4材料对不同种方法制备的主体材料棒状氧化铟进行表面修饰,
层状双金属氢氧化物（LDHs）是一种阴离子型层状材料,由于其结构的独特性,主体层板的金属元素、电荷密度及层间客体的种类均可以人为设计并精准调控,使得LDHs在催化、电极材料、功能助剂、磁性材料等诸多领域得到广泛的应用。但是关于LDHs在水溶液中的溶解度与稳定性研究较少,限制了其应用性能研究及大规模产业化生产。本文使用成核/晶化隔离法合成了镁铝、钙铝、锌铝和镁铁四种类型LDHs,使用XRD、SEM和
NO2是一种典型的大气污染物,实现其高效、快速检测对于环境保护具有重要意义。金属氧化物半导体气体传感器是一种高效检测NO2气体的测量工具。然而,由于水蒸气中毒现象导致传感器性能受环境湿度影响明显,限制了其广泛应用。因而,开发具有抗湿功能的NO2气体传感器具有重要现实意义。合成复合材料可以调控半导体金属氧化物气敏材料表面与水分子的相互作用,从而提高传感器的抗湿性能。此外,利用薄膜阻隔气敏材料与水分子
镉是一种具有高生物毒性的重金属,其主要通过有色金属冶炼和电镀加工产生的含镉废液污染水资源,进一步进入食物链从而对人体造成危害。镉被人体吸收后,会出现免疫力降低、骨软化和细胞损伤等问题,严重影响人体的生长和发育。镉在水体中性质稳定,去除难度大。因此,水体中重金属镉的高效去除是当今世界重点关注的问题之一。层状双金属氢氧化物（LDHs）作为一种典型的二维层状材料,具有层板金属种类、金属比例以及层间阴离子
费托蜡是煤间接液化过程制得的一种蜡,具有诸多优异性能。国内费托蜡产能迅速增加,但多为初级品,应用受限。通过改性费托蜡制备特种蜡产品,可以拓宽应用领域,提高附加值。目前,费托蜡的改性多集中于制备具有良好乳化性的氧化蜡,其中非催化氧化改性的研究较少。此外氧化蜡还可以进一步改性制备酯化蜡,用于代替价格昂贵的巴西棕榈蜡,而国内外对于高酯值蜡的合成制备鲜有研究。本文以费托蜡为原料,通过非催化氧化工艺制备性能
微生物燃料电池（MFC）可以利用阳极微生物的代谢过程和阴极的氧化还原反应（ORR）相结合,从废水有机物中回收电能,是一种具有环保属性的生物电能转化装置。一直以来,以氧气为电子受体的MFC,因其中性环境的阴极ORR性能低效,极大地限制了MFC在实际领域的工程放大应用。过渡金属物在碱性条件下,可以达到媲美铂基催化剂的导电性和电催化活性。而且其价格相对低廉,适宜大规模应用。但是微生物的最佳生长环境是中性