射流气动旋流雾化及其应用
作者： 全学军，程治良，赵清华 著
出版时间：2019年版
内容简介
《射流气动旋流雾化及其应用》将液体射流与空气旋流场耦合，借助气体旋流场的超重力作用将液相射流充分雾化，同时实现雾化液滴的旋流分离，将气液传质和液滴分离有机地融合在一起，从而提出了射流气动旋流雾化的概念，并探讨了该体系的气液传质性能及其应用。 全书分为10章，主要内容包括：射流气动旋流雾化原理，水力喷射空气旋流器压降特性及其压力场模拟，射流气动旋流雾化的流型、气液传质特性、过程模拟及雾化机理，水力喷射空气旋流器的结构优化，射流气动旋流雾化技术的应用，包括用于烟气脱硫、用于含铬废水处理、强化废水脱氮除磷和除尘等。 《射流气动旋流雾化及其应用》可供化工、冶金、能源、环境工程等相关领域从事教学、科研、生产的技术人员参考。
目录
第1章射流气动旋流雾化原理/1
1.1横向射流气动雾化2
1.1.1横向射流气动雾化简介2
1.1.2横向射流运动轨迹和穿透深度数学模型3
1.1.3横向射流气动雾化破碎机制7
1.2气液传质过程及其强化方法9
1.2.1气液传质理论9
1.2.2气液传质过程强化方法14
1.3射流气动旋流雾化的提出16
参考文献17
第2章水力喷射空气旋流器压降特性及其压力场模拟/21
2.1实验装置与测试方法22
2.1.1实验装置与WSA结构22
2.1.2测试方法23
2.2气相压降数值模拟24
2.2.1数学模型的选择24
2.2.2数值模拟条件24
2.2.3网格无关性验证25
2.2.4数学模型验证25
2.3气相压降特性和液相含率26
2.4液相流型特性28
2.5气相压降数学模型29
2.5.1量纲分析29
2.5.2经验公式的拟合30
2.6压力场数值模拟结果31
2.6.1各个截面的压力分布规律31
2.6.2各个截面的湍动能分布规律33
2.6.3耦合空间环隙区域压力场分布规律34
本章小结37
参考文献37
第3章射流气动旋流雾化的流型/39
3.1流型观察系统构建及测试方法40
3.1.1WSA装置与实验流程40
3.1.2WSA液相射流流型观察41
3.1.3WSA有效比相界面积a的测定 42
3.2射流流型演变过程的观察43
3.3射流流型转化图45
3.4不同流态下气-液传质有效比相界面积a的变化46
本章小结47
参考文献48
第4章射流气动旋流雾化的气液传质特性/49
4.1实验测试系统构建及方法51
4.1.1实验装置与WSA结构51
4.1.2实验流程52
4.1.3有效相界面积a、液膜传质系数kL和增强因子E的计算53
4.2液相无微粒时WSA的传质性能54
4.2.1传质系数量纲分析54
4.2.2传质系数经验公式的拟合54
4.2.3进口气速对a、kL和kLa的影响55
4.2.4液体喷射速度对a、kL和kLa的影响56
4.2.5WSA中气-液传质机理探讨57
4.3微粒对WSA气液传质强化的影响58
4.3.1气液传质强化微粒的筛选58
4.3.2固含率对a、kL、kLa和E的影响59
4.3.3固体微粒在不同进口气速下对a、kL、kLa和E的影响60
4.3.4固体微粒在不同液体喷射速度下对a、kL、kLa和E的影响61
4.3.5微粒强化射-旋流体系气液传质机理探讨62
本章小结64
参考文献65
第5章射流气动旋流雾化过程模拟及雾化机理/68
5.1数值模拟几何模型与边界条件69
5.1.1几何模型69
5.1.2数学模型70
5.1.3边界条件70
5.1.4网格划分及无关性验证70
5.2雾化液滴尺寸测试系统与方法71
5.3气相压降突变特性数值模拟72
5.3.1WSA气相压降与液相回流比模拟值与实验值对比72
5.3.2WSA的压降特性及其特征值72
5.4WSA中射流的雾化过程及其机理分析74
5.5不同压降区域比传质面积变化规律77
5.6雾化液滴尺寸变化规律78
本章小结79
参考文献79
第6章水力喷射空气旋流器的结构优化/81
6.1理论分析82
6.1.1喷孔排列方式及射流与空气旋流场相互作用分析82
6.1.2临界喷孔间距的定义及其计算方法83
6.1.3废水脱氮传质系数计算84
6.2WSA结构优化实验设计及测试方法86
6.2.1实验装置86
6.2.2WSA结构优化实验设计及取值87
6.2.3脱氮实验流程91
6.2.4WSA分离空间结构数值模拟91
6.3喷孔排列方式优化93
6.4喷孔间距优化96
6.5喷孔直径优化98
6.5.1量纲分析99
6.5.2实验数据拟合99
6.5.3喷孔直径对脱氮传质系数KLa的影响100
6.5.4喷孔直径设计取值讨论101
6.6排气管直径和深度优化103
6.6.1排气管直径对传质系数和气相压降影响103
6.6.2排气管深度对传质系数和气相压降影响106
6.6.3排气管直径和深度优化取值讨论108
6.7分离空间结构优化110
6.7.1分离空间结构对WSA内气液传质性能的影响110
6.7.2分离空间结构对WSA内部气相压降的影响113
6.7.3分离空间结构对射-旋流耦合状态的影响113
6.7.4分离空间结构对WSA中切向速度分布的影响115
6.7.5分离空间结构对WSA中轴向速度分布的影响116
6.7.6分离空间结构对WSA中径向速度分布的影响118
6.7.7分离空间结构对WSA耦合场内湍动能的影响119
6.7.8分离空间结构对WSA有效比相界面积的影响119
6.8进气口位置和底部挡板结构优化120
6.8.1进气口位置对传质效率和气相压降的影响120
6.8.2底部挡板结构对传质效率和气相压降的影响123
6.8.3底部挡板结构对回流比的影响127
本章小结128
参考文献129
第7章射流气动旋流雾化用于烟气脱硫及其过程机理/133
7.1实验体系构建及实验流程134
7.1.1实验装置与WSA结构134
7.1.2实验流程135
7.2过程参数对脱硫率的影响规律136
7.2.1回流比的影响136
7.2.2进口气速的影响137
7.2.3液体喷射速度的影响138
7.2.4吸收剂中Ca(OH)2浓度的影响138
7.2.5烟气中SO2进口浓度的影响139
7.3WSA湿法脱硫过程中的传质机理140
7.3.1湿法烟气脱硫的物理化学过程140
7.3.2WSA中湿法烟气脱硫传质过程分析141
本章小结145
参考文献146
第8章射流气动旋流雾化用于含铬废水处理/147
8.1理论分析148
8.1.1SO2还原法处理含铬废水反应过程分析148
8.1.2SO2还原含铬废水的传质吸收过程分析150
8.2实验体系构建及测试方法151
8.2.1实验装置151
8.2.2实验过程与方法151
8.3废水初始pH的影响153
8.4液相射流速度的影响155
8.5SO2浓度的影响156
8.6废水中初始Cr(Ⅵ)浓度的影响157
8.7SO2还原含铬废水处理工艺对比158
本章小结160
参考文献160
第9章射流气动旋流雾化强化废水脱氮除磷/162
9.1实验装置及测试方法164
9.1.1水力喷射空气旋流器的设计164
9.1.2水力喷射空气旋流器脱氮除磷实验系统165
9.1.3高浓度氨氮废水脱氮实验流程166
9.1.4厌氧消化猪场废水样品166
9.1.5猪场废水沉淀吸附平衡脱除氮、磷和COD实验166
9.1.6猪场废水同时脱除氮、磷和COD实验流程167
9.1.7废水吹脱脱氨氮率和体积传质系数的计算167
9.2射流气动旋流雾化脱氮效果168
9.2.1氨氮废水初始浓度对脱氮效果的影响168
9.2.2液相射流流速的影响170
9.2.3空气流量的影响170
9.2.4液相温度的影响172
9.2.5WSA与传统吹脱氮设备综合对比173
9.3射流气动旋流雾化用于猪场废水脱氮除磷效果174
9.3.1平衡实验去除NH3-N、TP和COD效果和机理174
9.3.2Ca(OH)2用量对在WSA中同时去除NH3-N、TP和COD效果的影响177
9.3.3进口气速对同时去除NH3-N、TP和COD的影响178
9.3.4悬浮浆液射流流速对同时去除NH3-N、TP和COD的影响180
9.3.5沉降过程对同时去除NH3-N、TP和COD的影响182
本章小结183
参考文献184
第10章射流气动旋流雾化除尘/186
10.1实验体系构建及测试方法187
10.1.1细颗粒物样品187
10.1.2实验装置188
10.1.3实验过程与方法190
10.1.4WSA总除尘率的计算191
10.2射流气动旋流雾化除尘规律191
10.2.1粉尘初始浓度对除尘率的影响191
10.2.2液相射流流速对除尘率的影响192
10.2.3进口气速对除尘率的影响193
10.2.4除尘率与操作参数之间数学关系模型194
10.2.5粉尘脱除前后粒径分布变化规律195
10.3润湿剂强化射流气动旋流雾化除尘效果196
10.3.1润湿剂水溶液的表面张力分析196
10.3.2不同润湿剂对粉煤灰去除率的影响197
10.3.3细颗粒物捕集前后粒径变化规律201
10.3.4细颗粒物捕集前后形貌特性变化规律201
本章小结202
参考文献203
