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《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。

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

全学军，重庆理工大学化学化工学院院长、教授、博士导师。自1993年以来，主要开展资源化工与新材料和环境化工领域的教学科研工作。在四川大学工作期间（1993—2001年），主要针对攀枝花资源综合利用开展研究，完成了国家“八.五”重点科技攻关项目“攀钢高炉渣制取TiCl4和建筑材料的研究”子项目、国家“九.五”重点工业试验项目“200吨/年湿化学法超微TiO2粉体生产线建设”等重要科研项目。2001年6月至今，在重庆理工大学工作期间，针对复杂工业废水污染控制与资源化的需要，开拓了环境化工研究新领域，完成了“水力喷射空气旋流耦合场强化高浓氨氮废水脱氨传质机理”、“垃圾焚烧发电厂渗滤液处理新工艺与装备研发”、“高含硫高氨氮焦化废水生化处理新工艺”等国家自然基金和省部级项目。

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编辑推荐

《射流气动旋流雾化及其应用》作者十余年科研成果结晶，旋流超重力强化气液传质，射流气动旋流雾化机理深度研究及应用实例。

《射流气动旋流雾化及其应用》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。

《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。

书摘插图

前言

液体射流在横向气流中的雾化已被用于航空航天等技术领域，其雾化过程与机理也得到了比较充分的研究。从化学工程角度看，液体射流气动雾化的结果产生了大量微小的液滴和新鲜的液滴表面，同时气流场中液滴的各种复杂运动强化了表面更新频率，为强化气液相间传质提供了条件。本书根据射流气动雾化强化传质这一特性，将液体射流和气体旋流场相耦合，实现了液体射流在气体旋流场中的雾化分散和离心分离，从而实现了射流雾化和旋流场强化传质的有机结合；提出了射流气动旋流雾化的概念，并研发了射流气动旋流雾化设备——水力喷射空气旋流器。

本书反映了重庆理工大学资源环境化工团队多年来在该领域的探索研究工作，内容涉及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、射流气动旋流雾化的气液传质特性、射流气动旋流雾化过程模拟及雾化机理、水力喷射空气旋流器的结构优化，以及射流气动旋流雾化体系在烟气脱硫、含铬废水处理、废水脱氮除磷、气体除尘等领域的应用研究。

本书由重庆理工大学金学军、程治良、赵清华著。重庆理工大学王富平副教授、叶长英工程师、熊彦淇工程师、吴京平实验员，以及邱发成、徐飞、代黎、晏云鹏、李瑞恒等研究生参与了本书的编写工作，秦险峰、叶鹏、成臣、黄小雪等同学对全部书稿进行了校对。因此，本书是集体智慧和辛勤劳动的结晶。值本书出版之际，我们向为本书出版做出贡献的所有同志表示诚挚的谢意！

由于水平有限，对一些探索性的问题研究还不够深入、系统，因此书中难免存在不全面甚至疏漏之处，敬请读者批评指正。

著者

2018年9月