不互溶液液体系相间动态混合传质过程的实验与数学模型研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21808221
  • 项目类别:
    青年科学基金项目
  • 资助金额:
    25.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0802.传递过程
  • 结题年份:
    2021
  • 批准年份:
    2018
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2019-01-01 至2021-12-31

项目摘要

The immiscible liquid-liquid dispersion involves many simultaneous, interdependent phenomenon. The characteristic rates of different processes are difficult to be coordinated under the scale-up effect, which leads to the imperfect manipulation of industrial devices. Therefore, the interaction mechanism of the hydrodynamics and mixing along with mass transfer in liquid-liquid reactors is urgent to know, and efficient methods are needed to accomplish the practical purposes. In order to solve this problem, experiment, mathematical modeling and numerical simulation are employed in this project. First, the dynamic interphase mass transfer in immiscible liquid-liquid systems will be visualized with the planar laser induced fluorescence method (PLIF). The influence of operation conditions such as the phase holdup on the scale-dependent coupled process will be quantitatively revealed by the overall mixing time. Finally, the explicit algebraic mass flux model (EAMFM) and the two-dimensional population balance model (2V-PBE) will be developed to consider the anisotropic turbulent mass diffusivities and the properties of dispersed droplets characterized by size and composition. Combining with the high-accuracy and low computational cost two-phase explicit algebraic stress model (EASM) and the interphase mass transfer model, a comprehensive multi-process coupling model and numerical method will be established to predict the dynamic homogenization process of solute in two phase systems under different conditions. The reactor-scale manipulation rules can be formulated, which lays the foundation for the design and scale-up of industrial reactors.
不互溶液液体系分散具有多过程紧密动态耦合的特点,反应器放大时各过程速率难以协调匹配,导致工业装置无法有效调控。因此,急需从机理上清晰、定量地认识反应器内液液两相体系流动、混合、相间传质耦合行为规律,并开发相应的调控方法和技术。本项目从实验、多相流数学模型和模拟方法出发,采用平面激光诱导荧光技术对不互溶液液体系相间动态传质进行可视化测量,通过总体宏观混合时间定量揭示相含率等操作条件对多相流动、混合以及传质动态耦合过程的影响机制和规律;在实验基础上,考虑湍流传质的各向异性以及分散相尺寸和溶质分布的非均性,建立显式代数质流模型以及二维群体平衡模型,并将其与高精度、低负荷各向异性两相显式代数应力模型以及相间传质模型结合,形成多过程耦合模型和模拟方法,预测不同条件下溶质在不互溶液液两相体系中的动态均一化过程,归纳反应器尺度上过程强化的调控规律,为工业液液反应和分离设备设计和放大提供理论基础。

结项摘要

不互溶液液体系的分散是一个重要的单元操作,其具有多过程紧密动态耦合的特点。为了实现不互溶液液反应器放大及有效调控,需要针对搅拌槽内不互溶液液两相体系流动、混合、相间传质多过程耦合行为规律进行深入研究。本项目(1)首先将平面激光诱导荧光法与折射率匹配技术创新性地应用于搅拌槽NaI-辛醇不互溶液液两相体系相间动态传质的可视化测量,建立了一种不互溶液液体系相间传质平衡时间的测量装置及其测量方法,考察了搅拌反应器内分散相体积分数、搅拌转速、桨型、桨叶离底高度和偏心搅拌等操作条件对相间传质平衡时间的影响,获得了流动、混合和传质动态耦合过程的规律性认识;(2)其次,基于实验确定的荧光强度和浓度间的线性关系,将可视化实时记录的图像通过灰度值分析处理后转化为对应的浓度值,进而计算有机相侧传质系数,考察了搅拌转速和示踪剂浓度等对恒界面池内相间传质系数的影响规律,并拟合了NaI-辛醇液液体系相间传质过程的传质经验关联式;(3)最后,采用多相流体力学理论、传质理论和数值计算方法等,建立了考虑组分脉动浓度湍流输运的搅拌槽宏观混合模拟模型,即显式求解组分输运方程中的脉动速度与脉动浓度的关联项,从而反映湍流传质过程的各向异性特征。利用此模型模拟搅拌槽内宏观混合过程,并与电导率法获得的宏观混合时间以及监测点无量纲示踪剂浓度响应曲线进行了对比验证。这些成果加深了对搅拌槽不互溶液液体系流动、混合及传质动态耦合过程的认识,可为工业液液反应器的设计和优化提供理论基础。

项目成果

期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(1)
固-液搅拌槽内桨型对颗粒悬浮特性影响的实验和模拟研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    化学工业与工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王慧娜;杜秀鑫;段晓霞;杨超
  • 通讯作者:
    杨超
Numerical simulation of reactive mixing process in a stirred reactor with the DQMOM-IEM model
基于DQMOM-IEM模型的搅拌反应器反应混合过程数值模拟
  • DOI:
    10.1016/j.cej.2018.10.156
  • 发表时间:
    2019-03-15
  • 期刊:
    CHEMICAL ENGINEERING JOURNAL
  • 影响因子:
    15.1
  • 作者:
    Duan, Xiaoxia;Feng, Xin;Yang, Chao
  • 通讯作者:
    Yang, Chao
Effect of impeller type and scale-up on spatial distribution of shear rate in a stirred tank
叶轮类型和放大倍数对搅拌槽剪切速率空间分布的影响
  • DOI:
    10.1016/j.cjche.2021.03.004
  • 发表时间:
    2021-03
  • 期刊:
    Chinese Journal of Chemical Engineering
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Huina Wang;Xiaoxia Duan;Xin Feng;Zai-Sha Ma;chao yang
  • 通讯作者:
    chao yang

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--"}}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--" }}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--"}}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}

数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}

{{ item.title }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}

数据更新时间:{{ patent.updateTime }}

其他文献

Er3+ - Yb3+共掺上转换绿光激发过程的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    物理学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    董力强;黄世华;温红宇;杨艳民;王大伟;段晓霞
  • 通讯作者:
    段晓霞
SrAl2O4:Eu,Dy纳米材料与体材料的光电特性研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段晓霞;黄世华;滕枫;徐征;董力强
  • 通讯作者:
    董力强
基于决策树模型的手足口病住院患者DRGs分组研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
    现代预防医学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王筱;张朝勇;任雪玲;段晓霞;彭红霞;唐雪琴;丁玲;陈丹镝;杨艳芳;曾义岚;龙璐
  • 通讯作者:
    龙璐
搅拌槽反应器内宏观和微观混合及过程强化
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    化学反应工程与工艺
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    段晓霞;程荡;程景才;冯鑫;杨超
  • 通讯作者:
    杨超
柞蚕尿酸盐颗粒转运相关基因BLOS2的表达特征及功能研究
  • DOI:
    10.13441/j.cnki.cykx.2020.03.008
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    蚕业科学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    马月月;张耀亭;段晓霞;汪琪;冷哲铭;罗雨桐;姜义仁;王勇;秦利
  • 通讯作者:
    秦利

其他文献

{{ item.title }}
{{ item.translation_title }}
  • DOI:
    {{ item.doi || "--" }}
  • 发表时间:
    {{ item.publish_year || "--"}}
  • 期刊:
    {{ item.journal_name }}
  • 影响因子:
    {{ item.factor || "--" }}
  • 作者:
    {{ item.authors }}
  • 通讯作者:
    {{ item.author }}
empty
内容获取失败,请点击重试
重试联系客服
title开始分析
查看分析示例
此项目为已结题,我已根据课题信息分析并撰写以下内容,帮您拓宽课题思路:

AI项目思路

AI技术路线图

段晓霞的其他基金

气液非均相微观混合模型及其与相间传质-反应的耦合模拟
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2021
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:

相似国自然基金

{{ item.name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 批准年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}

相似海外基金

{{ item.name }}
{{ item.translate_name }}
  • 批准号:
    {{ item.ratify_no }}
  • 财政年份:
    {{ item.approval_year }}
  • 资助金额:
    {{ item.support_num }}
  • 项目类别:
    {{ item.project_type }}
{{ showInfoDetail.title }}

作者:{{ showInfoDetail.author }}

知道了

AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
关闭
close
客服二维码