化工过程强化关键技术丛书--液固旋流分离新技术

*章　绪论 / 1

*节　污染物源头控制及资源化 1

第二节　液固分离应用领域 3

第三节　液固旋流分离研究进展 6

一、测试研究 9

二、模拟研究 13

三、分离性能 15

四、应用拓展 17

第四节　液固旋流分离过程强化研究进展 21

一、调整结构尺寸强化旋流分离过程 22

二、操作参数调整强化旋流分离过程 23

三、改善物料性质强化旋流分离过程 24

四、其他强化旋流分离过程的方法 24

第五节　旋流器内湍流流动-颗粒运动-污染物分离的关联 25

一、旋流场中颗粒自转强化污染物分离 26

二、旋流场中颗粒排序强化污染物分离 30

第六节　本章小结 31

参考文献 32



第二章　旋流动力学与颗粒运动学 / 38

*节　旋流场流体运动基本形式 39

一、内旋流和外旋流 39

二、短路流 43

三、循环流 43

四、零轴速包络面和空气柱 44

五、颗粒公转和自转 45

第二节　颗粒自转运动 45

一、颗粒自转现象 45

二、剪切流场中非惯性颗粒自转模型 50

第三节　旋流场微球自转分析 52

第四节　重质旋流器内颗粒自转解析求解 54

一、基本假设 55

二、基本方程 55

三、模型修正 60

四、内流场方程简化 62

五、颗粒自转速度计算 63

第五节　旋流场颗粒自转调控 65

一、微球运动速度径向分布关系 66

二、公转速度 66

三、自转调控 66

四、颗粒自转与公转的关系 68

五、旋流场中颗粒自转和公转耦合 70

第六节　轻质旋流器内颗粒自转解析 71

一、内流场方程求解 72

二、内流场计算 75

三、轻质旋流器内流场分布 75

四、轻质旋流器内颗粒公转与自转 77

第七节　双锥轻质旋流器内颗粒自转解析 78

一、边界条件 78

二、流函数及速度分量求解 79

三、双锥旋流器内速度分布 82

四、双锥轻质旋流器内颗粒自转与公转 83

第八节　本章小结 84

参考文献 84



第三章　液固旋流分离过程检测及调控 / 91

*节　相位多普勒粒子分析 91

一、PDPA测试系统的组成及原理 91

二、旋转流场的PDPA实验系统设计和搭建 94

三、旋转湍流场PDPA检测及调控 99

第二节　粒子图像测速 105

一、PIV测试系统的原理和组成 105

二、旋转流场的PIV实验系统搭建和流程设计 108

三、旋转湍流场PIV检测与调控 111

第三节　体三维测速 122

一、旋转流场V3V测试原理和平台构建 123

二、旋转流场V3V测试流程及方法 127

三、旋转流场V3V检测及调控 131

第四节　旋流场中颗粒自转和公转检测 139

一、检测原理 139

二、检测设备和方法 141

第五节　表/界面污染物SERS检测 151

一、微流控制备具有SERS活性的多孔颗粒 151

二、颗粒表面污染物旋流分离在线SERS检测 154

三、界面SERS检测 167

第六节　本章小结 178

参考文献 178



第四章　颗粒排序强化液固旋流分离 / 180

*节　排序型旋流器概况 180

一、颗粒排序方法 180

二、排序强化旋流分离 182

三、进口排序型旋流器 182

第二节　颗粒排序与微旋流分离器的设计 184

一、旋转流颗粒排序理论研究 184

二、基于离心沉降颗粒排序器设计 188

三、颗粒排序方式及排序微旋流器的设计 194

第三节　颗粒排序对微旋流器内流体流动的影响 201

一、计算数学模型 201

二、颗粒排序对微旋流器内流体流动的影响 205

三、颗粒排序对微旋流器内压力场的影响 213

第四节　颗粒排序对微旋流器内颗粒运动特性的影响 214

一、控制方程 214

二、边界条件 216

三、模拟计算及讨论 216

第五节　颗粒排序对微旋流器分离性能的影响 227

一、实验 227

二、颗粒排序对微旋流器操作性能的影响 228

三、颗粒排序对微旋流器分离效率的影响 230

第六节　本章小结 234

参考文献 235



第五章　液固分离双分支流理论并联放大 / 239

*节　微旋流器并联形式 239

第二节　直线型并联分支流理论 240

一、基本分支模型 240

二、常用分支流计算方法 241

三、Wang模型 242

第三节　U-U型微旋流器并联理论 245

一、模型假设 245

二、进口-底流数学模型 245

三、模型求解 249

四、实验与理论对比 252

五、U-U型并联设计准则 256

六、U-U型并联300倍放大案例 262

第四节　Z-Z型微旋流器并联理论 269

一、数学模型 270

二、方程求解 275

三、实验与理论对比 280

四、Z-Z型并联设计准则 283

第五节　U-Z型微旋流器并联理论 292

一、解析解 292

二、实验与理论对比 295

三、U-Z型并联设计准则 295

第六节　U-U、Z-Z、U-Z三种并联方式对比 298

一、理论模型的统一性分析 298

二、轴向速度分量的修正系数 299

三、实验结果 299

四、理论解析解 299

第七节　微旋流器并联应用实例 300

一、甲醇制烯烃废水液固分离微旋流器并联设计 300

二、旋流释碳器并联设计 301

第八节　本章小节 303

参考文献 304



第六章　过滤-旋流分离耦合（沸腾床分离）技术 / 306

*节　沸腾床分离概况 306

一、沸腾床分离技术 306

二、深层过滤技术概况 306

三、深层过滤滤料 307

四、过滤-旋流分离耦合 308

第二节　深层过滤理论 310

一、分离过程中的相互作用 310

二、分离理论模型 315

第三节　沸腾床动力学及结构设计 325

一、沸腾床流化概述 325

二、沸腾床气-液-固三相流动 327

三、沸腾床结构设计 336

第四节　旋流再生器再生原理及结构设计 339

一、气-液-固分离发展概况 339

二、旋流再生器分离过程分析 343

三、旋流过程中颗粒自转和公转 352

四、旋流再生器结构设计与验证 355

第五节　过滤-旋流分离技术实验研究 357

一、小试实验 357

二、侧线中试实验 365

三、工业装置应用研究 366

第六节　本章小结 371

参考文献 371



第七章　液固分离成套技术应用 / 377

*节　甲醇制烯烃反应废水处理技术 377

一、概述 377

二、液固微旋流器开发 386

三、工业应用 392

四、问题及优化 402

第二节　缺氧/好氧过程旋流强化技术 406

一、概述 406

二、旋流强化缺氧/好氧过程原理 408

三、工业应用 418

第三节　沸腾床含高浓度无机颗粒物的有机废液处理技术 426

一、概述 426

二、旋流自转分离方法 428

三、工业示范试验 436

四、工业应用 444

参考文献 449



索引 451