【摘要】：氣液相接觸廣泛存在于冶金、石油化工、化工等各種過(guò)程工業(yè)中,其中,氣液流動(dòng)和傳質(zhì)性能等在氣液傳質(zhì)設(shè)備的設(shè)計(jì)和優(yōu)化中起著重要作用,與氣液接觸反應(yīng)器的設(shè)計(jì)成敗與否有著直接的聯(lián)系。以往對(duì)多相流體系中氣液傳質(zhì)特性的實(shí)驗(yàn)和理論研究主要針對(duì)靜態(tài)體系,大多計(jì)算靜水中自由上升的氣泡或流動(dòng)液相中的相對(duì)靜止氣泡的傳質(zhì)系數(shù),這些研究結(jié)果與石油化工、生物化工等許多工業(yè)過(guò)程中通常涉及的高度湍動(dòng)流動(dòng)體系中氣液傳質(zhì)過(guò)程有較大區(qū)別,因此,對(duì)湍流體系中氣液兩相傳質(zhì)性能進(jìn)行研究具有較高的理論意義和工業(yè)應(yīng)用價(jià)值。本文實(shí)驗(yàn)采用高速相機(jī)成像方法,實(shí)驗(yàn)測(cè)定了湍流條件下單個(gè)氧氣泡在不同濃度和不同液體流量條件下的亞硫酸鈉溶液中的傳質(zhì)情況,用MATLAB編程對(duì)拍攝到的氣泡圖像進(jìn)行分析處理,得到高精度的氣泡體積隨時(shí)間的變化情況,由氧氣泡的體積縮小量計(jì)算傳質(zhì)系數(shù),探究湍流條件下的氣液傳質(zhì)規(guī)律。結(jié)果表明:傳質(zhì)系數(shù)隨亞硫酸鈉溶液濃度和氣泡尺寸的增大而增大,隨液體流量增大略有增大,但幅度很小。本文還分析建立了傳質(zhì)系數(shù)與各影響因素之間的關(guān)系式,并對(duì)其進(jìn)行了因次分析,得到Sh準(zhǔn)數(shù)、Sc準(zhǔn)數(shù)、Re準(zhǔn)數(shù)相關(guān)聯(lián)的半經(jīng)驗(yàn)公式,結(jié)果表明,擬合值與實(shí)驗(yàn)值較為吻合,誤差在10%以?xún)?nèi)。此外,本文研究了化學(xué)反應(yīng)對(duì)于傳質(zhì)過(guò)程的加強(qiáng)作用,研究表明,具有化學(xué)反應(yīng)的體系,傳質(zhì)有了較明顯的增強(qiáng),傳質(zhì)系數(shù)對(duì)比同條件下不加入化學(xué)反應(yīng)體系的對(duì)照組增大1～4倍,隨著溶液濃度的增大,增大的程度越明顯。本文的研究結(jié)果對(duì)于α烯烴和PAO等氣液反應(yīng)器的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有一定的參考價(jià)值。
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TQ021.4
【圖文】：

Ｆｉｇ．邋２－２邋Ｔｅｓｔ邋ｐｒｏｃｅｓｓ邋ｄｉａｇｒａｍ逡逑１邋．Ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ邋ｃａｍｅｒａ邋２．邋Ｓｍａｌｌ邋ｂｏｘ邋３．邋Ｓｍａｌｌ邋ｂｕｂｂｌｅ邋４．邋Ｓｙｒｉｎｇｅ邋５．邋Ｔｕｎｇｓｔｅｎ邋ｌａｍｐ逡逑圖２－１為實(shí)驗(yàn)裝置正視圖，由于需要使用高速相機(jī)進(jìn)行拍攝，實(shí)驗(yàn)觀察區(qū)為圖２－逡逑２的玻璃小方盒，實(shí)驗(yàn)開(kāi)始后小氣泡在玻璃小方盒中運(yùn)動(dòng)并用高速相機(jī)拍攝。有機(jī)玻逡逑璃小方盒的尺寸為６ｍｍｘ６０ｍｍｘ６０ｍｍ，容器頂部與流道槽連接，底部中心處開(kāi)有小逡逑口，與氣泡發(fā)生裝置相連接。實(shí)驗(yàn)氣相為純氧，液相為不同濃度的亞硫酸鈉溶液，實(shí)逡逑驗(yàn)前，將溶液充滿裝置后將泵打開(kāi)至溫度穩(wěn)定后開(kāi)始實(shí)驗(yàn)，同時(shí)保證裝置的密閉性，逡逑避免空氣的影響，同時(shí)保證溶液和容器不被污染。由于整個(gè)裝置容積為１５Ｌ，單個(gè)氧逡逑氣泡不會(huì)對(duì)整個(gè)裝置內(nèi)溶液濃度造成影響，可以認(rèn)為溶液濃度保持不變。底部用橡膠逡逑塞封口，并將注射針頭插入橡膠塞中，通過(guò)擠壓與針頭相連的膠皮管制造單氣泡，由逡逑于湍流場(chǎng)的影響

二腳架及云臺(tái)邐使用豎立超級(jí)合金（Ａ．Ｔ．Ｍ．），第一節(jié)管徑２３．４ｍｍ，第二節(jié)管徑２０ｍｍ逡逑圖２－３為實(shí)驗(yàn)用高速相機(jī)。經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)，確定了高速相機(jī)使用時(shí)的各參數(shù)如下：逡逑曝光時(shí)間１０００邋ｕｓ，儲(chǔ)存分辨率為２５６０ｘ２０４８邋ｐｉｘｅｌｓ，在該參數(shù)條件下可獲得充足而清逡逑晰的圖像。一般來(lái)說(shuō)，高速相機(jī)拍攝的范圍越小，得到的圖像像素面積越大，清晰度逡逑越高，從而誤差也越小，因此，在拍攝時(shí)需要選擇盡可能小，氣泡停留時(shí)間盡可能長(zhǎng)逡逑的拍攝區(qū)域。相機(jī)連接焦距為１８０邋ｍｍ的長(zhǎng)焦微距鏡頭，拍攝的圖像通過(guò)軟件與計(jì)算逡逑機(jī)相連。逡逑圖２－３實(shí)驗(yàn)用高速相機(jī)逡逑Ｆｉｇ．２－３邋Ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔａｌ邋ｈｉｇｈ－ｓｐｅｅｄ邋ｃａｍｅｒａ逡逑實(shí)驗(yàn)室采用了日本ＳＩＬＫ公司制造的三腳架和云臺(tái)，通過(guò)三腳架及云臺(tái)固定相機(jī)，逡逑通過(guò)調(diào)整三腳架，使相機(jī)被固定在合適的高度，通過(guò)調(diào)整云臺(tái)，使相機(jī)與觀察區(qū)平行。逡逑調(diào)整完畢后，三腳架和云臺(tái)的位置不可再改變。逡逑２０逡逑

【參考文獻(xiàn)】

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1 周云龍;王紅波;顧楊楊;;基于圖像處理的小通道內(nèi)氣液兩相流含氣率的實(shí)驗(yàn)研究[J];熱能動(dòng)力工程;2012年01期

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本文編號(hào)：2725404