結(jié)合綠色化工技術(shù)的開發(fā)和研究,逐步消除環(huán)境污染成為化學(xué)工業(yè)未來發(fā)展的一個(gè)主要方向。化工過程強(qiáng)化技術(shù)以其減小設(shè)備占地面積、提高能源效率等優(yōu)勢在綠色化工生產(chǎn)中引起極大關(guān)注。近些年來,基于超重力技術(shù)設(shè)計(jì)的旋轉(zhuǎn)填充床在傳質(zhì)和混合等過程中體現(xiàn)出顯著的強(qiáng)化效果,在工業(yè)應(yīng)用上顯露出廣闊的前景。隨著計(jì)算水平和數(shù)值模型的發(fā)展,計(jì)算流體力學(xué)（CFD）技術(shù)成為了一種在分析詳細(xì)流體流動(dòng)信息、設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)備內(nèi)構(gòu)件結(jié)構(gòu)等方面具有巨大潛力的工具。本文結(jié)合前人的相關(guān)研究成果,采用了 CFD模擬、理論分析和實(shí)驗(yàn)方法三者相結(jié)合的思路,以隨機(jī)球填料旋轉(zhuǎn)填充床為研究對象,詳細(xì)研究了旋轉(zhuǎn)床內(nèi)部氣相、液相牛頓型和非牛頓型流體流動(dòng)過程,為旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)構(gòu)件的優(yōu)化和操作參數(shù)的合理選擇提供了理論指導(dǎo)。主要研究成果如下:（1）首次構(gòu)建三維隨機(jī)球填料旋轉(zhuǎn)填充床CFD模型,球填料幾何模型與真實(shí)填料結(jié)構(gòu)高度吻合,使用Realizable k-ε湍動(dòng)方程對床層內(nèi)氣相流場進(jìn)行了模擬計(jì)算。結(jié)果表明旋轉(zhuǎn)填充床總干床壓降CFD模擬值和實(shí)驗(yàn)值誤差在±20%以內(nèi);填料區(qū)分壓降和氣相切向速度隨轉(zhuǎn)速的增加而明顯增加,而氣量的增加主要導(dǎo)致氣相徑向速度和內(nèi)外空腔區(qū)分... 

【文章來源】：北京化工大學(xué)北京市 211工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：101 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１－２用于氣液逆流體系的傳統(tǒng)填充床（ａ）?ＰＢ和旋轉(zhuǎn)填充床（ｂ）?ＲＰＢ結(jié)構(gòu)示意圖［１２］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－２?Ｓｃｈｅｍａｔｉｃ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｈｅ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｏｆ?ｔｒａｄｉｔｉｏｎａｌ?ｐａｃｋｅｄ?ｂｅｄ?（ａ）?ＰＢ?ａｎｄ?ｒｏｔａｔｉｎｇ?ｐａｃｋｅｄ??

動(dòng)模式、持液量、氣液界面面積等，從而詳細(xì)研宄內(nèi)部液體流動(dòng)行為是必要的。??前人己經(jīng)進(jìn)行了許多實(shí)驗(yàn)研宄以探索旋轉(zhuǎn)床內(nèi)的液體流動(dòng)信息，通常此反應(yīng)器整體結(jié)??構(gòu)被分為外空腔區(qū)、填料區(qū)和內(nèi)空腔區(qū)三部分，其中關(guān)于填料區(qū)的研宄最為豐富。高??速攝像機(jī)是在旋轉(zhuǎn)床中最早和使用量較多的一種可視化測量液相流態(tài)的儀器，早在??１９９６年，Ｂｕｍｓ和Ｒａｍｓｈａｗ｜３４］使用高速相機(jī)拍攝出絲網(wǎng)填料旋轉(zhuǎn)填充床中的液體流動(dòng)??狀態(tài)，觀察到在不同操作條件下旋轉(zhuǎn)床中存在三種液相流態(tài)，即液滴流，液膜流和孔??隙流，如圖１－３所示，并通過在填料內(nèi)邊緣液體入口添加擋板的實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)了填料區(qū)的??液體的局部分布不均現(xiàn)象，此現(xiàn)象在低轉(zhuǎn)速下明顯，在高轉(zhuǎn)速下液體呈現(xiàn)放射狀螺旋??流動(dòng)狀態(tài)，大大減小了液體的不均勻分布。Ｇｕｏ等［３５］使用與轉(zhuǎn)子同步旋轉(zhuǎn)的高速攝像??機(jī)觀測了絲網(wǎng)填料旋轉(zhuǎn)床的液體流動(dòng)狀況，發(fā)現(xiàn)大多數(shù)是覆蓋填料表面的液膜流動(dòng)，??且在填料區(qū)入口處幾毫米內(nèi)液體存在兩個(gè)不同的流動(dòng)方向，如圖１－４所示夾角貧．ｆｔ??方向。Ｓａｎｇ等［３６］借助高速攝像機(jī)觀察到旋轉(zhuǎn)床空腔區(qū)的兩種主要的液體流型，即液??線流和液滴流（圖１－５），并且發(fā)現(xiàn)在填料外緣處液滴和液膜會繼續(xù)斷裂呈現(xiàn)出不同的??斷裂形態(tài)，在圖１－６中給出了清晰的展示。??ｍｍｍ??Ｐｃｗｔ！?Ｆｌｏｗ?Ｄｒｏｐｌｅｔ?Ｆｌｏｗ?Ｆｉｌｍ?Ｆｌｏｗ??Ｐａｃｋｉｎｇ??Ｌｉｑｕｉｄ??圖１－３液體在旋轉(zhuǎn)填充床中的三種流動(dòng)狀態(tài)［３４１??Ｆｉｇｕｒｅ?１－３?Ｔｈｒｅｅ?ｔｙｐｅｓ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｗｉｔｈｉｎ?ＲＰＢ１＇４１??６??

?第一章緒論???Ｈｏｚｒｉｅ?ｓｐｒａｙｉｎｇ?????Ｐａｃｋｉｎｇ?ｍｏｖｉｎｇ?：?＼?ｙ??ｅ２?／??Ｉ?Ａ?９，?ｆ??圖１－４進(jìn)入旋轉(zhuǎn)床填料區(qū)液體的流動(dòng)方向角［３５］??Ｆｉｇｕｒｅ?１－４?Ｓｋｅｔｃｈ?ｏｆ?ｄｉｓｐｌａｙｅｄ?ｌｉｑｕｉｄ?ｆｌｏｗ?ｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｐａｃｋｉｎｇ?ｚｏｎｅ?ｏｆ?ＲＰＢ，３５］??ｒ?…??⑷?（ｂ）??圖１－５空腔區(qū)液體流型［３６】：（＆）及＝０．１０２５?１１１，７＾＝３０〇１＊／１１１）１１，吻＝１．９６５�。保保担剑保保玻保�？３５，＾７＝７３．１］??ｍＮ／ｍ；?（ｂ）?／？＝０．１０２５?ｍ，?Ａ＾＝７００?ｒ／ｍｉｎ，?ｗ〇＝１．９６５ｍ／ｓ，?／／＝１．１２ｍＰａｓ，?＜ｊ＝７３．１１ｍＮ／ｍ??Ｆｉｇｕｒｅ?１－５?Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ?ｏｆ?ｌｉｑｕｉｄ?ｆｌｏｗ?ｐａｔｔｅｒｎ?ｉｎ?ｔｈｅ?ｃａｖｉｔｙ?ｚｏｎｅ１３６１：?（ａ）?Ｒ＝０Ａ０２５?ｍ，?Ｎ＝３００?ｒ／ｍｉｎ，??＾＝１．９６５?ｍ／ｓ，／＾＝１．１２ｍＰａｓ，ｃｒ＝７３．１１ｍＮ／ｍ；（ｂ）／？＝０．１０２５?ｍ，７Ｖ＝７００ｒ／ｍｉｎ，Ｗ（ｐｌ．９６５ｍ／ｓ，／／＝１．１２??ｍＰａ?ｓ，?ｃｒ＝７３．１１?ｍＮ／ｍ??ｖ．丨由??＿??ＨＨＨ??圖ｌ－６填料外緣處液體的斷裂形態(tài)Ｍｌ??Ｆｉｇｕｒｅ?１－６?Ｌｉｑｕｉｄ?ｄｉｓｉｎｔｅｇｒａｔｉｎｇ?ｍｏｄｅｓ?ｏｎ?ｔｈｅ?ｏｕｔｅｒｍｏｓｔ?ｐａｃｋｉｎｇ?ｌａｙｅｒ｜３６］??７??

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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碩士論文
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本文編號：3223602