本文關(guān)鍵詞：圓形微通道內(nèi)氣液兩相傳質(zhì)和反應(yīng)特性

  更多相關(guān)文章： 微通道反應(yīng)器 氣液兩相流 壓降 傳質(zhì) 氣體吸收

【摘要】：本論文主要針對水平放置截面為圓形的微通道反應(yīng)器中氣液兩相流的壓降、傳質(zhì)以及吸收特性進(jìn)行了研究。首先,在微通道內(nèi)徑分別為0.9mm和0.5mm的管道中進(jìn)行了氮?dú)?水兩相流壓降實驗,實驗的主要目的就在于驗證微通道中氣體和液體兩相之間的摩擦壓降與管道的直徑以及氣體和液體兩相的表觀速度的關(guān)系。從實驗研究所得到的結(jié)果可知,摩擦壓降與管內(nèi)氣體液體的表觀速度成正比,與管道直徑的大小成反比;實驗中還利用了數(shù)學(xué)模型對實驗結(jié)果進(jìn)行預(yù)測,一般常用的模型是均勻混合模型和分相流模型。經(jīng)過對比我們可以知道,更接近實驗結(jié)果數(shù)據(jù)的是后者——分相流模型,該模型中的Lockhart-Martinelli關(guān)聯(lián)式能夠更好的對摩擦壓降進(jìn)行預(yù)測。另外,我們可以通過利用氫氧化鈉溶液吸收CO_2—N_2混合氣體的方法來測量并且確定管徑為0.5mm管道中的體積傳質(zhì)系數(shù)K_Gα,并結(jié)合已求得的K_Gα預(yù)測氣液兩相界面的面積,然后再將實驗所得到的數(shù)據(jù)與宏觀傳質(zhì)系統(tǒng)中的相應(yīng)數(shù)值進(jìn)行對比可知:K_Gα的數(shù)值與氣體和液體在管道內(nèi)的表觀速度均為正比關(guān)系。不同的是,當(dāng)氣速增大時,雖然K_Gα同樣在增大,但是增大的速率逐漸減小;當(dāng)液速增大時,K_Gα增大的速率不變化不顯著;實驗條件下的兩相界面面積最高可達(dá)3879m~2/m~3,相較于傳統(tǒng)的宏觀傳質(zhì)系統(tǒng),此時的傳質(zhì)質(zhì)量和效果要好很多,相界面面積數(shù)值高于傳統(tǒng)設(shè)備要1-2個數(shù)量級。最后,研究了在內(nèi)徑為0.9mm的微通道內(nèi),通過實驗利用MDEA水溶液來對CO_2混合氣體進(jìn)行吸收。根據(jù)該實驗的實驗數(shù)據(jù)以及對實驗結(jié)果的分析,可知在管道內(nèi)氣液比值為200:1時,脫除效率可高達(dá)99.2%。還考察了不同的操作條件對吸收過程的影響,結(jié)果發(fā)現(xiàn)CO_2的脫除率與壓力和溶液濃度成正比,與溫度和初始濃度成反比。而且發(fā)現(xiàn)系統(tǒng)的操作壓力和原料氣入口濃度對傳質(zhì)系數(shù)的影響很小。
【關(guān)鍵詞】：微通道反應(yīng)器 氣液兩相流 壓降 傳質(zhì) 氣體吸收
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TQ021.4
【目錄】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 緒論8-19
• 1.1 引言8
• 1.2 微化工技術(shù)的優(yōu)勢8-10
• 1.3 微通道反應(yīng)器簡介10-12
• 1.3.1 微通道反應(yīng)器的定義10-11
• 1.3.2 微通道反應(yīng)器的優(yōu)缺點(diǎn)11-12
• 1.3.3 微通道反應(yīng)器的展望12
• 1.4 微通道反應(yīng)器內(nèi)氣-液兩相流動特性12-15
• 1.5 微通道反應(yīng)器內(nèi)氣-液兩相傳質(zhì)特性15-17
• 1.5.1 停滯膜模型15-16
• 1.5.2 溶質(zhì)滲透模型16-17
• 1.5.3 表面更新模型17
• 1.6 微通道反應(yīng)器內(nèi)氣-液兩相吸收特性17-18
• 1.7 論文主要研究內(nèi)容18-19
• 第二章 微通道反應(yīng)器中氣液兩相壓降研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 實驗部分19-20
• 2.3 結(jié)果與討論20-28
• 2.3.1 管徑對摩擦壓降的影響20-21
• 2.3.2 均相流模型21-23
• 2.3.3 分相流模型23-26
• 2.3.4 表觀氣速對壓降的影響26-28
• 2.4 小結(jié)28-30
• 第三章 微通道反應(yīng)器中氣液兩相傳質(zhì)研究30-37
• 3.1 實驗部分30
• 3.2 實驗原理30-32
• 3.3 結(jié)果與討論32-35
• 3.3.1 NaOH濃度對氣相總傳質(zhì)系數(shù)的影響32
• 3.3.2 表觀氣速對總傳質(zhì)系數(shù)的影響32-33
• 3.3.3 表觀液速對總傳質(zhì)系數(shù)的影響33-34
• 3.3.4 微通道內(nèi)相界面積的預(yù)測34-35
• 3.4 小結(jié)35-37
• 第四章 微通道反應(yīng)器中溶液吸收CO_2的實驗研究37-43
• 4.1 引言37
• 4.2 實驗部分37-38
• 4.3 結(jié)果與討論38-40
• 4.3.1 CO_2的脫除效率38
• 4.3.2 原料氣濃度對CO_2脫除效率的影響38-39
• 4.3.3 操作溫度對CO_2脫除效率的影響39-40
• 4.3.4 溶液濃度對CO_2脫除效率的影響40
• 4.4 結(jié)論40-43
• 第五章 結(jié)論43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻(xiàn)45-52
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文52-53

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