本文關鍵詞：圓形微通道內氣液兩相傳質和反應特性

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【摘要】：本論文主要針對水平放置截面為圓形的微通道反應器中氣液兩相流的壓降、傳質以及吸收特性進行了研究。首先,在微通道內徑分別為0.9mm和0.5mm的管道中進行了氮氣-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系。從實驗研究所得到的結果可知,摩擦壓降與管內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)學模型對實驗結果進行預測,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,更接近實驗結果數(shù)據(jù)的是后者——分相流模型,該模型中的Lockhart-Martinelli關聯(lián)式能夠更好的對摩擦壓降進行預測。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管道中的體積傳質系數(shù)K_Gα,并結合已求得的K_Gα預測氣液兩相界面的面積,然后再將實驗所得到的數(shù)據(jù)與宏觀傳質系統(tǒng)中的相應數(shù)值進行對比可知:K_Gα的數(shù)值與氣體和液體在管道內的表觀速度均為正比關系。不同的是,當氣速增大時,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3879m~2/m~3,相較于傳統(tǒng)的宏觀傳質系統(tǒng),此時的傳質質量和效果要好很多,相界面面積數(shù)值高于傳統(tǒng)設備要1-2個數(shù)量級。最后,研究了在內徑為0.9mm的微通道內,通過實驗利用MDEA水溶液來對CO_2混合氣體進行吸收。根據(jù)該實驗的實驗數(shù)據(jù)以及對實驗結果的分析,可知在管道內氣液比值為200:1時,脫除效率可高達99.2%。還考察了不同的操作條件對吸收過程的影響,結果發(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系數(shù)的影響很小。
【關鍵詞】：微通道反應器 氣液兩相流 壓降 傳質 氣體吸收
【學位授予單位】：西安石油大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：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 微化工技術的優(yōu)勢8-10
• 1.3 微通道反應器簡介10-12
• 1.3.1 微通道反應器的定義10-11
• 1.3.2 微通道反應器的優(yōu)缺點11-12
• 1.3.3 微通道反應器的展望12
• 1.4 微通道反應器內氣-液兩相流動特性12-15
• 1.5 微通道反應器內氣-液兩相傳質特性15-17
• 1.5.1 停滯膜模型15-16
• 1.5.2 溶質滲透模型16-17
• 1.5.3 表面更新模型17
• 1.6 微通道反應器內氣-液兩相吸收特性17-18
• 1.7 論文主要研究內容18-19
• 第二章 微通道反應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28-30
• 第三章 微通道反應器中氣液兩相傳質研究30-37
• 3.1 實驗部分30
• 3.2 實驗原理30-32
• 3.3 結果與討論32-35
• 3.3.1 NaOH濃度對氣相總傳質系數(shù)的影響32
• 3.3.2 表觀氣速對總傳質系數(shù)的影響32-33
• 3.3.3 表觀液速對總傳質系數(shù)的影響33-34
• 3.3.4 微通道內相界面積的預測34-35
• 3.4 小結35-37
• 第四章 微通道反應器中溶液吸收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 結論40-43
• 第五章 結論43-44
• 致謝44-45
• 參考文獻45-52
• 攻讀碩士學位期間發(fā)表的論文52-53

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