發(fā)布時(shí)間：2018-04-12 17:10

  本文選題：氣液固傳質(zhì) + 增強(qiáng)因子��； 參考：《天津大學(xué)》2014年博士論文

【摘要】：化工過程強(qiáng)化是實(shí)現(xiàn)化工生產(chǎn)過程高效、節(jié)能與減排等目標(biāo)的重要手段,也是傳統(tǒng)化工發(fā)展的重要方向之一。本文對(duì)反應(yīng)性固體顆粒增強(qiáng)氣液傳質(zhì)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)和理論研究。對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)含有瞬時(shí)化學(xué)反應(yīng)性微溶固體顆粒增強(qiáng)氣體吸收過程進(jìn)行了理論分析,在溶質(zhì)滲透模型基礎(chǔ)上,結(jié)合cell模型建立了一維傳質(zhì)模型,考慮反應(yīng)固體顆粒尺寸以及固體顆粒溶解速率對(duì)傳質(zhì)過程的影響,對(duì)模型進(jìn)行了解析求解,得到了傳質(zhì)系數(shù)和傳質(zhì)增強(qiáng)因子的數(shù)學(xué)表達(dá)式�？紤]顆粒位置及顆粒間相互作用對(duì)傳質(zhì)的影響,采用數(shù)理統(tǒng)計(jì)的方法,建立了二維界面?zhèn)髻|(zhì)模型,并采用復(fù)合網(wǎng)格技術(shù)對(duì)二維傳質(zhì)模型進(jìn)行了數(shù)值求解。結(jié)果表明,增強(qiáng)因子隨固含率的增大而增大,并逐漸趨于一個(gè)恒定值,然而增強(qiáng)因子隨氣相分壓、固體顆粒粒徑、固體顆粒與界面距離的增大而減小。將鼓泡塔模型和二維界面?zhèn)髻|(zhì)模型相結(jié)合,對(duì)鼓泡塔內(nèi)伴有化學(xué)反應(yīng)的氣液固三相傳質(zhì)過程進(jìn)行了數(shù)值求解。結(jié)果顯示增強(qiáng)因子隨著固含率和氣體流量的增加而增大,隨氣相分壓和顆粒粒徑的增大而減小。對(duì)鼓泡塔中伴有瞬時(shí)化學(xué)反應(yīng)氣液兩相傳質(zhì)過程進(jìn)行了理論研究�？紤]了湍流和對(duì)流傳質(zhì),基于表面更新理論,對(duì)氣體吸收過程建立數(shù)學(xué)模型,并進(jìn)行了解析求解�？疾炝藲庀嗳苜|(zhì)分壓、氣相流率、氣液界面濃度、擴(kuò)散系數(shù)和表面更新率等因素對(duì)氣液傳質(zhì)增強(qiáng)因子的影響。結(jié)果表明,增強(qiáng)因子隨液相反應(yīng)物濃度的增加和氣體流率的增大而增大,隨氣相溶質(zhì)分壓的增大而減小。采用反應(yīng)釜對(duì)Mg(OH)_2漿料和Ca(OH)_2漿料吸收SO_2及CO_2的傳質(zhì)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,并采用鼓泡塔對(duì)Mg(OH)_2漿料和Ca(OH)_2漿料及NH_4HCO_3水溶液吸收SO_2的傳質(zhì)過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。對(duì)傳質(zhì)模型進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,模型預(yù)測(cè)值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合良好。
[Abstract]:Chemical process strengthening is an important means to achieve the goals of high efficiency, energy saving and emission reduction in chemical production process, and is also one of the important directions of traditional chemical industry development.In this paper, the process of gas-liquid mass transfer enhanced by reactive solid particles has been studied experimentally and theoretically.The process of gas absorption enhanced by micro-soluble solid particles with instantaneous chemical reaction in the reactor was analyzed theoretically. Based on the solute permeation model and cell model, a one-dimensional mass transfer model was established.Considering the effect of particle size and dissolution rate of solid particles on the mass transfer process, the mathematical expressions of mass transfer coefficient and mass transfer enhancement factor are obtained.Considering the effect of particle position and particle interaction on mass transfer, a two-dimensional interface mass transfer model was established by mathematical statistics, and the numerical solution of the two-dimensional mass transfer model was carried out by using composite grid technology.The results show that the enhancement factor increases with the increase of solid holdup and tends to a constant value. However, the enhancement factor decreases with the increase of gas phase partial pressure, particle size and the distance between solid particle and interface.The gas-liquid-solid three-phase mass transfer process with chemical reaction in the bubble column was numerically solved by combining the bubbling column model with the two-dimensional interfacial mass transfer model.The results show that the enhancement factor increases with the increase of solid holdup and gas flow rate and decreases with the increase of gas partial pressure and particle size.The gas-liquid mass transfer in bubble column with instantaneous chemical reaction was studied theoretically.Considering turbulence and convection mass transfer, a mathematical model of gas absorption process is established based on surface renewal theory, and the analytical solution is given.The effects of gas solute partial pressure, gas phase flow rate, gas-liquid interface concentration, diffusion coefficient and surface renewal rate on the enhancement factors of gas-liquid mass transfer were investigated.The results show that the enhancement factor increases with the increase of the concentration of liquid phase reactants and the gas flow rate, and decreases with the increase of the partial pressure of solute in the gas phase.The mass transfer process of Mg(OH)_2 slurry and Ca(OH)_2 slurry absorbing SO_2 and CO_2 was studied by using a reactor, and the mass transfer process of Mg(OH)_2 slurry, Ca(OH)_2 slurry and NH_4HCO_3 aqueous solution absorbing SO_2 was studied by using bubbling column.The mass transfer model is verified by experiments and the predicted values are in good agreement with the experimental results.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2014
【分類號(hào)】：TQ021.4

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本文編號(hào)：1740660