發(fā)布時(shí)間：2017-04-08 07:03

  本文關(guān)鍵詞：錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)性能對(duì)比研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：超重力旋轉(zhuǎn)填料床(RPB)是超重力技術(shù)實(shí)現(xiàn)的載體設(shè)備,是通過(guò)填料高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力場(chǎng)強(qiáng)化氣液間的擾動(dòng)作用,以提高氣液間傳質(zhì)效率。RPB對(duì)氣液間傳質(zhì)過(guò)程具有明顯的強(qiáng)化作用,其傳質(zhì)系數(shù)較重力場(chǎng)傳質(zhì)設(shè)備可提高1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。錯(cuò)流與逆流作為旋轉(zhuǎn)填料床最為常用的兩種結(jié)構(gòu),氣液接觸方式及流場(chǎng)分布存在顯著差異,因此其傳質(zhì)性能各不相同。研究者們分別對(duì)錯(cuò)流與逆流RPB氣液傳質(zhì)特性進(jìn)行研究,其中傳質(zhì)對(duì)比研究結(jié)果存在較大差異,這是由于研究過(guò)程忽略設(shè)備尺寸、研究體系及參數(shù)范圍的不同,直接將實(shí)驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行對(duì)比。且多數(shù)采用轉(zhuǎn)速、氣量和液量等與設(shè)備尺寸相關(guān)的操作參數(shù),研究結(jié)果通用性不強(qiáng)。本文搭建錯(cuò)流與逆流RPB傳質(zhì)性能對(duì)比研究平臺(tái),以實(shí)驗(yàn)室自主設(shè)計(jì)的兩臺(tái)轉(zhuǎn)子尺寸相近的錯(cuò)流與逆流RPB作為實(shí)驗(yàn)研究設(shè)備,選取實(shí)驗(yàn)范圍:氣速u(mài)(0~2.03)m/s,液體噴淋密度q(0~33)m3/(m2·h),超重力因子β(0~250),氣體停留時(shí)間t(0.02~0.27)s,選取絲網(wǎng)填料及散裝星形填料,以CO2~NaOH溶液為實(shí)驗(yàn)體系,采用化學(xué)吸收法對(duì)兩種結(jié)構(gòu)RPB氣液傳質(zhì)性能進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。以有效傳質(zhì)比表面積ae、液相體積傳質(zhì)系數(shù)kLa表征傳質(zhì)效果,系統(tǒng)研究了絲網(wǎng)填料錯(cuò)流與逆流RPB傳質(zhì)特性。結(jié)果表明:q對(duì)錯(cuò)流與逆流RPBae影響最為顯著,u對(duì)錯(cuò)流RPBk La影響最為顯著。兩種結(jié)構(gòu)RPBkLa及ae均隨u、q及β增加而增大,kLa隨t增加先平緩增加后迅速下降;ae隨t增大而降低。得到絲網(wǎng)錯(cuò)流與逆流RPB最適宜的操作條件:u=1.69m/s,q=32.00 m3/(m2·h),β=104.00,t=0.100s(錯(cuò)流);u=0.91m/s,q=32.89m3/(m2·h),β=163.05,t=0.097s(逆流)。當(dāng)q9m3/(m2·h)或t0.17s時(shí),錯(cuò)流RPBae及kLa大于逆流,其余操作條件下逆流RPBae及k La均大于錯(cuò)流。相同操作條件下對(duì)比兩種填料結(jié)構(gòu)錯(cuò)流與逆流RPB的傳質(zhì)特性。實(shí)驗(yàn)得出:絲網(wǎng)填料傳質(zhì)性能優(yōu)于散裝星形填料,得到散裝星形填料RPB最優(yōu)操作條件:u=1.35m/s,q=32 m3/m2·h,β=104.35(錯(cuò)流);u=1.09m/s,q=32 m3/m2·h,β=104.35(逆流)。與不同文獻(xiàn)ae及kLa進(jìn)行對(duì)比,本實(shí)驗(yàn)所得兩種填料結(jié)構(gòu)錯(cuò)流與逆流RPBae約為文獻(xiàn)4倍,kLa約為文獻(xiàn)3.44~4.30倍,即本實(shí)驗(yàn)錯(cuò)流與逆流RPBae及kLa均大于實(shí)驗(yàn)室規(guī)模RPB,說(shuō)明超重力技術(shù)應(yīng)用于設(shè)備放大具有正效應(yīng)。分別對(duì)錯(cuò)流與逆流RPB的ae及kLa與液相雷諾數(shù)ReL,液相格拉曉夫數(shù)Gr L,液相施密特?cái)?shù)ScL,液相弗魯?shù)聰?shù)FrL,液相韋伯?dāng)?shù)WeL之間建立無(wú)因次關(guān)聯(lián)式:錯(cuò)流:k_La=1.822(a_tD_L/d_p)Re_L~(0.6371)Gr_L~(0.0548)Sc_L~(0.0623);a_e/a_t=2981Re_L~(0.2349)Fr_L~(-0.045)We_L~(0.5023)φ~(-0.5)逆流:k_La=2.718(a_tD_L/d_p)Re_L~(0.8945)Gr_L~(0.0027)Sc_L~(0.2669);a_e/a_t=665.1Re_L~(1.2739)Fr_L~(-0.1587)We_L~(0.1791)φ~(0.67)得到關(guān)聯(lián)式量綱1數(shù)取值范圍。所得關(guān)聯(lián)式與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)相關(guān)性較好,可為RPB工業(yè)應(yīng)用提供傳質(zhì)基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。本文對(duì)比錯(cuò)流與逆流RPB傳質(zhì)性能差異并探究不同填料結(jié)構(gòu)對(duì)于RPB傳質(zhì)特性的影響規(guī)律,旨在為RPB設(shè)計(jì)選型及工業(yè)應(yīng)用提供理論與實(shí)踐依據(jù)。
【關(guān)鍵詞】：旋轉(zhuǎn)填料床 錯(cuò)流 逆流 傳質(zhì)性能 絲網(wǎng)填料
【學(xué)位授予單位】：中北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ021.4
【目錄】：

• 摘要4-6
• abstract6-12
• 1 文獻(xiàn)綜述12-29
• 1.1 引言12
• 1.2 超重力技術(shù)簡(jiǎn)介12-17
• 1.2.1 超重力技術(shù)的產(chǎn)生13
• 1.2.2 旋轉(zhuǎn)填料床的結(jié)構(gòu)13-15
• 1.2.3 旋轉(zhuǎn)填料床的特點(diǎn)15
• 1.2.4 旋轉(zhuǎn)填料床的應(yīng)用15-17
• 1.3 旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)性能研究進(jìn)展17-27
• 1.3.1 錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)模型的研究進(jìn)展17-19
• 1.3.2 錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究進(jìn)展19-27
• 1.4 本課題的研究目的、意義及內(nèi)容27-29
• 1.4.1 本課題的研究目的及意義27-28
• 1.4.2 本課題研究?jī)?nèi)容28-29
• 2 旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性理論分析29-35
• 2.1 CO_2 ~ NaOH溶液體系氣液傳質(zhì)理論29-30
• 2.2 有效傳質(zhì)比表面積的測(cè)定30-31
• 2.3 總液相體積傳質(zhì)系數(shù)的測(cè)定31-35
• 2.3.1 氣液逆流接觸傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定32-33
• 2.3.2 氣液錯(cuò)流接觸傳質(zhì)系數(shù)測(cè)定33-35
• 3 錯(cuò)流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性實(shí)驗(yàn)研究35-51
• 3.1 引言35
• 3.2 實(shí)驗(yàn)條件35
• 3.3 實(shí)驗(yàn)裝置及方案35-40
• 3.3.1 實(shí)驗(yàn)儀器及設(shè)備35-36
• 3.3.2 實(shí)驗(yàn)藥品36-37
• 3.3.3 CO_2~NaOH傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)流程圖37
• 3.3.4 操作參數(shù)計(jì)算37-38
• 3.3.5 實(shí)驗(yàn)方案38-39
• 3.3.6 實(shí)驗(yàn)步驟39-40
• 3.3.7 分析檢測(cè)手段40
• 3.4 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論40-49
• 3.4.1 傳質(zhì)正交實(shí)驗(yàn)結(jié)果40-42
• 3.4.1.1 正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)點(diǎn)40-41
• 3.4.1.2 正交試驗(yàn)結(jié)果分析41-42
• 3.4.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果42-44
• 3.4.2.1 氣速對(duì)k_La和a_e的影響42-43
• 3.4.2.2 液體噴淋密度對(duì)k_La和a_e的影響43
• 3.4.2.3 超重力因子對(duì)k_La和a_e的影響43-44
• 3.4.2.4 氣體停留時(shí)間對(duì)k_La和a_e的影響44
• 3.4.3 不同填料結(jié)構(gòu)傳質(zhì)特性44-47
• 3.4.3.1 不同填料結(jié)構(gòu)總體積傳質(zhì)系數(shù)對(duì)比45-46
• 3.4.3.2 不同填料結(jié)構(gòu)有效傳質(zhì)比表面積對(duì)比46-47
• 3.4.4 傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式建立47-49
• 3.5 本章小結(jié)49-51
• 4 逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性實(shí)驗(yàn)研究51-62
• 4.1 引言51
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分51-52
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程51
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)相關(guān)參數(shù)51-52
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)內(nèi)容52
• 4.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論52-60
• 4.3.1 正交試驗(yàn)52-54
• 4.3.1.1 正交試驗(yàn)結(jié)果分析52-54
• 4.3.2 單因素實(shí)驗(yàn)結(jié)果54-57
• 4.3.2.1 氣速對(duì)k_La和a_e的影響54-55
• 4.3.2.2 液體噴淋密度對(duì)k_La和a_e的影響55
• 4.3.2.3 超重力因子對(duì)k_La和a_e的影響55-56
• 4.3.2.4 氣體停留時(shí)間對(duì)k_La和a_e的影響56-57
• 4.3.3 不同填料結(jié)構(gòu)傳質(zhì)特性對(duì)比57-59
• 4.3.3.1 兩種填料結(jié)構(gòu)逆流RPB總體積傳質(zhì)系數(shù)對(duì)比57-58
• 4.3.3.2 兩種填料結(jié)構(gòu)逆流RPB有效傳質(zhì)比表面積對(duì)比58-59
• 4.3.4 傳質(zhì)關(guān)聯(lián)式建立59-60
• 4.4 本章小結(jié)60-62
• 5 錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性對(duì)比62-73
• 5.1 引言62
• 5.2 錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床相關(guān)參數(shù)62-63
• 5.3 錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性對(duì)比63-72
• 5.3.1 有效傳質(zhì)比表面積對(duì)比63-66
• 5.3.2 液相總體積傳質(zhì)系數(shù)對(duì)比66-69
• 5.3.3 與不同文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比69-70
• 5.3.4 綜合性能對(duì)比70-72
• 5.4 本章小結(jié)72-73
• 6 不同填料結(jié)構(gòu)錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)特性對(duì)比73-85
• 6.1 引言73-74
• 6.2 實(shí)驗(yàn)部分74-75
• 6.2.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)備及流程74
• 6.2.2 實(shí)驗(yàn)相關(guān)參數(shù)74-75
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論75-83
• 6.3.1 氣速對(duì)a_e、k_La、H_(OL)及 △ P/k_La的影響75-78
• 6.3.2 液體噴淋密度對(duì)a_e、k_La、H_(OL)及 △ P/k_La的影響78-79
• 6.3.3 超重力因子對(duì)a_e、k_La、H_(OL)及 △ P/k_La的影響79-82
• 6.3.4 與不同文獻(xiàn)實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比82-83
• 6.4 本章小結(jié)83-85
• 7 總結(jié)85-87
• 7.1 結(jié)論85-86
• 7.2 創(chuàng)新點(diǎn)86
• 7.3 不足與建議86-87
• 附錄87-93
• 參考文獻(xiàn)93-99
• 攻讀碩士學(xué)位期間所取得的成果99-100
• 致謝100-101

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  本文關(guān)鍵詞：錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)性能對(duì)比研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：292301