旋轉(zhuǎn)填充床是超重力過程強化技術(shù)的核心裝備,其通過電機帶動裝填在轉(zhuǎn)子內(nèi)部的填料高速旋轉(zhuǎn),液體被劇烈切割分散從而強化傳質(zhì)及混合過程。經(jīng)過多年的研究,旋轉(zhuǎn)填充床的主體結(jié)構(gòu)已基本成型,研究重點逐步轉(zhuǎn)向“內(nèi)構(gòu)件”,如轉(zhuǎn)子和填料等。其中填料作為反應(yīng)器內(nèi)部流體流動與傳質(zhì)的主要場所和媒介,顯著影響反應(yīng)器性能。在宏觀層面上,已對旋轉(zhuǎn)填充床填料已經(jīng)進(jìn)行了大量的研究,主要包括填料的絲徑和孔徑等特征尺寸、裝填結(jié)構(gòu)和形式、材質(zhì)等對反應(yīng)器性能的影響。近年來的初步研究發(fā)現(xiàn),填料表面的微觀特性對反應(yīng)器性能亦有重要的影響,但其微觀結(jié)構(gòu)與宏觀性能的影響機制尚未被深入認(rèn)識。本文圍繞填料表面微納結(jié)構(gòu)構(gòu)筑及其對液體流動和旋轉(zhuǎn)填充床氣液傳質(zhì)的影響開展系統(tǒng)研究:首先發(fā)展了一種不銹鋼絲網(wǎng)填料表面微納結(jié)構(gòu)構(gòu)筑的新策略,實現(xiàn)了對填料表面浸潤性的調(diào)變;采用高速攝像可視化技術(shù),獲得了液滴撞擊不同表面微納結(jié)構(gòu)的單根絲、單層絲網(wǎng)以及多層絲網(wǎng)的流動行為科學(xué)規(guī)律;揭示了絲網(wǎng)填料表面微納結(jié)構(gòu)破碎和分散液體的強化機理,可指導(dǎo)旋轉(zhuǎn)填充床的填料優(yōu)化及傳質(zhì)性能強化。主要研究結(jié)論如下:1.發(fā)展了有機/無機復(fù)合材料表面微納結(jié)構(gòu)構(gòu)筑的新策略,在不銹鋼基底表面構(gòu)筑了... 

【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)】：127 頁

【學(xué)位級別】：博士

【部分圖文】：

圖１－１旋轉(zhuǎn)填充床基本結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＲＰＢ??

?北京化工大學(xué)博士學(xué)位論文???液體進(jìn)口??外殼?ｙ?ｉ氣體出Ｕ??〔體迸?Ｕ??ｊｐｙｐ＾＾??液Ｚ?ｗ轉(zhuǎn)＋??轉(zhuǎn)軸??圖１－１旋轉(zhuǎn)填充床基本結(jié)構(gòu)示意圖??Ｆｉｇ．?１－１?Ｂａｓｉｃ?ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ＲＰＢ??１．２．２旋轉(zhuǎn)填充床的填料??填料是旋轉(zhuǎn)填充床的核心內(nèi)構(gòu)件之一。多年來，填料不斷地創(chuàng)新與發(fā)展，出現(xiàn)了??多種形式。若根據(jù)填料結(jié)構(gòu)的不同，可以劃分為散裝填料和規(guī)整填料［ｉ７，ｗ。??散裝填料即為任意堆放（未按照一定幾何結(jié)構(gòu)）的填料，如圖１－２所示。散裝填??料按形狀不同可分為球形、拉西環(huán)及三角螺旋等［９，１８，４。按材質(zhì)分為陶瓷、金屬及塑??料等，其中陶瓷填料耐溫與耐腐蝕性能優(yōu)越，但軔性較差；金屬填料強度大，應(yīng)用相??對廣泛，但其對轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)載荷要求較高；塑料填料耐腐蝕、質(zhì)量輕、韌性高，但其??僅適用于中低溫條件散裝填料應(yīng)用在旋轉(zhuǎn)填充床中常存在裝填耗時及轉(zhuǎn)動穩(wěn)定??性較差等不足。■??？刪??（ａ）球形氧化鋁填料?（ｂ）拉西環(huán)填料?（ｃ）三角螺旋填料??圖１－２散裝填料??Ｆｉｇ．?１－２?Ｒａｎｄｏｍ?ｐａｃｋｉｎｇ??規(guī)整填料具備規(guī)則的幾何結(jié)構(gòu)，以一體化方式裝填在旋轉(zhuǎn)填充床轉(zhuǎn)子內(nèi)，整體拆??裝快速，動平衡性能好［２１］。圖１－３?（ａ）為常見的不銹鋼絲網(wǎng)規(guī)整填料，該類填料具有??２??

?第一章緒論???比表面積大、孔隙率高及傳質(zhì)效率高等優(yōu)點［２２］。不銹鋼絲網(wǎng)規(guī)整填料由于其較低的成??本和高的機械強度，在工業(yè)領(lǐng)域得到廣泛的應(yīng)用。如圖１－３?（ｂ）、（ｃ）、（ｄ）所示為泡??沫規(guī)整填料，主要包含泡沫陶瓷、泡沫金屬［２３，２４］以及泡沫碳化硅等［２５］。泡沫規(guī)整填料??對稱性好、內(nèi)部流場均勻，但其制備流程復(fù)雜，成本昂貴，工業(yè)應(yīng)用較少。??（ａ）規(guī)整絲網(wǎng)填料?（ｂ）泡沫陶瓷填料?（ｃ）泡沫鎳填料??圓瞧??（ｄ）碳化硅填料?（ｅ）不銹鋼多孔波紋板填料?（ｆ）葉片式絲網(wǎng)填料??圖１－３規(guī)整填料??Ｆｉｇ．?１－３?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ?ｐａｃｋｉｎｇ??為了滿足不同的工業(yè)需求，基于絲網(wǎng)規(guī)整填料和泡沫規(guī)整填料特性，也衍生出許??多其他結(jié)構(gòu)形式的填料，如不銹鋼多孔波紋板填料［２６］、葉片式絲網(wǎng)填料等ｔ２＇其中葉??片式絲網(wǎng)填料能很好地解決傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)填充床中脫除揮發(fā)性有機物壓降較大的問題，如??圖１－３?（ｆ）所示。填料結(jié)構(gòu)的不同，勢必影響流體在填料內(nèi)部的流體流動及傳質(zhì)性能??等。??１．２．３旋轉(zhuǎn)填充床的流體流動研究??認(rèn)知反應(yīng)器內(nèi)的流體流動特性是進(jìn)行旋轉(zhuǎn)填充床結(jié)構(gòu)優(yōu)化及新型填料的開發(fā)的??基礎(chǔ)ｔ８，９，２８＾近年來，隨著流體流動研宄技術(shù)的發(fā)展，旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)部流體流動特性的??研究也日益豐富。研究者從填料結(jié)構(gòu)、不同物性等各個角度描述了其進(jìn)展，本文擬從??觀測技術(shù)的視角來闡述流體流動的研宂進(jìn)展。??３??

【參考文獻(xiàn)】：
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碩士論文
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