分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床壓降與傳質(zhì)性能研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)填充床是一種高效、環(huán)保、節(jié)能的新式傳質(zhì)分離反應(yīng)器。旋轉(zhuǎn)填充床依靠其內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的離心力場(chǎng)來模擬超重力環(huán)境。在強(qiáng)大的離心力作用下，液體被切割撕裂為極為細(xì)小的液滴、液膜等，從而大大的增加了氣液兩相的接觸面積，極大的強(qiáng)化了傳質(zhì)過程。目前，旋轉(zhuǎn)填充床作為一種優(yōu)秀的氣液分離設(shè)備得到了廣泛地應(yīng)用，有著極大的發(fā)展前景。
　　 旋轉(zhuǎn)填充床在傳質(zhì)過程中有著一個(gè)顯著的特點(diǎn)，即在轉(zhuǎn)子填料內(nèi)緣(徑向半徑約10-20 mm)存在端效應(yīng)區(qū)，在端

2、效應(yīng)區(qū)內(nèi)氣液兩相傳質(zhì)系數(shù)數(shù)倍于填料主體區(qū)和空腔區(qū)。若能將端效應(yīng)原理移植到主體區(qū)，則可進(jìn)一步強(qiáng)化主體區(qū)的傳質(zhì)效率。分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床(Multi-liquid-inlet Rotating Packed Bed，簡(jiǎn)稱MLI-RPB)是一種新型旋轉(zhuǎn)填充床，它采用環(huán)形轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，并利用分段進(jìn)液的方式在旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)部制造多個(gè)端效應(yīng)區(qū)。作為衡量氣液傳質(zhì)設(shè)備的兩個(gè)重要指標(biāo)，旋轉(zhuǎn)填充床的氣相壓降和傳質(zhì)效率成為眾多學(xué)者研究的重點(diǎn)內(nèi)容。由于分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)

3、填充床具有新穎的轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，可能導(dǎo)致其壓降和傳質(zhì)效率與傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)填充床相比有所不同。
　　 本論文研究了轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速、氣體流量、液體流量三個(gè)因素對(duì)分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床的氣相壓降、傳質(zhì)比表面積、液相體積傳質(zhì)系數(shù)的影響規(guī)律。結(jié)果表明，總體上分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床的氣相壓降隨著轉(zhuǎn)速、氣體流量、液體流量的增大而增大;傳質(zhì)比表面積和液相體積傳質(zhì)系數(shù)隨著氣體流量、液體流量增大也隨之增大;但是分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床的傳質(zhì)比表面積和液相體積傳質(zhì)系數(shù)隨著轉(zhuǎn)速

4、增大先升高后降低。同時(shí)，在保證操作條件相同的情況下，將分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床的氣相壓降、傳質(zhì)性能與其轉(zhuǎn)子體積大小相同的傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)填充床進(jìn)行了對(duì)比。對(duì)比實(shí)驗(yàn)表明，分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床比傳統(tǒng)旋轉(zhuǎn)填充床氣相壓降要低，且傳質(zhì)效率略高。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果建立了分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床氣相壓降與超重力水平β，氣體通過填料層最外端的切向速度u，噴淋密度q的關(guān)聯(lián)式。利用表面更新理論建立了分段進(jìn)液式旋轉(zhuǎn)填充床的液相體積傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算模型，并將模型計(jì)算值與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行了對(duì)