錯(cuò)流與逆流旋轉(zhuǎn)填料床傳質(zhì)性能對(duì)比研究.pdf

1、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，是通過填料高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力場強(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)過程具有明顯的強(qiáng)化作用，其傳質(zhì)系數(shù)較重力場傳質(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，這是由于研究過程忽略設(shè)備尺寸、研

2、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（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C

3、O2~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RPBkLa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

4、，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)q<9m3/(m2·h）或t<0.17s時(shí)，錯(cuò)流RPBae及kLa大于逆流，其余操作條件下逆流RPBae及kLa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

5、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