并流降膜塔液相传质系数实验研究

水吸收含１０％ＣＯ２的混合气为体系，测定了并流降膜塔中液相传质系数与气液相流量的关系。液相传质系数与液相流量基本呈线性关系。在较低气相流量情况下，液相传质系数ｋＬ随气相流量的增加而增大，但当气相流量超过某一定值时，随着气相流量的增加反而减小。     

表面添加剂对气膜传质系数的影响

在湿壁塔气液传质过程中,液体表面张力α的变化对气膜传质系数k_α的影响,尚未见文献报导。本文用水中添加表面活性剂的方法改变表面张力,在湿壁塔中测定了水吸收空气中氨的k_α,得知k_α随α的降低而减小,并得出计算k_α的关联式。     

丙酮/氯气的氯化反应过程传质系数

利用短的湿壁管并结合双膜模型研究了氯气与丙酮并流氯化反应过程的传质系数，考察了丙酮流量VL、氯气流量QG及湿壁管长／对该气液反传质的影响。表明该传质过程可视为受气膜控制，统计回归分析得气相传质系关联式，当Re≤200，有Nu =kGGDL/D＝29．34ReL^0.185Re^-0.1Pr0.5(l/DtL)^-0/735。当Re＞200，有Nu＝kGDtL/D=1.606ReL^0.08Re^0.524Pr0.5(l/DtL)^-0.735。     

气液氯化反应填料塔的设计模型

将短湿壁管中的液膜面积和气体所通过的有效通道体积分别视作填料塔内有效传质面积和空隙体积,从短湿壁管测得的氯气与丙酮反应的气相传质关联式导出全新的且较为可靠的气液氯化反应填料塔的设计模型。其计算值与实际运行结果的最大相对误差仅为3.56%。     

氯气与丙酮并流氯化反应的传质过程

利用短的湿壁管并结合双膜模型研究了氯气与丙酮并流氯化反应的传质过程和速率 ,考察了丙酮液流量VL、氯气流量QG 以及湿壁管长度L对该气液反应传质速率NA 的影响。研究发现NA 与VL 几乎无关 ,但随管长度 (或传质相界面面积A)的增加而上升 ,结果表明该传质过程可视为受气膜控制。统计回归分析得到气液传质通量NG=0 .0 0 11Q0 .98G V0 .0 199L A-0 .99D-0 .90 8tL 或NG=0 .0 0 11Q0 .98G V0 .0 199L /[(πD2tLL) 0 .90 8A0 .0 82 ],传质通量的大小不但与气液的流量和传质面积有关 ,而且还与气体在反应器中扩散空间的大小密切相关     

吸收过程的界面传质机理

以分子热力学为基础 ,对气体吸收过程进行了理论分析 ,导出了传质通量的数学表达式。根据该文分析 ,气液界面传质的源动力来自界面处气液两相的不平衡 ,即只要有传质发生 ,液相界面处的浓度就不会达到与气相呈平衡的浓度。对于气相阻力可以忽略的吸收过程 ,两相传质速率的大小主要取决于液相的溶质界面浓度和液膜厚度 ,影响溶质界面浓度和液膜厚度的主要因素是近界面液相侧的流场分布。利用近界面浓度与液膜厚度的激光测定结果 ,计算了甲醇、乙醇及正丙醇吸收CO2 气泡的传质通量 ,计算结果与实验值吻合良好     

塔板上流型变化对板效率影响的计算传质学

利用能够描述塔板上气液两相错流过程的流体力学模型,建立了同时模拟气液两相流动与传质过程的数学模型;通过对气液两相传质方程和流体力学模型方程的联立求解,计算得到了塔板上液相速度分布和气液两相浓度分布的数值解,考察了气相完全混合和气相部分混合两种条件下塔板上的气液两相浓度分布,同时考察了气相完全混合时流型变化对塔板效率的影响.     

改良型湿壁塔液膜传质特性与端末效应的研究

本文采用疋田晴夫等提出的改良型湿壁塔作为建立研究传质的基础实验装置.测定了液膜厚度沿壁的分布,实验结果表明膜厚的实验值与理论值吻合较好;又选用CO_2-H_2O系统对塔的液膜传质特性进行了研究,并提出了液膜传质系数的无因次准数关联式;实验结果与渗透理论计算值比较,获得了良好的一致性.研究还表明通过简单地操作控制即能消除由端末效应引起的偏差.因此改良型湿壁塔是进行气液传质研究的良好装置.     

膜蒸馏海水淡化过程中的两相流强化实验研究

以膜蒸馏海水淡化为研究背景,引入气液两相流技术,分别将氮气和低压水蒸气通入炭膜管内对膜蒸馏过程进行强化,并通过实验考察不同操作条件下的两相流强化效果。结果表明:通入两种气体后均可有效提高渗透通量,水蒸气的强化效果更好;渗透通量随氮气流量的增大先增大后缓慢减少,随水蒸气流量的增大持续增大;料液入口温度较低和浓度较高时,膜蒸馏两相流强化传质效率较高;料液入口温度越高,氮气与水蒸气的强化传质效率差别越小。研究结果将为进一步探究膜蒸馏强化过程奠定基础。     

并流降膜式多管湿壁塔的质量传递特性

在内径为0.1 m,由38根内径为8 mm,外径为10 mm,高120 mm陶瓷管组成的多管湿壁塔中,采用SO2/NaOH和CO_2/H_2O系统,研究了20℃的气液传质速率。实验结果表明,液相雷诺数在Re_L在55~165之间,气相雷诺数Re_G在360~2 000之间,液相舍伍德数分别与Re_G的0.662次方和Re_L的0.851次方成正比;气相舍伍德数分别与Re_G的1.103Re_L的0.226次方成正比。     

新型气相分配器对隔板填料塔性能的影响

针对一种新型隔板塔气相分配器，搭建了一套直径600mm、高度5600mm的隔板填料塔冷模实验系统，探究了液相分配比变化对气相分配比产生的影响以及新型气相分配器在隔板填料塔内的分配效果。结果显示：在本实验系统中，液相分配比在1～6之间变化时，隔板塔内气相分配比与液相分配比呈负相关的关系，即液流喷淋密度增大的一侧气体量反而会减少，气相分配比最多可由0.95降至0.6左右，这使得隔板塔远离高效操作区，严重影响了隔板塔内的传质效率；喷淋密度分别为6.27m³/(h·m²)、9.41m³/(h·m²)、15.68m³/(h·m²)时，分配器在隔板填料塔中具有较好的分配性能，可以通过分配器上的调节液位高度，使得喷淋密度增大的一侧，气相流量增多，气相分配比可由0.85调节至1.25左右，加强了气液两相传质，保证了隔板塔的高效运行。     

HD低温蒸发系统中填料蒸发器传质传热的分析

通过研究系统中填料蒸发器的蒸发传质传热过程以及两相流动特性，采用计算流体力学（computational fluid dynamics，CFD）中离散相与连续相耦合的方法来模拟规整填料内部通道的蒸发传质传热过程，实现了填料蒸发器中两相传质传热的过程以及液滴流动的可视化，为研究气液两相在规整填料内的流动提供了一种模拟方法。通过与实验结果的比较，最终选用RNG k-ε湍流模型来分析规整填料内部气液两相传质传热以及流动情况。数值模拟研究了规整填料板间距对填料内部气液两相传质传热以及液滴运动影响，发现随着板间距的增大，填料内部压力降逐渐降低，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率降低，液滴进出口质量差减小，气相出口温度逐渐降低，蒸发传质传热效率降低。随着气速的增大，出口空气中水蒸气的含量不断减小，液滴蒸发速率增加，气相出口温度降低，气液两相传质传热效率降低。     

微通道反应器内CO2传质反应行为研究

以水平放置圆形截面的微通道反应器,进行K_2CO_3-CO_2两相流传质实验。研究气速、液速、管径以及反应时间对微通道中瞬时吸收速率及气液两相传质的影响。实验结果表明:雷诺数Re与流动状态关系与传统理论类似;微通道中气液两相传质系数在0.1—6 s~(-1)之间,K_(La)随液体表观速率的增大而增大;随气体表观速率的增大而减小,属于液膜控制反应;随通道尺寸的增大,传质系数减小;瞬时吸收速率随时间先增大后减小并趋于平稳。     

微旋流混合器中液体混合特性CFD-PBM数值模拟

微旋流混合器是一种由微旋流气浮演化而来的设备，可以强化物料的混合与传质。文中研究利用CFD-PBM计算模型，研究微旋流混合器内气液两相分布，考察微旋流混合器内流体颗粒粒径分布及变化特性。分别以空气和液相作为气液两相，研究不同气、液相入口流速下的流场形态与相关流体力学参数。结果表明：通入气相会诱导设备内部产生新的循环流动形态，增强宏观混合，直径大于4.0 mm的气泡无法在内筒中的旋流环境中稳定存在，并随着旋流速度逐渐减小，气泡发生聚并，最终演化为4.0—10 mm直径的气泡流出。增加液相入口速度可以增加整体流动速度，同时增加气相体积分数，气相体积分数最高可达到18%。随着气相流速增加，在微旋流混合器内筒下端形成连续空腔。     

湿壁塔氨法烟气脱硫模型

近年来氨法脱硫以其低投入,脱硫率高以及有价值的副产物越来越受到重视。今以并流式湿壁塔脱硫实验装置为例,以氨水作为吸收液,在20℃和常压下研究了氨法烟气脱硫的气液传质与化学反应过程,并且在伴有快速的化学反应吸收的双膜理论的基础上,建立了数学模型。利用该模型对并流式湿壁塔氨法脱硫过程进行了模拟,分析了吸收液pH值、液气比、吸收液浓度、烟气流速以及初始SO2浓度对脱硫效率的影响,并与实验结果进行了对比。结果表明:在进气浓度为2500 mg·m·3时,最佳的工艺条件为液气比为2.2~2.8 L·m·3,吸收液pH值为5.8~6.5,烟气流速为1.5~2.5 m·s-1;该模型的计算值与实验数据基本吻合,为氨法烟气脱硫的工业化应用提供了理论参考。     

筛孔塔板上气相错流对液相流场影响的实验测量

利用热膜流速仪、测量了矩形塔内光板上液体单相流动以及筛孔板上气液两相流动时的液体流速分布，实验主要考察气液两相错流时，气体鼓泡作用对鼓泡区下游液体流速分布的影响，实验结果表明，单相流动时，受壁面效应的影响，靠近塔壁的液体的速度最低，气液两相错流时，受气体阻力作用的影响，靠近壁面液体的速度反而大于远离壁面处液体的速度，气相流量越大对液相流场的影响作用越强。     

超重力旋转填充床氧解吸过程的数值模拟

基于旋转填充床流体流动的可视化结果,建立了超重力旋转填充床气液传质过程的数学模型,模拟氮气解吸水中溶解氧的传质过程。模拟结果表明,缩短液相停留时间、提高液相扩散系数都能增大液相传质分系数k_L;总体积传质系数K_La随超重力因子的增加而增大、随温度的上升而增大、随气相流率的增加略有下降、随液相流率的增加明显增大;空腔区传质贡献率随空腔区的增大而增大,随超重力因子的增大而减小;且短暂的停留时间是超重力旋转填充床对传质过程强化的本质原因。模型较好地符合文献的实验数据,误差在±16%以内。     

超重力旋转填充床氧解吸过程的数值模拟

基于旋转填充床流体流动的可视化结果,建立了超重力旋转填充床气液传质过程的数学模型,模拟氮气解吸水中溶解氧的传质过程。模拟结果表明,缩短液相停留时间、提高液相扩散系数都能增大液相传质分系数kL;总体积传质系数KLa随超重力因子的增加而增大、随温度的上升而增大、随气相流率的增加略有下降、随液相流率的增加明显增大;空腔区传质贡献率随空腔区的增大而增大,随超重力因子的增大而减小;且短暂的停留时间是超重力旋转填充床对传质过程强化的本质原因。模型较好地符合文献的实验数据,误差在±16%以内。     

在搅拌器中油水乳状液的气液传质

选取CO2为气相,苯/辛烷-水乳状液为液相,通过难溶气体的吸收实验,研究了在带有气体分布器的三相混合吸收装置中分散液相对气液传质的增强作用。实验结果表明,传质增强因子随能量输入的增大而增大,且分散相形成的液滴较小时,在膜内停留时间里小液滴对气液传质有增强作用。分析了"传输机理",总结出增强气液传质的本质在于分散液相通过吸收作用改变气液界面液侧组分浓度梯度,并在此基础上提出了新的描述分散液相增强气液传质的解释。     

双组分混合有机胺溶液吸收沼气中CO_2的传质性能

在填料塔中,对以二乙醇胺(DEA)为基础溶剂,以N-甲基二乙醇胺(MDEA)、(N-2-羟乙基)乙二胺(AEE)、二乙烯三胺(DETA)、三乙烯四胺(TETA)为添加剂的二元混合胺溶液吸收沼气中高浓度CO2的传质性能进行了实验研究,考察了添加剂浓度及种类对吸收过程中CO2脱除率n、总体积传质系数KGae、气液相传质阻力的影响.结果表明,双组分混合有机胺溶液中,以AEE,DETA和TETA为添加剂时,KGae和随添加剂浓度增加而增大,气相传质系数kG及气相阻力占总阻力的分率减小,液相阻力占总阻力的分率增大;以MDEA为添加剂时趋势相反n和KGae沿塔高方向增大,其在4种溶液中的大小为DEA-TETADEA-DETADEA-AEEDEA-MDEA.