郭奋[1]1996年在《错流旋转床内流体力学与传质特性的研究》文中研究指明旋转填料床是近年来发展起的一种用离心力强化传质与微观混合的新型化工设备。在以往的工作中，床内两相流的接触形式全为逆流。当处理的气量很大时，转子的直径也会过大，从而会使设备的造价非常高。将两相流的接触形式由逆流改为错流就有可能使转子的直径减小到与气体管路的直径相当，从而达到减小设备体积、降低设备造价的目的。如果将其用于加压系统优势可能更显著。考虑到在某些场合下使用错流旋转床可能会有其独特的优势，因此本文对错流旋转床的流体力学与传质特性进行了较为全面的研究和探讨。试验用错流床的转子直径为164mm，设计气量为1000m~3／h。 一．本文首先对错流旋转床的气相压降和液体轴向偏流等流体力学特性进行了实验测定。同时，通过理论分析和合理简化提出了流体在床内流动的物理模型，并以此建立了描述流体流动特性的数学模型。在此基础上，结合实验数据，本文还得出了计算液体在填料上的速度分布和液膜厚度、填料空隙中的液滴直径、液体在床内的平均流动速度、液体轴向偏移量、持液量以及气体通过床层的压降、气体在床内的压力和速度分布等的公式。实验与模拟结果表明： 1．液体在填料表面上的膜很薄，因此流动速度很低，应是层流流动(Re＜10) 。 2．在实验范围内气体在床内的流动基本上是处于阻力平方区的高度湍流(表观气速6～15m／s，Re=700～2000)，且干床压降与转速无关。 3．床内压力的径向分布变化很小可忽略不计。气体轴向速度的径向分布变化一般小于10％。 4．液体在填料层沿径向流动时，由于受到轴向运动的气体曳力作用而发生轴向偏移，但轴向分散很小，因此液体的轴向返混很小。实验还表明液体的轴向偏移与液量无关，这也说明液量对液滴直径无影响。 5．模拟结果表明，填料空隙中的液滴的表面积约与填料表面积相当，而且由于填料的内半径区的持液量大于外半径区的持液量，所以内半径区的传质总比表面积大于外半径区的总比表面积。 6．由于填料喷淋段的后面紧接着就是除沫段，所以当转速在1500rpmH寸即使表观气速达到15m／s出口气体也不带液，因此错流床可在高气速下操作，这对于气膜控制的传质过程是非常有利的。 二．为了探索错流旋转床内传质特点，本文选择了液膜控制的氧解吸，气膜控制的氨吸收和气膜控制的SO_2化学吸收三个传质过程对错流床的传质特性进行了较全面的研究。 以氮气解吸水中的氧为研究体系，本文进行了错流旋转床内的液膜控制传质实验。同时，以表面更新理论为基础，本文还建立了错流床传质计算模型。从总体而言，计算结果与实验值比较吻合。实验与模拟计算结果表明：
师丹彤[2]2015年在《高速分散器内流体力学特性的数值模拟》文中认为高速分散器作为一种气液传质设备,通过转子的高速旋转,使液体在强大的离心力、剪切力作用下被分散成液滴、液丝,大大增加气液相接触面积,且其转子结构简单,便于清洗维护,因而具有广阔的应用前景。本文采用Ansys Fluent软件对高速分散器内低粘及高粘体系的流体力学特性进行数值模拟研究,对后续传质研究及分散器结构设计提供理论及数据支持。本文所研究的高速分散器的转子(内径211 mm,外径219 mm)沿周向均匀分布180个格栅。分别采用流体体积分数模型(Volume of Fluid, VOF)及欧拉多相流模型对低粘体系(空气-水)(转速300～1000 rpm,液相进料量1.164～3.443 m3.h-1,距离转子外缘径向距离0-208mm)及高粘体系(空气-糖浆)(转速300～1500 rpm,液相进料量0.381 m3·h-1,径向位置0～300 mm)的流体力学特性进行二维数值模拟,重点研究空腔区域液相形态、液滴直径及直径分布、液相速度、液相平均停留时间随操作条件的变化趋势及原因。结果表明,高转速下液滴直径变小但分布趋向于不均匀,且平均停留时间变短,即转速对气液相传质的影响较为复杂；液相进料量变大时,液滴直径略微变大且分布变得不均匀,液相平均停留时间减小,在一定程度上减弱传质效果；距离转子较远时,液滴由于飞行过程中的碰撞聚并导致直径增大,在设计分散器直径时应考虑这一影响。同时,粘度是影响空腔区域液相形态及流场特性的关键因素,低粘物料被分散器转子分散成大量液滴而高粘物料则形成连续的液丝。本文还针对低粘体系速度场进行三维数值模拟,得到液相轴向速度随转速及液相进料量的增加而增大,随径向位置远离转子而减小；轴向位移随转速及液相进料量的增加而增大。将二维及三维模拟结果同实验结果对比,发现两种方法的相对误差均在15%以下。三维模拟的计算精度总体优于二维模拟,但其模型网格数比二维模型高1-2个数量级。应综合考虑计算精度及计算时间选择合适的模拟方法。
俞云良[3]2004年在《折流式旋转床性能的研究》文中研究指明旋转床(又称超重机或RPB)是八十年代初发展起来的一种利用离心力场强化传质与反应的、新型的、高效化工分离设备，它可用于吸收、解吸、精馏、萃取等一些分离过程，在工业上有着极为广阔的应用和发展前景。前人对旋转床的流体力学性能、传质性能和功率消耗进行了大量研究，但绝大部分以填料式旋转床为主，且以吸收、脱吸等单元操作居多，而应用于精馏的研究甚少。 折流式旋转床是新近开发的一种超重力旋转床，其核心部分是折流式转子，由动盘和静盘组成，在动、静盘上按一定间距同心安装了一定数量的折流圈，然后将两个盘嵌套在一起形成供汽、液流通的折流式通道。这种结构的折流式转子可使液体不断碰撞雾化，汽液停留时间适当延长，液体分布均匀，这些均是折流式旋转床的传质效率显著提高的重要原因。 折流式旋转床经小液量下的试验表明，其具有较好的分离效果，有望应用于精馏。本文主要是在具有适合工业应用意义的操作条件下进行了冷模和热模试验，研究网孔式和百叶窗式两种不同结构的单层折流式旋转床的气相压降特性和电功率消耗特性，以及双层折流式旋转床的传质性能。实验结果表明： (1)折流式旋转床的干床压降大于湿床压降；气相压降随气量和转速的浙江工业大学硕士学位论文摘要增大而增大，随液量的加入而迅速减小，当液量继续增大到一定值时，气相压降随液量的变化不大。(2)折流式旋转床的电功率消耗随气体流量增大而增大，但趋势比较平缓。在小液体流量下，电功率消耗有随气体流量增加先略有减小后又增加的过程，随液体流量和转速的增大而增大，液体流量和转速是影响电功率消耗的敏感参数。(3)全回流下，网孔式和百叶窗式两种结构的折流式旋转床的传质效率均随回流液量的增加而下降，随旋转速度的增加而增加，随后变化不大，但百叶窗式旋转床受液量的影响比较敏感。(4)网孔式折流式旋转床在回流量大于ZOOL/h、转速在I000r/min左右时，理论板为9一10块左右。(5)得到了网孔式和百叶窗式两种结构折流式旋转床气相压降和电功率消耗对气体流量、液体流量、转速的经验关联式，回归结果与实验结果比较吻合，误差在士10%左右。(6)通过对网孔式和百叶窗式两种结构折流式旋转床性能的比较可以得出，网孔式折流式旋转床的综合性能要优于百叶窗式，故在工业应用上宜采用网孔式折流旋转床，转速宜在I000r/min左右。
单文砚[4]2014年在《醋酐催化剂回收旋转填料床研制》文中认为醋酐生产过程中产生的副产物焦油会包裹贵金属催化剂，影响生产，现有的催化剂回收方法无法达到回收要求，因此需要研制一种新型设备。本文设计研发了一台用于醋酐生产过程中焦油脱除以及催化剂回收的旋转填料床设备。本文首先提出了一种可用于焦油脱除以及催化剂回收的双相萃取工艺，其次应用FLUENT6.3软件对旋转填料床内部流体流动特性及混合时间进行了模拟研究，进而对旋转填料床主轴、进液分布器、填料转子、外壳等主要部件进行了设计，最后进行了设备制造及运行情况考察。本文对不同填料转速，不同液体入口速度，不同填料厚度以及不同液体分布器分布形式下的流场分布进行了模拟。模拟结果表明：填料转速对旋转填料床内液体速度起主导作用；过小的填料转速会缩短液体在填料中的停留时间，不利于相间的充分接触传质；液体速度的增加主要出现在填料区，填料厚度对液体速度的大小有直接影响。液相间的接触传质也主要出现在填料区域，填料厚度越厚，液相间的接触也越充分；液体进料分布器的设置对液体在填料中的均匀分布有很大影响，液体分布器应设置多个入口交错排列。另外，本文采用示踪剂浓度法对设备混合时间进行了模拟，模拟结果表明：旋转填料床内浓度场的变化依赖于流动场，示踪剂在转动的填料的作用下逐渐扩散开；随着转速的增加，混合时间缩短。本文设计对醋酐生产装置的平稳运行具有重要的意义，对其在双相萃取领域中的应用具有指导意义。
方晨[5]2016年在《组合式转子超重力旋转床传质特性及脱硫应用研究》文中研究说明超重力旋转床(英文Rotating Packed Bed,简称RPB)是一种强化化学工业过程的新型反应器。它通过离心力场模拟超重力环境,将液体剪切、高度分散,增加了传质比表面积,提高了液体表面更新速率,能极大的强化气-液传质过程,常应用于精馏和吸收等工业过程。目前旋转床的主体结构已经定型,内构件的研究成为发展的核心,如转子结构的创新设计、液体分布器的优化等。在某些化工过程中,由于产物为固体颗粒或是从外部带来的气体含有大量灰尘,容易造成填料的堵塞。传统的超重力旋转床一般在转子内部安装致密的金属丝网,丝网孔径较小,丝网层较密,生成的固体颗粒易于堆积在丝网填料内部,造成气液流通途径的阻塞,不仅削弱传质,且严重时需停机清洗。不但影响了生产,同时也增加了清理设备的费用。为了解决这一问题,在前人旋转床转子结构设计的基础上,本论文提出了新型的组合式转子,即在转子径向方向组合不同的结构,以期达到防堵的目的。主要研究内容如下：1、在保证传质能力的条件下,设计更加防止阻塞的转子结构。以NaOH溶液吸收CO2为传质研究实验体系,考察转速、液量以及气量对组合式转子超重力旋转床传质的影响规律。结果表明,有效传质比表面积ae和液相体积传质系数kLae随转速、液量、气量的增加而增加。组合式转子内丝网填料占比越大,其传质效果越好。2、为了构建旋转床内转子区的液相传质模型,需要将转子区分为填料区和立柱区两个部分。根据表面更新理论建立模型,需要得到立柱区的持液量εL,因此,本文利用X-ray CT扫描技术对立柱区的持液量进行基础研究,并利用扫描技术的可视化效果,感性地了解到转子区内液体的流动情况。结果表明,持液量随转速的增加而减小,随液量的增加而增加；丝网填料区的持液量要远远高于立柱区,在丝网填料区可见明显的液体分布不均现象。通过实验数据构建立柱区的持液量关联式,代入传质数学模型中计算,得到的预测值与实验值进行对比,其正负误差在15%的范围内。3、基于实验结果,转子2与转子3的传质性能相差不多,且转子2有望在牺牲少量传质的前提下达到防堵的目的,因此选择转子2和转子3进行石膏法脱除SO2气体的应用研究。考察转速、进气口浓度、以及气液比对SO2脱除率的影响,同时对比两个转子的脱硫效果。结果表明SO2脱除率随转速增加而增加,随气体进口浓度和气液比的增大而减小,且装有转子3的超重力旋转床脱硫率略大于装有转子2。
高冬霞[6]2013年在《旋转床超重力下多环境传质混合特性研究》文中认为旋转填充床发展的三十年间,由于其具有停留时间短、相界面积大、传质系数高而被广泛应用。随着计算机科学与多相流理论的发展,对旋转填充床流体力学特性与传质过程的研究,数值模拟与实验研究相结合的方法成为趋势。本文基于已有的实验结果,利用CFD手段对旋转填充床的混合、传质进行数值模拟,深入讨论旋转填充床的多环境行为,以期对实际操作提供理论依据。本文根据旋转填充床流体流动与反应传质过程的固有特性,依据液膜流动的物理模型,构建三环境模型,并编制了Fortran语言模拟程序,分别对旋转填充床各层填料空间和填料丝网的流体流动、微观混合和传质过程进行数值模拟研究。数值模拟结果与实验结果吻合较好,确证了三环境模型应用描述旋转填充床微观混合、传质是可行的。本文分析讨论了不同转速下液体在旋转填充床内的流动情况,反应物浓度、产物浓度在填料空间和填料丝网上的混合及传质的微观分布与宏观分布情况；考察了不同转速、体积比、初始混合浓度对旋转填充床混合、传质的影响；根据上述模拟结果优化旋转填充床结构参数。研究结果加深了对旋转填充床内微观混合、传质过程的理解,为后续研究提供理论基础。
焦云强[7]2009年在《错流式旋转床性能研究》文中进行了进一步梳理超重力旋转床是近年来发展起来的一种用离心力强化传质与微观混合的新型化工设备。它利用旋转产生的远大于重力的离心力,使气液在高度湍流下接触,从而强化传质过程,提高传质效率。最初的超重力旋转床中的气液两相的接触形式主要是逆流的,由于气液逆流接触压降较大,且气液通量较小,不适合较大流量的气液传热传质。将气液两相的接触形式由逆流改为错流,可减小气相流动压降,从而达到增大气液通量的目的。本文继承现有超重力旋转床的优点,克服逆流型旋转床的缺点,设计出了错流式同心圆环系列旋转床,包括错流式同心圆环旋转床和错流式同心圆环旋转填料床,具有气体流道横截面均匀、气速恒定、气相阻力小、传质效率高、处理量大等特点。以空气—水和丙酮—水两种体系分别对错流式同心圆环旋转床和五种不同填料结构的错流式同心圆环旋转填料床的气相压降、电功率消耗和传质性能进行了较为全面的研究。实验结果表明:气相压降、电功率消耗和液相体积传质系数受转速、气体流量、液体流量和填料的尺寸、空隙率的影响。错流式同心圆环旋转床的气相压降、电功率消耗和液相体积传质系数的范围分别为127～1108Pa、495～1250W、0.007～0.027s~(-1),错流式同心圆环旋转填料床的气相压降、电功率消耗和液相体积传质系数的范围分别为157～3177Pa、519～1190W、0.01～0.31s~(-1)。通过对实验数据的回归分析分别得到了气相压降、电功率消耗以及液相体积传质系数与气体流量、液体流量及转速的关联式,平均误差小于10%,关联式拟合较好。通过对错流式同心圆环旋转床和五种不同填料结构的错流式同心圆环旋转填料床的压降、电功率消耗和传质性能的对比,可以发现:尽管错流式同心圆环旋转填料床的压降、电功率消耗稍大于错流式同心圆环旋转床,但传质性能优于错流式同心圆环旋转床,且传质效果随气体流量、液体流量和转速变化的规律更为明显;此外,错流式同心圆环旋转填料床的填料尺寸越小,传质性能越好。在相近的操作条件下,错流式同心圆环旋转填料床的传质单元高度比传统填料塔低一个数量级,故在工业应用的条件下宜根据传质要求选用合适填料尺寸的错流式同心圆环旋转填料床。
袁志国[8]2014年在《旋转填料床—磷酸钠湿式再生烟气脱硫基础研究》文中研究表明论文分析了我国SO2污染、硫资源需求及世界各国烟气脱硫技术研究进展和应用情况。其中,湿式再生烟气脱硫技术具有净化效率高、可降低PM2.5来源、吸收剂循环使用和回收S02资源等特点,更适合解决我国硫资源短缺和需求不断增长的矛盾。但是,因为该类技术还存在工艺流程长、投资大、再生能耗和成本高,亚硫酸盐易氧化成热稳定性硫酸盐和吸收剂稳定性差而导致消耗大、脱硫率和S02回收率低、设备结垢和堵塞等系列问题,目前的应用比例还不到5%。因而,选择或开发合适的可再生脱硫剂,改进工艺和装备将是提升再生烟气脱硫技术的根本出路,也将是我国今后烟气脱硫发展的一个主要方向。为此,本文选用了热稳定性和化学稳定性好、廉价易得、可再生的磷酸钠盐缓冲溶液作为烟气脱硫剂,以强化传质、传热效果显著的旋转填料床为吸收和解吸设备,进行了旋转填料床-磷酸钠盐缓冲溶液烟气脱硫的理论和实验研究,为其工业化应用提供理论依据和科学数据。在脱硫理论方面,论文通过分析磷酸钠盐缓冲溶液烟气脱硫机理,结合多元缓冲溶液理论、化学平衡和相平衡原理,建立了磷酸钠盐及其脱硫溶液中离子的分布系数、缓冲容量、理论硫容量和相平衡等方程；借助MATLAB软件的数值计算,从理论上计算并分析了脱硫溶液的酸浓度、pH值和气相SO2分压等对分布系数、缓冲容量和理论硫容量的影响；通过实验测定磷酸钠盐溶液的缓冲容量随pH值的变化规律,实验结果与理论计算接近,不过溶液实际的缓冲pH值范围变宽,更符合烟气脱硫的要求；确定了溶液实现S02吸收与解吸良性循环的pH值范围为4.5-7,溶液中主要起缓冲作用的是NaH2PO4和Na2HPO4,为磷酸钠盐溶液烟气脱硫实验和优化提供了理论指导。在传质性能研究方面,论文通过对磷酸钠盐溶液脱硫机理以及脱硫过程传质分析,得出吸收SO2的速率主要受传质速率控制,需要通过创新脱硫设备和工艺来提高强化传质和脱硫效率。为此,分别以高效传质设备——旋转填料床和高效填料塔作为吸收设备,磷酸钠盐缓冲溶液为吸收剂,进行了模拟烟气脱硫过程的传质和脱硫性能实验,研究了工艺参数(β、U、u、CP和初始pH值、y1等)、气液接触方式、吸收装置、填料类型和结构等对气相总体积传质系数Kya的影响。结果表明：在相同条件下,旋转填料床的Kya比高效填料塔提高了1个数量级,其强化传质效果显著；分层填料旋转床的Ky比充满填料的提高了50%以上；0环填料旋转床的Kya比波纹丝填料的提高15%左右；逆流吸收工艺的Kya略高于并流吸收工艺,但在较高喷淋密度(>7 m3/m2-h)下,前者的Kya略低于后者。应用MATLAB软件中的非线性回归程序,对旋转床充满填料和分层填料分别在并流和逆流吸收工艺下的实验数据进行了拟合,得到本试验范围内旋转床脱硫的Kya与β、u和U等操作参数的关联式：Kya=mβaubUc,模型的平均误差为(2.82-7.85)%,能够较好的反应操作参数对旋转填料床中磷酸钠脱硫过程的传质系数的影响规律。在脱硫工艺研究方面,重点考察了旋转填料床中并流吸收和逆流吸收两种工艺下的脱硫率η受工艺参数(β、L/G、u、CP、初始pH值、C1和t等)、填料类型和结构等因素的影响规律。结果表明：吸收液的初始pH值、L/G和β对η的影响均较为显著；两种吸收工艺下的η均随初始pH值、L/G、β和Cp的增大而增大,且增加速率逐渐减小；随吸收液温度的升高而降低；在较高U(>7 m3/m2·h)下,随C1和u的升高先是略微增加后降低,且变化幅度较小,而在较低U(<4 m3/m2·h)下,随C1和u的升高而降低,且并流的η呈快速下降趋势。在相同工艺条件下,并流的η低于逆流,但随着L/G、β、初始pH值的增加,两者的差距逐渐缩小；θ环填料旋转床的η高于波纹丝填料旋转床。吸收工艺的适宜条件：初始pH值5.5-6，t<50℃,并流：L/G=(2～3)L/m3,β=80～100,Cp=1.5 mol/L左右,逆流：L/G=(1.5～2) L/m3,β=80左右,Cp=(1～1.5)mol/L,在u=(0.3～1.2)m/s,C1低于14g/m3下,两种工艺的η高于98%,C2可低于200mg/m3或100 mg/m3,甚至50 mg/m3,达到国家新的排放标准。在再生工艺研究方面,以旋转填料床和填料塔两种设备进行了脱硫富液再生实验,重点考察了两种设备的再生工艺参数对解吸率的影响,并在相近条件下进了行对比实验研究。结果表明：两种设备均能够对磷酸钠脱硫富液进行有效解吸,其解吸率可达到88%以上,旋转填料床的解吸率要高于后者4%以上,且富液预热温度可降低5℃；两者的解吸率随富液的预热温度、S02浓度、汽液比的增加而增加,随富液pH值、富液流量和磷酸浓度的增加而下降。塔再生工艺的适宜参数：富液pH<5、L=30 L/h左右、汽液比1000m3/m3左右、Gp≤2 mol/L、t≥95℃,其解吸率可达88%以上。旋转床再生工艺的适宜参数：β=60～80,富液pH<5、L=20 L/h左右、汽液比800 m3/m3左右、Cp≤3 mol/L、t=90℃左右,解吸率可达91%以上。旋转填料床中10次重复吸收与解吸实验表明：脱硫率衰减仅为0.05%,而解吸率略有上升,亚硫酸钠盐的氧化速率只有0.003 mol/(L·h),仅为填料塔中磷酸钠法和亚硫酸钠循环法的7.9%和1.7%。在并流吸收和解吸的适宜条件下,旋转填料床-磷酸钠湿式再生脱硫工艺连续运行5h的实验结果表明,脱硫率和解吸率分别稳定在98.2%和81.1%左右,出口SO2浓度稳定在100 mg/m3左右,优于烟气排放标准。
梁鹏飞[9]2018年在《旋转填料床用3D打印新型规整填料的研发及性能研究》文中提出随着超重力技术的不断发展,不同结构的超重力旋转填料床根据各种功能的需求应运而生。超重力填料作为核心部件,对其气液传质效果和流体力学性能具有决定性的作用,液体被高速旋转的填料多次剪切和聚并成细小的液滴、液丝、液膜,湍动程度增加,相际接触面积和表面更新速率得到大幅度提升,有效的降低了液膜厚度和液相传质阻力,从而强化传质过程,但是由于原有技术的限制,无法对填料的精细结构进行构建和实现。本文通过分析现有超重力填料的强化机制,结合丝网填料和低压降式填料的优势,利用三维建模和3D打印技术,构建精细的填料结构。在充分发挥丝网填料对液体分散效果好、空隙率高、比表面积大的优势同时,通过构建大量规整的气、液相通道,使得所开发的新填料不仅具有气、液通道均匀分布、有效比较表面积大和良好的动平衡性,更具有传质效率高、气相压降小、通量大、安装维修方便等优势。首先以空气-水为体系,对3D打印新型填料床、丝网填料床、塑料花环填料床进行了气相压降性能对比实验,考察了超重力因子β(14~86)、空床气速u(0.8~2 m/s)、喷淋密度q(2.6~8 m~3·m~(-2)·h~(-1))对其气相压降性能的影响规律。通过比较三种旋转填料床的干、湿床压降,3D打印新型填料床表现出最优的压降性能,3D打印新型填料干湿床压降相对于丝网填料最大可下降47.5%,相对于塑料花环填料最大可下降44.8%。并与文献对比,3D打印新型填料的气相压降明显低于塑料鲍尔环填料,表明3D打印新型填料规则的气相通道能够有效地导流气体,降低气相压降。以SO_2-NaOH这一典型的气膜控制体系,对比了3D打印新型填料床、丝网填料床、塑料花环填料床的传质性能,测定了3D打印新型填料的气相体积传质系数k_ya_e。考察了超重力因子β(14~86)、空床气速u(0.8~2 m/s)、喷淋密度q(2.6~8 m~3·m~(-2)·h~(-1))对3D打印新型填料床传质性能的影响。通过比较3D打印新型填料床、塑料花环填料床、丝网填料床三种旋转填料床的气相体积传质系数k_ya_e,3D打印新型填料的k_ya_e相对于塑料花环填料最大可提升26.1%,相对于丝网填料最小仅下降2.5%,3D打印新型填料床表现出较好的传质性能,且β、u和q对3D打印新型填料的气相体积传质系数k_ya_e的影响规律与丝网填料相近,表明3D打印新型填料的气相扰动结构能够有效地扰动气体,同时丝网结构能够充分雾化液体,增大气液接触面积,使得3D打印新型填料在大气量、大液量时依然表现出良好传质性能。与文献的对比发现,传质效果与CAS-RPB相当,但本设备具有气相压降小、处理能力大及操作气速不受液泛条件的影响等优点;因此,3D打印新型填料床在强化气膜控制方面具有较大的应用潜能,且设备处理量大,压降小。通过比较3D打印新型填料床、塑料花环填料床、丝网填料床的压降性能和传质性能研究以及与文献对比,发现3D打印新型填料能够在显著地降低压降同时取得良好的传质效果,单位压降取得的传质效率最高,新型填料具有处理量大,压降小,能耗低等优点。本文的研究结果将进一步为填料开发工作起到指导作用,利用三维建模和3D打印技术构建超重力填料为超重力填料的设计和技术升级提供了新的手段,提出的新的填料结构为以后结构改进奠定了基础,以期充分发挥超重力技术强化传质过程的潜能,最终取得良好经济效益。
于东华[10]2014年在《旋转填料床内水体脱氧过程的模拟研究》文中认为水中溶解氧气的存在易引起运输管路和装置的氧腐蚀,但传统的水脱氧装置存在设备体积庞大、运行费用高等缺点。旋转填料床作为一种新型高效传质设备,极大的强化了微观混合和传质,已被逐渐应用于水脱氧过程。但在前人的研究中,对水脱氧过程中气液两相流动和传质并未深入探讨,且部分文献在计算液相体积传质系数时将液相视为连续介质。这与较高转速下(>600rpm)旋转填料床内液相主要以离散相状态存在且在运动过程中不断凝并-分散是不符的。本文利用计算流体力学(CFD)模拟软件,以氮气吹脱水中溶氧的逆流式旋转填料床作为研究对象,建立耦合多孔介质模型和颗粒轨道模型的水脱氧过程通用理论模型。从网格独立性、气液相运动模型的准确性和出口水中溶氧浓度的正确性四个方面对理论模型进行检测,验证了理论模型的准确性。基于建立的数学模型对水脱氧过程的气液两相流场进行分析,发现氮气速度在填料区内具有很强的不均匀性,在填料区与空腔区接触界面处速度最大。气相压降在填料区内随转子转速和气相流量的增大而增大,在空腔区内变化幅度较小。溶氧水以离散液滴形态进入旋转填料床后,运动速度沿径向增加,在填料区外缘边界处增至最大,而在进入空腔区后急剧下降。液滴进入填料区后与高速旋转的填料丝网发生碰撞,不断发生凝并-分散作用,液滴直径不断增大-减小反复变化,变化规律基本接近。在旋转填料床内水体脱氧过程中增加预热操作单元,并采用正交实验的方法,考察预热温度、转子转速、处理液量、气液比对出口界面水中含氧量、氧气脱除率和液相传质系数的影响规律。分析实验结果得到：各工艺操作参数对出口水中含氧量的影响程度依次为转子转速>预热温度>处理液量>气液比。出口水中含氧量随预热温度、气液比的增大而减小；随处理液量的增大而增大；随转速的增大先降低后缓慢上升。液相体积传质系数随着预热温度、气液比、处理液量的增大而增大；随转速增大先增大后缓慢下降。综合单因素影响规律及正交实验结果,在最佳工艺操作条件下对溶氧水进行二次循环吹脱处理获得氧气浓度为0.048mg/L,氧气脱除率达到99.7%,满足要求。
参考文献：
[1]. 错流旋转床内流体力学与传质特性的研究[D]. 郭奋. 北京化工大学. 1996
[2]. 高速分散器内流体力学特性的数值模拟[D]. 师丹彤. 北京化工大学. 2015
[3]. 折流式旋转床性能的研究[D]. 俞云良. 浙江工业大学. 2004
[4]. 醋酐催化剂回收旋转填料床研制[D]. 单文砚. 青岛科技大学. 2014
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