降膜流動(dòng)的強(qiáng)化與氣液傳質(zhì)的研究.pdf

1、氣液兩相降膜流動(dòng)是過程工業(yè)中常見的流動(dòng)現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于精餾、吸收等操作中。不同的降膜流動(dòng)結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致不同的傳質(zhì)效率，如何優(yōu)化降膜流動(dòng)結(jié)構(gòu)進(jìn)而提高氣液傳質(zhì)效率是本論文的研究重點(diǎn)。
　　 首先，提出了雙面?zhèn)髻|(zhì)降膜流動(dòng)的概念，對(duì)雙面?zhèn)髻|(zhì)降膜流動(dòng)的傳遞現(xiàn)象進(jìn)行了理論和實(shí)驗(yàn)研究。傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)顯示通過在不銹鋼板上開設(shè)長(zhǎng)方形的窄孔可以有效提高傳質(zhì)效率。與普通平板結(jié)構(gòu)相比，開孔板降膜流動(dòng)結(jié)構(gòu)使傳質(zhì)效率提高了10～20％。為了分析液膜流動(dòng)的細(xì)節(jié)及其與傳

2、質(zhì)效率的關(guān)系，建立了基于VOF方法的計(jì)算流體力學(xué)(CFD)模型，模型中特別考慮了傳質(zhì)引起Marangoni效應(yīng)的影響。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比表明所建立的模型能夠比較準(zhǔn)確地模擬開孔平板上的降膜流動(dòng)與傳質(zhì)現(xiàn)象。
　　 其次，提出了一種多折板降膜流動(dòng)結(jié)構(gòu)，并進(jìn)行了異丙醇解吸實(shí)驗(yàn)和二氧化碳的吸收，在此基礎(chǔ)上對(duì)該流動(dòng)結(jié)構(gòu)下的流動(dòng)與傳質(zhì)細(xì)節(jié)進(jìn)行了比較深入的理論研究。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)說明，在本文的實(shí)驗(yàn)條件下，多折板降膜流動(dòng)結(jié)構(gòu)與普通平板降膜流動(dòng)相比能夠提高

3、傳質(zhì)效率50％以上。建立二維計(jì)算模型對(duì)上述兩種過程進(jìn)行了模擬，分析了多折板降膜流動(dòng)結(jié)構(gòu)促進(jìn)傳質(zhì)的原因。模型中，考慮到液膜流動(dòng)在復(fù)雜結(jié)構(gòu)(多折板)和高雷諾數(shù)(湍流)條件下的不穩(wěn)定性，采用mixture方法描述兩相流動(dòng)行為，并考慮了渦流擴(kuò)散對(duì)傳質(zhì)的影響。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值吻合較好。
　　 最后，針對(duì)CO2吸收填料的開發(fā)，研究了填料片表面潤(rùn)濕性能變化對(duì)CO2吸收傳質(zhì)過程的影響。采用實(shí)驗(yàn)和和模擬的手段研究了CO2吸收液在不同材料平板上的降