旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)多尺度混合——反應(yīng)問(wèn)題研究.pdf

1、旋轉(zhuǎn)填充床是一種高效的強(qiáng)化混合和傳質(zhì)的新型接觸裝置,具有停留時(shí)間短、微觀混合均勻、傳質(zhì)系數(shù)高等特點(diǎn),已在許多化工及工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中得以應(yīng)用。而對(duì)旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)部的微觀混合、反應(yīng)過(guò)程以及混合-反應(yīng)耦合過(guò)程的研究較少。對(duì)于反應(yīng)物在床內(nèi)填料空間及填料介質(zhì)上的流動(dòng)、混合、擴(kuò)散、傳質(zhì)等過(guò)程的傳遞機(jī)制的認(rèn)識(shí)尚不夠清晰,需深入的研究。對(duì)旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)多尺度混合-反應(yīng)研究有助于深入理解各種傳遞行為。
　　 本文通過(guò)對(duì)床內(nèi)混合-反應(yīng)過(guò)程分析,抽象出傳遞

2、過(guò)程物理模型,考慮了純混合、混合-反應(yīng)耦合過(guò)程?？紤]到填料空間與填料絲網(wǎng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),在絲網(wǎng)與絲網(wǎng)之間的填料空間構(gòu)建了直角坐標(biāo)描述方程;對(duì)于繞填料絲的流動(dòng)則構(gòu)建了平面極坐標(biāo)系下的描述方程。進(jìn)一步考慮了床內(nèi)湍流的影響。結(jié)合前期實(shí)驗(yàn)研究,數(shù)值模擬分析了液膜在旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)不同區(qū)域的混合-反應(yīng)過(guò)程。與實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比,間接地確定液膜在空間及絲網(wǎng)上的厚度,與文獻(xiàn)報(bào)道吻合較好。
　　 由數(shù)值模擬獲得了不同膜厚、不同體積比、不同進(jìn)料濃度下的反應(yīng)物濃

3、度、反應(yīng)產(chǎn)物濃度及離集指數(shù)等的變化規(guī)律,從微觀層次上深入分析了反應(yīng)物、產(chǎn)物的分布規(guī)律,模擬研究獲得的停留時(shí)間、湍流耗散率以及微觀混合時(shí)間等的變化情況與實(shí)測(cè)值吻合良好。
　　 研究主要發(fā)現(xiàn)為:不同轉(zhuǎn)速下微觀混合呈分區(qū)現(xiàn)象,不同轉(zhuǎn)速下的微觀混合、離集指數(shù)、混合時(shí)間、湍流動(dòng)能耗散率等均表現(xiàn)出一定的多尺度現(xiàn)象;旋轉(zhuǎn)填充床的特殊構(gòu)造的確可以極大地強(qiáng)化傳遞與反應(yīng)過(guò)程,改善微觀混合效果;不同反應(yīng)物、反應(yīng)產(chǎn)物的濃度演化規(guī)律能夠?qū)πD(zhuǎn)床的結(jié)構(gòu)和性