微通道內(nèi)CO2氣體吸收過程的氣-液兩相流與傳質(zhì)研究.pdf

1、近年來，微化工技術因其在傳熱、傳質(zhì)、反應等方面表現(xiàn)出的優(yōu)良性能而受到廣泛關注。研究微通道內(nèi)的氣液兩相流動和傳質(zhì)是工業(yè)應用和發(fā)展的重要基礎。本文采用高速攝像儀和壓力傳感器，通過實驗方法考察了微通道內(nèi)氣液兩相流動與傳質(zhì)特性。
　　通過微通道內(nèi)的壓力降、氣泡生成頻率、氣泡初始體積、氣泡運動速度幾方面，考察了微通道內(nèi)氣液兩相流的運動狀況。通過測量微通道進出口壓力，獲得微通道內(nèi)壓力降。壓力降隨著氣液兩相流速增加而增加，隨著氣體中CO2含量增

2、加而下降。在物理模型的基礎上根據(jù)本實驗所用微通道進行修正，提出一個壓力降預測模型。氣泡生成頻率隨著氣液相流量增加而增加。建立了一個氣泡生成頻率的經(jīng)驗關聯(lián)式。氣泡初始體積會隨著氣相流量增加而增加，隨著液相流量增加而減小。通過對實驗數(shù)據(jù)擬合，建立了一個預測氣泡初始體積的預測式。統(tǒng)計了微通道內(nèi)整體的氣液相接觸的比表面積，氣液相比表面積隨著氣液相流量比增加而增大，與兩相總流量無顯著關系。實驗觀測了各個操作條件下氣泡運動速度。在實驗操作范圍內(nèi)，氣

3、泡運動速度始終大于氣液相整體流速，并且隨著氣液兩相流速增加，氣泡運動速度與整體流速差別增大。
　　實驗考察了伴有化學反應的氣液兩相傳質(zhì)性能。通過圖像法計算了氣液相開始接觸到吸收達到飽和過程的平均傳質(zhì)系數(shù)k。在實驗范圍內(nèi)，傳質(zhì)系數(shù)隨著氣液相流量、反應物濃度及氣相濃度增加而增加。氣側(cè)阻力和液側(cè)的化學反應共同影響了傳質(zhì)?；趯嶒灁?shù)據(jù)，提出了一個預測傳質(zhì)系數(shù)的經(jīng)驗關聯(lián)式。
　　對吸收過程進行了實驗研究，利用在線分析法考察了吸收過程中

4、氣泡體積的變化過程，考察了氣液流量、C O2含量、反應物濃度下對氣泡體積變化規(guī)律的影響。實驗研究了氣泡形成階段的吸收量和傳質(zhì)特性，在本文的實驗中氣泡形成階段傳質(zhì)占傳質(zhì)總量的18~48％，提出了一個預測氣泡形成階段傳質(zhì)系數(shù)的預測式。將傳質(zhì)過程分為多個小段，計算每一段內(nèi)的局部傳質(zhì)系數(shù)，得到了傳質(zhì)系數(shù)在吸收過程中的變化規(guī)律。獲得了CO2氣體剩余量，傳質(zhì)系數(shù)、氣泡表面積在吸收過程中的變化情況。根據(jù)傳質(zhì)系數(shù)在吸收過程中衰減的規(guī)律，提出一種計算吸收