降膜流動的強化與氣液傳質(zhì)的研究.pdf

1、氣液兩相降膜流動是過程工業(yè)中常見的流動現(xiàn)象，廣泛應(yīng)用于精餾、吸收等操作中。不同的降膜流動結(jié)構(gòu)會導(dǎo)致不同的傳質(zhì)效率，如何優(yōu)化降膜流動結(jié)構(gòu)進而提高氣液傳質(zhì)效率是本論文的研究重點。
　　 首先，提出了雙面?zhèn)髻|(zhì)降膜流動的概念，對雙面?zhèn)髻|(zhì)降膜流動的傳遞現(xiàn)象進行了理論和實驗研究。傳質(zhì)實驗顯示通過在不銹鋼板上開設(shè)長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，開孔板降膜流動結(jié)構(gòu)使傳質(zhì)效率提高了10～20％。為了分析液膜流動的細節(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。與實驗結(jié)果的對比表明所建立的模型能夠比較準確地模擬開孔平板上的降膜流動與傳質(zhì)現(xiàn)象。
　　 其次，提出了一種多折板降膜流動結(jié)構(gòu)，并進行了異丙醇解吸實驗和二氧化碳的吸收，在此基礎(chǔ)上對該流動結(jié)構(gòu)下的流動與傳質(zhì)細節(jié)進行了比較深入的理論研究。實驗數(shù)據(jù)說明，在本文的實驗條件下，多折板降膜流動結(jié)構(gòu)與普通平板降膜流動相比能夠提高

3、傳質(zhì)效率50％以上。建立二維計算模型對上述兩種過程進行了模擬，分析了多折板降膜流動結(jié)構(gòu)促進傳質(zhì)的原因。模型中，考慮到液膜流動在復(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方法描述兩相流動行為，并考慮了渦流擴散對傳質(zhì)的影響。模擬結(jié)果與實驗值吻合較好。
　　 最后，針對CO2吸收填料的開發(fā)，研究了填料片表面潤濕性能變化對CO2吸收傳質(zhì)過程的影響。采用實驗和和模擬的手段研究了CO2吸收液在不同材料平板上的降