分散顆粒增強(qiáng)氣液傳質(zhì)機(jī)理及模型研究.pdf

1、分散顆粒增強(qiáng)氣液傳質(zhì)是化工過(guò)程的強(qiáng)化手段之一,本文對(duì)分散顆粒(包括分散固體顆粒與分散液滴)增強(qiáng)氣液傳質(zhì)的機(jī)理及模型進(jìn)行研究.提出分散顆粒增強(qiáng)物理吸收的機(jī)理包括傳輸作用和流體力學(xué)作用,并建立了三維非穩(wěn)態(tài)非均相非規(guī)則分布多粒子雙機(jī)理模型(TIHIND Model).在TIHIND模型前,分別建立了空白溶液模型和一維、二維或三維,單顆粒或多顆粒,點(diǎn)顆?；蛘鎸?shí)顆粒的傳質(zhì)模型.通過(guò)對(duì)空白溶液模擬得出合理的計(jì)算滲透膜厚度為2平方根πDτ,并重新定義

2、增強(qiáng)因子.單顆粒或多顆粒模型得到的各參數(shù)對(duì)傳質(zhì)增強(qiáng)的影響與文獻(xiàn)中模型預(yù)測(cè)趨勢(shì)一致.考慮分散顆粒在計(jì)算微元內(nèi)具有隨機(jī)分布,可進(jìn)一步得出:不同顆粒位置分布可得到不同的總增強(qiáng)因子；不同位置處的分散顆粒對(duì)總增強(qiáng)因子的貢獻(xiàn)率不同,可以用顆粒屏蔽系數(shù)來(lái)研究多顆粒體系中各分散顆粒間的關(guān)系.相比較一維和二維模型,三維模型中顆粒的屏蔽系數(shù)最小,因此在三維模型中應(yīng)該考慮大量顆粒對(duì)總增強(qiáng)因子的貢獻(xiàn). TIHIND模型可以考察計(jì)算單元中大量顆粒對(duì)增強(qiáng)

3、因子的貢獻(xiàn),模擬結(jié)果表明:1)顆粒具有不同隨機(jī)函數(shù)種子時(shí),計(jì)算出的增強(qiáng)因子平均相對(duì)誤差約為5﹪；2)分散顆粒濃度較高時(shí),會(huì)使基本增強(qiáng)因子E<,0><1；3)分配系數(shù)低的顆粒(m<10)同樣可能具有較高的增強(qiáng)因子；4)接觸時(shí)間和擴(kuò)散系數(shù)對(duì)增強(qiáng)因子具有非單調(diào)的影響趨勢(shì)；5)增強(qiáng)因子隨分散顆粒濃度增加可能存在峰值；6)可能存在直接的氣體.分散液滴接觸；7)初始待傳質(zhì)組分濃度影響分散顆粒的傳質(zhì)增強(qiáng)作用. 應(yīng)用文獻(xiàn)數(shù)據(jù)對(duì)TIHIND模型進(jìn)

4、行驗(yàn)證表明,預(yù)測(cè)的增強(qiáng)因子與實(shí)驗(yàn)觀測(cè)值具有很好的一致性.TIHIND模型還具有如下優(yōu)點(diǎn):1)對(duì)氣-液-固和氣-液-液體系均適用；2)可以合理解釋固.液體系中增強(qiáng)因子隨分散固體顆粒濃度增加而降低,和液.液體系中增強(qiáng)因子隨分散液滴濃度增加而升高的現(xiàn)象；3)可以預(yù)測(cè)實(shí)驗(yàn)中的最小增強(qiáng)因子以及增強(qiáng)因子隨實(shí)驗(yàn)時(shí)間的變化.應(yīng)用與TIHIND模型同樣的分散顆粒增強(qiáng)氣液傳質(zhì)機(jī)理,并進(jìn)行適當(dāng)?shù)暮?jiǎn)化,建立了通用增強(qiáng)因子模型(GEFM).GEFM同樣既適用于分