试析微通道内微细颗粒对气液传质的影响研究

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1、天津大学硕士学位论文微通道内微细颗粒对气液传质的影响研究姓名：谢灵丹申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：蔡旺锋201006摘要固体颗粒强化气液传质，是化工过程的强化手段之一。同时微反应器小尺寸产生的优势也日益受到人们的重视，其过程强化、反应安全、数量放大等特点引领反应器设计向着一个新的方向发展。本文在微通道内研究微米级颗粒对气液两相流型和气液传质的影响。并引入无因次群，极性材料，覆盖率等概念解释观察到得现象。流型实验部分在自制的直径为507um和6211．[m的玻璃微通道中进行，以c02．H20为两相流体系，观察到不同气液流速

2、下微通道内分别出现泡状流、Taylor流以及Taylor-环状流三种流型。并通过两种通道流型分布图考察了一定的气液流速条件下，不同管径的微通道内两相流流型的变化，以及对比超细CuO固体颗粒加入前后流型分布图的变化。传质实验部分在507pm的玻璃微通道内进行，考察不同种类的固体颗粒，对C02．H20体系传质系数的影响。不同的固体颗粒的加入会对气液间的传质吸收产生不同的影响。活性碳，作为非极性颗粒，能较大幅度的增强微通道内极性溶剂水的吸附性。金属氧化物颗粒对气液传质增强因子的影响，表现为在某一颗粒浓度达到最大值。增强因子与颗粒在气液界面

3、的覆盖率有关。随颗粒浓度增加，表面覆盖率达到它的极限值。关键词：微通道两相流型固体颗粒传质增强因子ABSTRACTGas—liquidmasstransferenhancementbydispersedparticleisanimportantintensificationmethodofchemicalengineeringprocess．Andmicro-reactorshaveattractedmoreandmoreattentionsfortheiradvantagesbroughtfromsizereductionandp

4、roducedprocessintensification，intrinsicsafetyand‘number-up’，whichleaddevelopmentofreactordesigntowardanewhorizon．Thispaperstudiestheeffectsinthemicro··channelofsolidparticlesonthegas--liquidflowpattemandenhancementofmasstransfer,andexplainstheresultsgotbyDimensionlessN

5、umbers，PolarityMaterials，andCoverage．Intheflowpatternexperimentalpart，twoglassmicro-channelswereselffabricated，whosehydrodynamicdiameterswere507p,mand621prorespectively．Theeffectsofmicro··channeldiameterandparticleonthetwo·-phaseflowpattemofH20-C02systemwereinvestigate

6、d．Bubblyflow,TaylorflowandTaylor-annularflowwererecordedinboth507proand621pmmicro-channelsundertheexperimentalconditionsbyahi曲一speedCCDcamera．Afteranalyzingimagesweconcludedthatdiametersofmicro-channelsaffectedtheflowpatternmapsbecauseofthedominanceofsurfacetensioninmi

7、cro-channel，andtheparticleaffectedtheflowpattemmapsbecauseofthesametheory．Inthemasstransferexperimentalpart，themicro-channelwhosehydrodynamicdiameterWas5071．tmwasused．ThemasstransferratiounderdifferentconditionsWasinvestigated．However,differentenhancementfactorsofgas-l

8、iquidareobtainedwimdifferentparticle．KEYWORDS：micro-channel，gas-liquidflowpattern，particle，masstransfer,enhancementfa