旋转填料床用3d打印新型规整填料的研发及性能研究

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1、分类号：TQ09单位代码：10110学号：S1504104中北大学全日制工程硕士学位论文旋转填料床用3D打印新型规整填料的研发及性能研究硕士研究生_______________________梁鹏飞校内指导教师_____________________袁志国校外指导教师_____________________刘金亮所在领域_________________________化学工程2018年5月22日图书分类号__________________________________TQ09密级________________非密注1UDC___

2、____________________________________________________________全日制工程硕士学位论文旋转填料床用3D打印新型规整填料的研发及性能研究=梁鹏飞校内指导教师（姓名、职称）____________________________________袁志国教授校外指导教师（姓名、职称）____________________________________刘金亮高工申请学位级别工程硕士所在领域（研究方向）__________________________________________化学工程

3、论文提交日期________2018年______5月______22日论文答辩日期________2018年______5月______24日学位授予日期________2018年______6月______5日论文评阅人_____________________________________________________王建龙邱丽答辩委员会主席_______________________樊文斌2018年5月22日注1：注明《国际十进分类法UDC》的分类原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在指导教师的指导下，独立进行研究

4、所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文不包含其他个人或集体已经发表或撰写过的科研成果。对本文的研究作出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本声明的法律责任由本人承担。论文作者签名：日期：关于学位论文使用权的说明本人完全了解中北大学有关保管、使用学位论文的规定，其中包括：①学校有权保管、并向有关部门送交学位论文的原件与复印件；②学校可以采用影印、缩印或其它复制手段复制并保存学位论文；③学校可允许学位论文被查阅或借阅；④学校可以学术交流为目的，复制赠送和交换学位论文；⑤学校可以公布学位论文的全部或部分内容（保密学位论文在解

5、密后遵守此规定）。签名：日期：导师签名：日期：中北大学学位论文旋转填料床用3D打印新型规整填料的研发及性能研究摘要随着超重力技术的不断发展，不同结构的超重力旋转填料床根据各种功能的需求应运而生。超重力填料作为核心部件，对其气液传质效果和流体力学性能具有决定性的作用，液体被高速旋转的填料多次剪切和聚并成细小的液滴、液丝、液膜，湍动程度增加，相际接触面积和表面更新速率得到大幅度提升，有效的降低了液膜厚度和液相传质阻力，从而强化传质过程，但是由于原有技术的限制，无法对填料的精细结构进行构建和实现。本文通过分析现有超重力填料的强化机制，结合丝网填料

6、和低压降式填料的优势，利用三维建模和3D打印技术，构建精细的填料结构。在充分发挥丝网填料对液体分散效果好、空隙率高、比表面积大的优势同时，通过构建大量规整的气、液相通道，使得所开发的新填料不仅具有气、液通道均匀分布、有效比较表面积大和良好的动平衡性，更具有传质效率高、气相压降小、通量大、安装维修方便等优势。首先以空气-水为体系，对3D打印新型填料床、丝网填料床、塑料花环填料床进行了气相压降性能对比实验，考察了超重力因子β（14~86）、空床气速u（0.8~2m/s）、3-2-1喷淋密度q（2.6~8m·m·h）对其气相压降性能的影响规律。通

7、过比较三种旋转填料床的干、湿床压降，3D打印新型填料床表现出最优的压降性能，3D打印新型填料干湿床压降相对于丝网填料最大可下降47.5%，相对于塑料花环填料最大可下降44.8%。并与文献对比，3D打印新型填料的气相压降明显低于塑料鲍尔环填料，表明3D打印新型填料规则的气相通道能够有效地导流气体，降低气相压降。以SO2-NaOH这一典型的气膜控制体系，对比了3D打印新型填料床、丝网填料床、塑料花环填料床的传质性能，测定了3D打印新型填料的气相体积传质系数kyae。考察了3-2-1超重力因子β（14~86）、空床气速u（0.8~2m/s）、喷淋

8、密度q（2.6~8m·m·h）对3D打印新型填料床传质性能的影响。通过比较3D打印新型填料床、塑料花环填料床、丝网填料床三种旋转填料床的气相体积传质系数kyae，3D打印新型填料