磁稳定床传质、传热特性实验研究与流动状况数值模拟

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1、天津大学硕士学位论文磁稳定床传质、传热特性实验研究与流动状况数值模拟姓名：李晓芳申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张金利20050101中文摘要中又摘要兼具流化床与固定床特点的磁稳定床反应器，具有重要的工业应用价值，目前该类反应器的设计与放大缺乏必要的基础数据，因此对磁稳定床的气液传质、液固传质、液固传热及局部流动特性进行了研究。实验研究了气液并流／逆流三相磁稳定床的气液传质特性，获得了操作条件和物性参数对气液传质的影响规律：在外加磁场的作用下，气液并流／逆流三相磁稳定床与普通三相流化床相比，磁

2、稳定床的气液体积传质系数较大；气液传质系数k．a随磁场强度、表观气速、表观液速、颗粒直径的增加而增加，其中随表观气速的增加近似线性；在较低的液相粘度范围内，液相粘度的增加有利于气液传质的进行：获得了气液并流、逆流三相磁稳定床中气液传质系数的回归关联式，回归值与实验值吻合较好。采用电化学方法测定了气液逆流三相磁稳定床液固传质系数，其变化规律为：与普通逆流三相流化床相比，气液逆流三相磁稳定床中的液固传质系数K。较大；液固传质系数K。随磁场强度、表观液速、表观气速的增加而增大；液体粘度及液体表面张力的增加均使

3、液固传质系数减少；局部液固传质系数K。基本上保持为常数，在轴向分布均匀，在径向上除了靠近壁面附近较大外，其它位置分布均匀；回归得到了液固传质系数的关联式，该关联式在实验操作范围内能较好地预测液固传质系数的大小。采用电加热金属薄膜式表面测温法试验研究了液固磁稳定床、气液并流／逆流三相磁稳定床的液固传热特性，研究结果显示出：与普通流化床相比，在同样的操作条件下磁稳定床中的液固传热系数较小，并且磁稳定床中的液固传热系数均随着表观液速的增加而增加，随磁场强度、液相粘度的增加而减小，液固传热系数在径向上分布均匀；

4、在气液并流／逆流三相磁稳定床中，液固传热系数均随表观气速的增加和表面张力的减小而增加；建立了三种床中的液固传热系数的关联式。利用Eulerian．Eulefian模型结合颗粒动力学理论对液固／气固磁稳定床的流动特性进行了数值模拟，模拟结果与实验吻合较好，膨胀高度比模拟值与实验值的平均偏差为2．21％，固含率的平均偏差为1．44％。利用该模型可以获得流动结构的演变规律，可有效进行工业反应器的设计。关键词：磁稳定床气液传质液固传质液固传热数值模拟ABSTRACTCombiningthecharacteris

5、ticsofthefluidizedbedwiththoseofthefixedbed，themagneticallystabilizedbedreactorshaveexperiencedwidelyindustrialapplications．UptonOW,itlacksoffundamentaldataforthedesignandscaleupofthesekindsofreactors．Therefore，thecharacteristicsofgas—liquidmasstransfer,

6、liquid—solidmasstransfer，liquid—solidheattransferandthelocalhydrodynamicshavebeenstudiedinthisdissertation．Thegas—liquidmasstransfercharacteristicinthegas—liquidconcurrentandcountercurrentthree—phasemagneticallystabilizedbedhavebeenstudiedinthispaper,Eff

7、ectsofoperationconditionsandphysicalparameters(suchasmagneticfieldintensity，superficialliquidvelocity,superficialgasvelocity,particlessizeandliquidviscosity)onthegas—liquidmasstransferhavebeenobtained．Itshowsthatundertheeffectofexternalmagneticfield．thev

8、olumetricmasstransfercoe瓶cientsofgas-liquidmasstransferinthegas—liquidconcurrentandcountercurrentthree—phasemagneticallystabilizedbedarelargerthanthatofnormalthree-phasefluidizedbeds．Thegas—liquidmasstransfercoefficientkLa