探析规整填料在多种压力条件下混合特性的实验研究

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1、天津大学硕士学位论文规整填料在多种压力条件下混合特性的实验研究姓名：杨忠华申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：袁希钢2001.12.1摘要本文针对在多种压力条件下的规整填料塔轴向混合特性进行了实验研究。实验测定了孔板波纹JKB350Y型规整填料在气相、液相单相流和气液两相逆流条件下的混合特性数据。实验测试的填料塔内径为150mm；测试段的填料高度为1000mm：操作压力在0～1．6MPa范围内；气相的流率范围为2．5~7．0m3／hr(工况下)；液相的喷淋密度范围为25～71m3／m2hr。填料的轴向混合特性利用“扰动一响应”实验技术进行测定。在实验时利用理想脉冲示踪产生扰动。气相、液

2、相分别利用氢气(H2)和饱和氯化钠溶液(NaCl)进行示踪。下游示踪剂浓度分别利用热导式氢气分析仪和电导率仪进行在线检测，为此建立了计算机数据实时采集系统，用以采集和记录示踪剂的响应信号。实验测得的示踪剂响应曲线经过圆滑和归一化后可得停留时间分布曲线。假设流动满足一维轴向扩散模型，根据实验数据就可以求得模型中的主要参数：有效速度u。和轴向扩散系数D：的数值，一般采用轴向扩散系数来表征流体在填料塔中的混合特性。本文采用矩法和时间域最小二乘法计算uc和D：的值。对比发现时间域最小二乘法能很好地关联出模型参数，其平均误差在5％以内。而矩法的平均误差大于10％。根据实验结果发现：(1)气相与液相具有

3、同等程度的轴向返混。(2)气相的轴向返混程度随着气速、液相的喷淋密度以及压力的增大而增大。其中气速的影响最显著。(3)液相的轴向返混随着液相的喷淋密度和气速的增大而增大。在单相流动中，液相的轴向返混程度与压力无关。而在两相流动时，液相的轴向返混随着压力的增大而增大。fll利用所得的实验数据，按无因次准数关联的方法，给出了在单相和两相流动条{牛下，气、液两相的流速和操作压力对气、液两相的混合数据关联式。这些关联式自日艮好地表达实验条件数据和欲测混合参数之间的关系，其误差均在10％以内。p一关键词t精话，规整填料，高压，流体另莩，轴向这癌，轴向扩散系数，有效流速AbstractAnexperim

4、entalstudyoftheaxialbackmixingbehaviorofstructuralpackingundervailOUSpressuresiSpresentedinthiswork．Theexperimentsareperformedfortestingaxialdispersioninbothgasandliquidphaseundersinglephaseflowingandgas-liquidcountercurrentflowinginacolumnofl50mmasinnerdiameterandpackedwithJKB350Ystructuredpacking

5、ofl000mmhigh．Theoperatingpressurerangeisfromatmospherepressureupto1．6Mpa．Thegas(nitrogen)flowraterangeiSfrom2．5to7．0m’／hr(operationalcondition)．Andtheliquid(water)IoadrangeiSfroml1．0to71．0mj／mZhr．Adisturb-responsetechniqueisusedtoperformthetests013．theaxialdispersionofthepackedcolumnforbothgasandli

6、quidphases．Forthis，perfectpulsesaregeneratedforthedisturbsbyinjectingasaturatedaqueoussolutionofNaClandpureH2as仃acersintotheinletstreamsofliquidandgasrespectivelyintheexperiments．Theresponsesofthetracersaremonitoredattheoutletpointsofthetestpackingbedbymeansofthermalconductivityinthegasphaseandelec

7、tricalconductivityintheliquidphase．TheRTD(residencetimedistribution)CUlrvesforthetracersareexperimentallydetermined．Theresultsdataarefittedintoaone-dimensiondiffusion-typemodelwithuc(effectivevelocityofliqu