试析细通道内气液传质实验与模拟研究

《试析细通道内气液传质实验与模拟研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、天津大学硕士学位论文细通道内气液传质实验与模拟研究姓名：李林申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张旭斌201006摘要多相催化过程在化学工业中占有重要地位，传统固定床和浆态床等多相反应器在化工生产中应用广泛，但面临着不容忽视的问题与挑战。新型的整体式反应器具有床层压降低、传质效率高、容易放大和生产强度大等优点，成为替代传统多相反应器的一个有吸引力的选择。尽管具有上述优势，整体式反应器在化工生产中应用还是较少，一个很重要的原因是基础工作很缺乏，特别是流体流动和传质规律的两大核心问题的研究还很不完善和系统，论文对细通道内的流动和传质进行了研究。本文实验研究了整体式多通道内水．C02体系

2、的气液传质，测定了液侧体积传质系数。实验结果表明随着表观气速和表观液速的增加，液侧体积传质系数和压力降都变大。采用计算流体力学的方法研究圆形管道内Taylor气泡到液相的传质，使用周期性边界条件和二维轴对称模型，假设Taylor气泡具有理想形状、管内为层流流动，模拟计算液侧体积传质系数，将气液传质分为液膜传质和球体传质两个部分。模拟研究了不同气泡上升速度、弹单元长度、液膜长度、液膜厚度、液相扩散系数和管径对液侧体积传质系数kLa的影响。重点模拟了直径I．068mm的圆形管道，研究了气泡上升速度、弹单元长度、液膜长度和液膜厚度对液膜传质分系数七￡。，z『m和(缸。，in棚，in。)／kLa

3、影响。以Taylor气泡走过一个完整弹单元长需要的时间t为基准，计算最初时间t内的平均液侧体积传质系数，定义为盹口)o，拟合得N(kLa)o的计算公式，发现(kLa)o与气泡上升速度的0．5次方成正比，与弹单元长度成反比，与液膜长度成正比，与液膜的厚度的0．15次方成反比，与液相扩散系数的0．5次方成正比。关键词：整体式多通道气液传质传质系数CFD模拟ABSTRACTHeterogeneouscatalysisprocessplaysanimportantroleinthechemicalindustry．Thetraditionalmulti-phasereactorssuchasth

4、efixedbedandtheslurrybedreactorarewidelyusedinthechemicalproduction,buttheproblemsandchallengestheyfacescannotbeignored．Thenewtypeofmulti-phasereactors,monolithicreactorwithlowerpressuredrop，highrateofmasstransfer,easytoenlargeandthehigherproductionstrengthisanattractivealternativetothetraditiona

5、lreactor．Despitetheseadvantages，themonolithicreactorisoflessapplicationinthechemicalproduction．Averyimportantreasonisthelackofbasicwork．Especiallythelawoffluidflowandmasstransferofthetwocoreissuesarefarfromperfectandsystemic．Thelawoffluidflowandmasstransferinaminichannelwasstudiedinthepresentwork

6、．Withthewater-C02systeminthemonolithicmulti—channel，gas-liquidmasstransferexperimentwasmadetOdeterminetheliquidsidevolumetricmasstransfercoefficientinthepresentwork．Itisfoundthatasthesuperficialgasvelocityandsuperficialliquidvelocityincreased,theliquidsidevolumetricmasstransfercoefficientandthepr

7、essuredropincreased．Theliquidsidevolumetricmasstransfercoefficient咖wasdeterminedfromCFDsimulationsofTaylorbubblesincirculartube，usingperiodicboundaryconditions，two-dimensionalaxisymmetricmodel，idealshapeofTaylorbubblea