超重力旋转床微观混合与气液传质特性研究

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1、北京化工大学博士学位论文超重力旋转床微观混合与气液传质特性研究姓名：杨旷申请学位级别：博士专业：化学工程与技术指导教师：陈建峰20100608北京化工大学博上学位论义法，对旋转床的宏观和介观混合加以改善，从而改善了旋转床内液体的微观混合环境。超重力旋转床在气．液反应方面的应用比较广泛，主要有吸收、精馏等化学工业过程。相对于传统的化学反应器，超重力旋转床提高了液相总传质系数k，口约为1～2个数量级。然而，关于旋转床内的传质过程的基础数据比较缺乏。因此，本文利用高速摄像机对旋转床空腔区的液滴速度和尺寸进行了测量，利用化学方法对填料有效传质比表面进行了测定，根据

2、表面更新模型对填料的传质分系数进行了计算。本论文主要研究内容如下：1、基于旋转床的特点，设计了预混合分布器，采用化学方法对装有预混合分布器的旋转床微观混合性能进行了研究，研究表明采用预混合分布器后，旋转床的微观混合性能大大增强。同时对比研究了微反应器和side．Tee混合器的微观混合性能。通过团聚模型计算得到旋转床的微观混合时间为10～～104S。2、采用高速摄像技术对旋转床空腔区的液体流动形态进行可视化研究，测定了液滴直径和速度。液滴直径的范围在O．15,-43．9mm，通过定义切向相对速度差，得到设计中的最小填料厚度为10cm。通过可视化结果可以证实旋

3、转床存在流动端效应区。3、通过在填料外侧设置取样装置，排除了空腔区内传质的影响，对旋转床填料的有效传质比表面进行了测定。得到传质比表面随填料半径的变化而变化，范围在200．7500md变化。4、基于表面更新理论，依据可视化结果，建立了超重力旋转床lI摘要传质模型，模型预测的液相体积传质系数与实验测定值的误差在士15％范围内。关键词：超重力旋转床，微观混合，有效传质比表面，高速摄像技术III摘要MICROMIⅪNGANDGAS—LIQUIDMASSTRANSFERCHARACTERISTICINROTATINGPACKEDBEDABSTRACTArotati

4、ngpackedbed(i．e．，RPBorHigeesystem)，whichreplacedgravitywithcentrifugalforceuptoseveralhundredgravitationalforce，wasrecognizedasanovelgas／liquidcontactortoenhanceliquid—liquidmixingandgas—liquidmasstransfer．Underasignificantcentrifugalfield，thinliquidfilmsandtinyliquiddropletscanbe

5、generatedinRPB，thusdecreasingmasstransferresistanceand，meanwhile，increasinggas-liquidinterfacialarea．Therefore，liquid—liquidmixingandgas-liquidmasstransferinRPBcailbegreatlyintensified．Theprocessofturbulentmixingisverycomplex．Inthiscomplexprocess，onecandistinguishanddescribesomesi

6、mplerstagesofmixing，i．e．macromxing，mesomixingandmicromixing．Theprocessofmixingonthescaleofthewholevesseliscalled‘macromxing’．Micromixing，concernswiththosefeaturesofmixingwhichcausetheattainmentofhomogeneityonthemolecularlevel．Betweenmacromixingandmicromixingscale，itiscalledmesomix

7、ing．Non—homogeneityrelatedtothemeso-andmacromixinghaveanimportantindirectimpactonthefastreactionsincetheydeterminetheenvironmentformicromixing．Fortheliquid—liquidmixinginRPB，thetypicalapplicationisIV北京化T大学博士学位论文preparationofnanoparticle．Ahomegenousenvironmentisneededtoproduceanarr

8、owparticlesizedisrtibutonwhenappl