固定床吸附分离过程的数值研究

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1、华东理工大学硕士学位论文第I页固定床吸附分离过程的数值研究摘要本文以固定床等温吸附过程为研究对象，根据物料衡算偏微分方程和传质速率方程，在相平衡采用兰缪尔(Langmuir)吸附方程的基础上，建立描述过程的数学模型，采用数值计算的方法求得床层出口处的透过曲线。实验中采用的是醋酸水溶液一活性炭物系，使用了计算机在线测量的技术来测定吸附质浓度。本文推导了两种传质模型，分别是总传质系数模型和传质扩散模型。总传质系数模型以方程Kra二凡a..(I一B-X)中的凡ao和B为模型参数。传质扩散模型假定吸附颗粒为

2、球形，内扩散传质服从费克定律，在综合考虑液相传质阻力和内扩散阻力的基础上建立模型方程，以液相传质系数kI。和内扩散系数D,为模型参数。在不同流速、进料浓度、温度、床高、吸附剂颗粒直径下，实验测定了固定床吸附器的透过曲线。采用适当的优化方法，获得模型参数，并且对上述模型和实验透过曲线进行参数拟合。对模型参数kra和几随操作条件的变化进行了讨论。最后，对各种模型进行了分析和评价。关键字:固定床吸附;数值计算;透过曲线:数学模型第11页华东理工大学硕士学位论文NumericalResearchontheF

3、ixed-bedAdsorptionAbstractTheisothermaladsorptionprocessinfixed-bedisstudiedinthiswork.Basedonthepartialdiferentialequationofmaterialbalance,Langmuirequilibriumequationsandequationsformasstransfer,themathematicalmodelsweresetup.Thebreakthroughcurvesatt

4、heoutletofthefixed-bedwereobtainedbymeansofnumericalcalculation.Aqueoussolutionofaceticacidandactivatedcarbonwereusedasexperimentsystem.Computeron-linemeasuretechniquewasalsoappliedtodeterminetheconcentrationoftheadsorber.Inthispaper,twomasstransfermod

5、elsweresetup,whichwereoverallmasstransfercoefficientmodelandmasstransferanddiffusemodel.Intheoverallmasstransfercoefficientmodel,theparameterwerethemasstransfercoefficientkfaoandBintheequationKfa=凡as-(1一B.X)·Inthemasstransferanddiffusemodel,boththemass

6、transferresistanceandtheinnerdiffusionresistancewereconsiderd,itwassupposedthattheadsorptionparticleswerespherical,theinnerdifusionobeyedFick'slowandtheparameterwerediffusecoefficientD.andthemasstransfercoefficientKra·Breakthroughcurvesweregainedindiff

7、erentoperationconditionsasflowrate,heightofthefixedbed,temperatureofthebedanddiameteroftheadsorbentparticle.Properoptimizationmethods~usedtogaintheparametersofthemodels,themodelswerealsofitedtotheexperimentalbreakthroughcurves.Theinfluenceofoperationco

8、nditionsoverparametersofklaandDcwereanalyzed.Finally,thetwomodelswereanalyzedandevaluatedaswell.Keyword:fixed-bedadsorption;numericalcalculate;breakthroughcurve;mathematicalmodel作者声明我郑重声明:本人格守学术道德，崇尚严谨学风。所呈交的学位论文，是本人在导师的指导下，独立进行研究工作所取得的