超重力法清除潜艇舱室CO 2实验.pdf

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1、第44卷第3期船海工程Vol_44No．32015年6月SHIP&0CEANENGINEERINGJun．2015DOI：10．3963／j．issn．1671-7953，2015．03．O11超重力法清除潜艇舱室CO2实验张龙龙，宋光涛，周旭，龚峻松(中国船舶重工集团公司第七一八研究所，河北邯郸056027)摘要：采用旋转填料床作为吸收装置，醇胺溶液作为吸收液，进行超重力法清除潜艇舱室CO：的实验，分析吸收液种类、填料、吸收液浓度、吸收液温度、吸收液流量等因素对CO：清除率的影响。结果表明，采用泡沫金属填料和MEA溶液可以获得最高的清除率；

2、在相同的操作条件下，清除率随着吸收液浓度的增加逐渐增加，但当吸收液浓度增至一定值时，CO：的清除率趋于稳定；清除率随吸收液温度或流量的提高均呈先增加后减小趋势。关键词：超重力；旋转填料床；舱室，CO：清除中图分类号：U674．76；TQ028．8文献标志码：A文章编号：1671-7953(2015)03-0045-04CO：清除装置是潜艇舱室大气环境控制和生1实验部分命维持系统的重要组成部分，其作用是源源不断地清除由艇员呼吸、机械设备运行、材料氧化等产1．1实验装置生的CO¨，从而将潜艇舱室的CO：浓度控制在自行设计加工超重力旋转填料床，为逆

3、流型，0．5％以下，不影响艇员的身体健康乃至生命采用鼠笼型转子，转子外径为159mm，轴向厚度安全。目前，核潜艇CO吸收装置采用一乙醇胺54mm，填料分别采用：板式填料、丝网填料及泡(MEA)水溶液作为吸收剂，采用传统填料塔作为沫金属填料。其中板式填料为环形不锈钢薄片轴CO吸收段。但是以传统填料塔作为艇用CO吸向叠加制成，薄片厚0．3mm，上有小孔，压制后收装置存在吸收段吸收效率低和体积大的缺点。截面呈波纹状；丝网填料采用丝径0．3mE不锈所谓超重力是指在比重力加速度大得多的环境下钢RS丝网卷制成环形；泡沫金属填料采用15PPI物质所受的力，

4、超重力技术是一种突破性强化三的泡沫不锈钢，加工成环形板状。旋转床采用变传一反过程的新技术，在工业上往往可以将高达频器调节转速，液体流量和气体流量采用转子流几十米的填料塔设备用高不及2ITl的超重力旋转量计调节，采用流量控制器调节进气CO：浓度。床代替。因此，考虑将前沿的强化传递过程技实验流程见图1。术一超重力技术引入潜艇CO吸收装置，研究适合于低浓度CO2(浓度低于0．5％)清除的超重力旋转床。目前，国内外采用超重力法清除CO的研究大多集中在中高浓度(10％一30％)范围内[3-5]，而利用超重力旋转床清除舱室低浓度CO：还鲜见报道。为此，采

5、用自行研制的旋转填料床，设计超重力法清除舱室CO实验流程，以分析填料种类、转子转速、吸收液浓度、吸收液温度及液CO：钢瓶风机储液罐循环泵体流量等对CO：清除效率的影响。图1实验流程示意1．2实验方法收稿日期：2o14—11—24来自离心风机的空气与来自钢瓶的CO混合修回日期：2014—12—22第一作者简介：张龙龙(1985一)，男，硕士，工程师均匀后经转子流量计进入旋转床，由转子外环沿研究方向：潜艇大气环境控制径向通过填料层，从旋转床中央排出；吸收液由泵E-mail：zhanglonglong718@126．com输送，经过流量计后从旋转床

6、中央进入，通过液体452第0135期矩张龙龙，等：超重力法清除潜艇舱室CO实验船海工程第44卷分布器喷淋到填料表面，并沿径向由内环向外环慢，消除率较小。AMP自身有仲胺基团，对CO流动，在填料层中与气体逆向接触后由旋转床底的吸收速度明显优于叔胺，但实际上仍比较慢。部排出，气体的进出口分别采用CO红外分析仪这是因为AMP本身属于伯胺，在水溶液中具有较测定CO，浓度。强的碱性，由于与氨基相连的C原子上连有两个1．3实验数据处理甲基，使得其在与CO反应时不能直接生成稳定采用CO清除率x作为实验评价指标。的氨基甲酸盐，因此影响了AMP与CO的反应速度

7、，使其不具有传统意义上的伯胺的吸收速率，吸=×100％(1)一Ci收较低浓度的CO时需要在里面添加活化剂，因式中：C。，Cout——旋转床进、出口CO：浓度。而AMP的CO消除率要小于MEA与DEA。2．2填料类型对CO：消除率的影响2实验结果分析采用MEA溶液，在液体流量150L／h、气体2．1吸收液种类对CO清除率的影响流量15m／h、醇胺溶液的浓度为3mol／L、温度采用丝网填料，在液体流量150L／h、气体流10℃的条件下，考察不同填料对CO消除率的影量15m／h、醇胺溶液浓度为3mol／L、温度10℃响，实验结果见图3。的条件下，考

8、察不同醇胺溶液对CO消除率的影响，实验结果见图2。图3填料类型对清除效率的影响由图3可见，CO：消除率大小排序为：泡沫金属、丝网、板式填料。板式填料的CO消除率最图