闭式循环柴油机系统旋转床功耗实验关联模型

深入分析并建立了用于闭式循环柴油机(CCD)排出气体CO2水吸收的波纹碟片填料中试旋转床吸收器功率消耗主分量数学模型,提出了旋转床驱动电机总功耗回归分析表达式。根据不同工况实验得到的功耗实验数据,经回归分析得到了吸收器功率消耗的半经验公式。各种工况旋转床吸收器功耗实验值和模型计算值的对比表明,两者相对误差小于±15%。     

超重力旋转床气相压降模型研究进展

超重力旋转床是一种高效的气液接触设备,可极大地强化气液传质过程,在化工、材料、冶金、能源、环保等领域有着广泛的应用前景。气相压降是超重力旋转床设计、选型时需要考虑的一项重要指标。自从超重力旋转床问世以来,人们对其气相压降进行了较为广泛的研究。对近年来国内外超重力旋转床的气相压降模型研究进展进行了综述。分别从逆流式旋转填料床、错流式旋转填料床、折流式旋转床3方面具体介绍了各压降模型的研究方法并进行了对比,最后对超重力旋转床气相压降模型研究的方向与重点做了简要分析。     

错流旋转填料床气相压降特性

旋转填料床的气相压降是旋转填料床应用和设计的一项重要指标。在气液两相错流流动条件下,利用空气-水系统对错流旋转填充床的气相压降进行分段模型化和实验研究。按照错流旋转填料床气体流动的路径将气相压降分为进口压降、填料层压降、集气段旋转动能转化压降和出气段压降。推导出压降与操作工况的关联式,其计算值与实测值吻合较好。实验表明错流旋转填料床的气相总压降与气体流量、旋转床转速、液体流量有关。在高转速和小气量的条件下,气相压降随气量增大先下降后上升;其他情况随气量增大而上升。错流旋转填料床气相压降随转速上升而下降,在小气量情况下转速对气相压降有明显影响。气相压降随进液量的增大而增大,当旋转填料床在低转速时进液量对气相压降有明显影响。     

旋转填料床气相压降研究进展

本文概要介绍了旋转填料床的工作原理及结构组成 ,着重讨论了旋转填料床气相压降的实验及理论研究情况 ,分析了气相压降与旋转填料床转速以及气体流量的关系     

整体式碳化硅填料旋转填充床并流压降特性研究

以空气-水为研究体系,在并流旋转填充床内采用整体式碳化硅(SiC)填料,利用单因素法,分别考察了转速、气量对干床压降的影响以及转速、气量、液量对湿床压降的影响。实验结果表明,对于干床压降,压降随转速的增大而减小,随气量增大而增大。当气量为183 m3·h-1、转速为1400 r·min-1时,压降为-140 Pa左右;对于湿床压降,压降随转速增大而减小,随气量增大而增大,液量变化对湿床压降影响不大。当气量为183 m3·h-1、液量为340 L·h-1、转速为1400 r·min-1时,湿床压降为-160 Pa左右。通过对实验数据的关联,分别得到了干床和湿床压降的关联式,与实验结果的偏差均在±15%以内。     

喷射式超重力旋转床气相压降

喷射式超重力旋转床是一种新型超重力旋转床,旋转床压降是衡量旋转床性能的重要指标。建立喷射式超重力旋转床压降模型,并以水-空气为实验体系,在转子动圈内径为250 mm,外径为590 mm,高为200 mm的喷射式旋转床中进行实验,测得喷射式旋转床干床压降和湿床压降,根据实验数据及压降模型拟合得到喷射式旋转床压降公式,公式的计算值与实验值吻合较好,为喷射式旋转床的工业应用提供设计依据。     

错流旋转填料床气相压降特性研究

旋转床的气相压降是旋转床工程设计的一项重要指标。笔者利用空气,水系统对错流旋转填料床的气相压降进行实验研究。结果表明：在实验范围内,错流旋转床压降是逆流旋转床的十分之一;对错流旋转床压降影响较大的是转速和气量,与液流量几乎无关。     

循环浆态床气体停留时间分布的研究

研究了循环浆态床气流段的气流量和液体循环量对气体停留时间分布的影响。实验结果表明,减小气流量或者增加液体循环量,气体返混程度变大,气体平均停留时间增长。建立模型模拟循环浆态床气流段气体停留时间分布,得到停留时间分布密度函数和物料分率p与射流相似准数Ct和气液动量比准数Cr的关联式。从关联式看出,气液动量比准数Cr越小,物料分率p越大,表明循环液体流量越大,气体停留时间分布越接近于全混流。这一结论与实验结果相符。     

错流旋转填料床气相压降的研究

利用空气-水系统对错流旋转填料床的气相压降进行了实验研究。采用因次分析的方法推导出错流旋转填料床气相压降的无因次关联式。结果表明,错流旋转填料床欧拉准数在旋转填料床转速与气速之比(旋流比)小于30时,欧拉准数随旋流比的增大反而减小;当旋流比大于30时,欧拉准数随旋流比的增大而增大。旋流比小于30时欧拉准数与填料层轴向厚度的0.9次方成正比,旋流比大于30时欧拉准数与填料层轴向厚度的0.5次方成正比。湿床旋流比小于30时,欧拉准数随进液量的增大而上升;旋流比大于30时,欧拉准数随进液量的增大而下降。     

错流同心圆环旋转床的气相压降

在转速为865～1 300 r/min、液体体积流量为0～1600 L/h的情况下,以空气-水为体系,在直径为400 mm的错流同心圆环旋转床内,对其气相压降进行分段模型化和实验研究,并得到了压力降与操作工况的关联式.该关联式的计算值与实测值比较吻合.实验结果表明,错流同心圆环旋转床的湿床压降比干床压降大,气相总压降随气量和转速增大而明显增加,但随液量增大而缓慢增加.     

两级泡沫镍填料旋转填充床压降及精馏研究

在两级逆流式旋转填充床(TSCC-RPB)的基础上,采用简单结构的整体泡沫镍填料替代其相对复杂的动静环结构填料,从而构建新型两级整体泡沫镍填料旋转填充床(TSNF-RPB)。采用空气-水体系,研究了TSNF-RPB的压降特性,并以甲醇-水为工作体系,对TSNF-RPB进行了连续精馏实验研究。结果表明:虽然TSNF-RPB的湿床压降比TSCC-RPB高出了20%—30%,但TSNF-RPB的分离效率提高了20%,且TSNF-RPB结构简单、安装方便,更利于工业推广应用。     

A general model for pressure drop prediction across a rotating packed bed

Although rotating beds show promise for intensified separations, the fundamentals of their hydrodynamics are still poorly understood. In many operating conditions, pressure drop in an irrigated bed can be considerably lower than that across a dry bed. Previously published correlations don’t provide good prediction of these phenomena. In this research, a semi-empirical correlation is developed to predict the pressure drop across the rotating packed beds. The results show the agreement of predicted pressure drop with the experimental data is acceptable. This model can also predict the pressure drop unexpected phenomena of higher pressure drop in dry beds than in wet beds.     

旋转填料床气液两相流场的仿真分析

通过合理简化旋转填料床(RPB)结构,建立了三维物理模型,利用商用软件Fluent的计算平台,采用欧拉两相流模型和多孔介质模型对旋转填料床内的气液两相流场进行了仿真分析,深入分析了其压力场分布和速度场分布,并在此基础上对比了气相压降随旋转床转速变化的仿真结果与实验结果,两者变化趋势一致,表明所建立模型能近似地模拟旋转填料床的流场分布,并指导理论研究和实验研究进一步深入。     

新型径向叶片式旋转床压降分析及气相流场模拟

针对折流式旋转床压降高、能耗大的问题,提出了一种新型超重力旋转床设备--径向叶片式旋转床。首先,对该旋转床的压降进行了理论分析和建模,并利用水-空气体系进行了实验研究。通过改变气量、转速和液量探究了新型径向叶片式旋转床压降的变化规律,结果表明压降随气量、转速和液量的增加而增加,且随着气量和转速的增加,液量对压降的贡献逐渐减小。压降模型的预测值与实验数据的相对偏差基本在10%以内,表明模型可以较好地预测新型径向叶片式旋转床的压降。另外,通过计算流体力学（CFD）软件的模拟获得了旋转床内气相流场和压力分布的结果,发现转子内压降是总压降的主要部分;气体进入转子后会因叶片作用使得周向速度变大,并在转子外缘处达到最大值;气体的进口流速将会影响旋转床内的气相分布。利用实验数据对CFD模拟结果进行了验证,两者的相对偏差在10%左右。     

同心圈式超重力旋转床液泛模型

同心圈式超重力旋转床是一种新型超重力旋转床。液泛是超重力旋转床流体力学的重要特征。同心圈式超重力旋转床液体分布器和转子内缘之间的环形空间内的液滴被气体夹带,液滴受到离心力和气体曳力的作用,通过建立微分方程可获得液滴径向速度为零时的液滴运动径向距离。当该径向距离小于环形空间的径向距离,此时产生雾沫夹带液泛。由此建立同心圈式超重力旋转床雾沫夹带液泛模型。实验以空气和水为物系,测定了转子直径为1000 mm、高度为100 mm的同心圈式超重力旋转床在不同转速和表观液速下气体进口和出口之间的气相压降随表观气速的变化。气相压降随表观气速的增大先缓慢增大后快速增大。用表观气速对气相压降求导和目测旋转床中心气体出口处出现大量液体被气体夹带来确定液泛点气速。通过液泛点气速求得雾沫夹带液泛模型的系数k,并对该系数k进行关联。该雾沫夹带液泛模型的计算值和实验值吻合很好,平均偏差为3.1%。该模型优于Sherwood液泛模型,对同心圈式超重力旋转床的工业应用提供了必要的设计依据。     

折流式超重力旋转床液泛和气相压降的实验研究

折流式超重力旋转床是一种新型高效的气液传质设备。液泛和气相压降是超重力旋转床流体力学的重要特征。实验以空气-水为物系,对转子直径为288mm,高度为55mm的折流式旋转床进行了气相压降和液泛实验。实验表明：随着转速和液流量的增加,液泛气速减小,折流式旋转床更容易液泛。气相压降随气量、转速、液量的增加而增大,随气量和转速增大的趋势比较明显,随液量增大的趋势比较缓慢。