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。     

新型分段进液式旋转填充床气相压降特性研究

作为一种新型过程强化设备,分段进液式旋转填充床充分利用端效应原理对液相进行有效分散和细化,进而强化混合及传递过程。今采用空气-水体系对新型分段进液式旋转填充床气相压降特性进行实验研究。考察转子转速、气体流量、液体流量对分段进液式旋转填充床气相压降的影响规律。实验研究结果表明,分段进液式旋转填充床气相压降随转子转速、气体流量的增大而增大。在低气体流量情况下,随液体流量的增大,气相压降变化不大;在高气体流量下,气相压降随着液体流量的增大而增大。同时,本研究还对转子尺寸大小与分段进液式旋转填充床相同的传统旋转填充床的压降进行了对比研究,结果表明在相同操作条件下分段进液式旋转填充床的压降与传统旋转填充床相比有明显下降。     

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。     

密封式错流旋转填料床气膜控制传质过程研究

在密封式错流旋转填料床中,利用浓度为0.926 mol/L的NaOH溶液吸收空气中体积分数为0.5%—1%的CO2气体,对气膜控制过程传质性能进行了研究。实验表明:密封式错流旋转填料床CO2的吸收率随气体流量的增大而减小,在低转速下随旋转填料床的转速增大气体吸收率上升较快,高转速时影响变小;转速大于1 000 r/min情况下,CO2的吸收率随液量的增大而上升,转速小于1 000 r/min情况下,CO2的吸收率随液量增大而变小。建立了密封式错流旋转填料床气膜控制过程的气体吸收模型,经验证实验结果与模型计算结果吻合较好。     

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.     

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。     

测定旋转填料床持液量的一种新方法

介绍了一种在线测定旋转填料床持液量的方法和装置,填料持液量以闭合电路中欧姆电阻的阻值体现。考察了不同液体流量、转子转速、液体黏度和气体流量时错流旋转填料床的持液量。结果表明,持液量随液体流量和黏度的增大而增大,随转速增大而减小,气体流量影响不明显。与传统填料塔比较,旋转填料床负荷小、相间接触面积大,强化了气液传质过程。使用量纲分析法对试验数据进行非线性回归得到关于持液量的关联式,此式较好地吻合了试验数据。     

多孔波纹板错流旋转床流体力学性能研究

以空气-水为介质,研究了两种板间距填料结构的流体力学性能。结果表明：多孔板错流旋转床气相压降随填料板数、气量、超重力因子的增加而增大,与液量几乎无关;在相近操作条件下该床压降不足逆流床的1／10;应用MATLAB语言编制应用程序对实验数据的回归分析得出了气相压降的关联式。     

新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟

目前鲜有关于错流旋转填料床结构改进研究方面的报道。以自主研发的错流旋转填料床为计算模型,建立了三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质模型,运用CFD方法对其内部气相流场进行了模拟,研究了转速和气量对速度场和干床压降的影响规律,并通过实验进行了验证。由结果可知:干床压降几乎不受转速的影响,模拟值与实验值相对误差在11.2%以内;旋转填料层内气相流场主要以旋流场为主,切向速度与填料线速度大小相当,且不受气量的影响。轴向速度值受气量的影响,其径向分布受转速的影响。与切向速度和轴向速度相比,径向速度小1—2个数量级,说明气体在径向的偏移量很小;中间静止填料层能够有效减小气旋,强化气相流场扰动,表明新型错流旋转填料床能够强化气相传质。     

并流旋转床压降与传质特性的研究

利用水-空气系统对并流旋转床的气相压降进行了研究,并与逆流旋转床气相压降进行了对比。研究结果表明：并流较逆流旋转床的气相压降低;并流旋转床的气相压降随气体流量的增大而增大,随液体流量的增大而减小,随转速的增大明显降低;而逆流旋转床的气相压降随转速的增大明显升高。利用水吸收SO2的实验对并流旋转床的传质特性进行了研究。研究结果表明：并流旋转床填料层内各点的体积传质系数随着气体流量、液体流量和转速的增大而增大;填料层半径由70mm增大至90mm时,并流旋转床的体积传质系数迅速增大,而后并流旋转床的体积传质系数随半径的增大而减小。对并流和逆流旋转床填料层内体积传质系数进行了对比。结果表明：填料层半径由70mm增大至130mm时,并流旋转床的体积传质系数较逆流时大;当半径大于130mm后,逆流旋转床的体积传质系数大于并流旋转床的体积传质系数,且随半径增大而增大。根据研究结果,提出了降低系统压降的设想,即并流与逆流旋转床串联操作。     

规整丝网填料旋转填充床的气相压降特性及脱硫性能

采用空气-水体系,对装有4种不同规格规整丝网填料的旋转填充床的压降特性进行了实验研究,考察了转速、气体流量、液体流量等操作参数及填料特性对气相压降的影响规律,并与传统不锈钢波纹丝网填料旋转填充床压降进行了比较. 结果表明,装有规整丝网填料的旋转填充床压降可降低35%~70%. 进一步采用压降较低的规整丝网填料以(NH4)2SO3为吸收剂进行氨法脱硫性能研究,结果表明,随转子转速和(NH4)2SO3浓度增大,SO2脱除率升高;随进气口SO2浓度升高及气液比增大,SO2脱除率降低;SO2脱除率最高可达97%,可满足国家排放标准.     

基于离散相模型的旋转填充床内的流场分析

利用CFD软件Fluent初步模拟了旋转填充床(Rotating Packed Bed,RPB)内的流体流动.计算中气相采用RNGk-ε湍流模型,液相采用拉格朗日离散相模型(DPM).通过一定简化后建立了旋转填充床二维模型,考察了液体颗粒在填充床内的速度分布,以及转速对液体颗粒速度的影响.结果显示液滴速度随转速的增加而增加,转速对液滴径向速度的影响不大.此外还针对转速、气体进口速度对干床压降的影响做了一定的研究,发现压降随转速的增加而增加,但其影响没有气体进口速度对压降的影响明显.填料的内缘处存在剧烈的端效应,模拟结果表明,端效应区的湍动强度明显大于其他区域.     

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。     

三角形螺旋填料旋转床气相压降特性

为深入了解三角形螺旋填料旋转床气相压降的影响因素及规律,以空气-水为实验物系进行了实验和模型研究。改变气、液流量及转速测定气相压降的实验结果表明,气体流量和转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量增大时湿床气相压降先减小,而后基本保持不变;该旋转填料床具有气相压降小、操作弹性大的优点。按照气相压降产生的机理,将其分为局部压降、离心压降、转子外内腔压降和填料主体压降4部分进行模型研究,其中用旋涡理论描述转子外内腔压降、用简化的模型描述填料主体压降是新提出的方法,且所建模型能较好地描述气相压降的规律。     

旋转填充床内高黏介质脱除有机挥发组分过程强化

The removal of a volatile organic compound (VOC) from high viscous liquid was carried out in a rotating packed bed (RPB) in this study. The mixed liquid of syrup and acetone was used as simulated high viscous polymer solution with acetone as the volatile compound. The influence of the rotating speed of RPB, liquid viscosity, liquid flow rate, vacuum degree, and initial acetone content in the liquid on acetone removal efficiency was investigated. The experimental results indicated that the removal efficiency increased with increasing rotating speed and initial acetone content in the viscous liquid and decreased with increasing liquid viscosity and flow rate. It was also observed that acetone removal efficiency increased with an increasing vacuum degree and reached 58% at a vacuum degree of 0.1 MPa. By the comparison with a flash tank devolatilizer, it was found that acetone removal ef-ficiency in RPB increased by about 67%.     

Carbon dioxide absorption in a cross-flow rotating packed bed

This work investigates the feasibility of applying the cross-flow rotating packed bed (RPB) to the removal of carbon dioxide (CO₂) by absorption from gaseous streams. Monoethanolamine (MEA) aqueous solution was used as the model absorbent. Also, other absorbents such as the NaOH and 2-amino-2-methyl-1-propanol (AMP) aqueous solutions were compared with the MEA aqueous solution. The CO₂ removal efficiency was observed as functions of rotor speed, gas flow rate, liquid flow rate, MEA concentration, and CO₂ concentration. Experimental results indicated that the rotor speed positively affects the CO₂ removal efficiency. Our results further demonstrated that the CO₂ removal efficiency increased with the liquid flow rate and the MEA concentration; however, decreased with the gas flow rate and the CO₂ concentration. Additionally, the CO₂ removal efficiency for the MEA aqueous solution was superior to that for the NaOH and AMP aqueous solutions. Based on the performance comparison with the conventional packed bed and the countercurrent-flow RPB, the cross-flow RPB is an effective absorber for CO₂ absorption process.