分散颗粒和超声场对鼓泡塔内传质性能的影响

用双电导探针气泡特征参数测量系统实时测定超声场与分散颗粒(活性炭)对鼓泡塔水+CO₂体系气泡Sauter直径和体积传质系数影响的变化规律。实验结果表明:无活性炭颗粒添加时,多频超声场比单频超声场更有利于提高体积传质系数,输入功率为100 W、组合超声频率为20-50-100 kHz时,体积传质系数增幅达40%~64%;加入活性炭颗粒后,体积传质系数随加入活性炭固含量的增大呈现先增大后逐渐减少的趋势,气泡Sauter直径变化规律相反,当体系中活性炭固含量为1.0 kg·m^-3时,传质增强最明显。体积传质系数随加入活性炭粒径的减小呈现增大的趋势。与无活性炭颗粒(d_s=0)比较,活性炭(固含率1.0 kg·m^-3)粒径d_s=38 μm时,液相体积传质系数在扣除吸附传质效果后仍增大1.58倍,同时引入超声场后,当组合超声频率为20-50-100 kHz,超声功率100 W时,液相体积传质系数增大2.02倍,可见超声场和分散颗粒对气液传质有显著的协同强化作用。     

搅拌槽中颗粒粒径对固液传质系数影响

研究了搅拌槽(直径0.1m/平底/无挡板)中临界搅拌转速下固相浓度为0.10,0.15,0.20,0.25,0.30(v/v)时石膏颗粒粒径对固液传质系数的影响。研究表明,粒径为35,58,78,120,195,205μm的颗粒均在固相浓度0.20(v/v)附近达到固液传质系数的最大值。此浓度下固液传质系数随颗粒粒径的减小而增大,但增大的趋势逐渐放缓,主要原因为粒径减小导致体系的表观粘度增大。根据Kolmogoroff的各向同性湍动理论关联颗粒粒径与固液传质系数,理论值与实验值之间的误差小于15%。     

滴流床小颗粒催化剂滴流区和脉动流区传质的研究

本文研究了滴流床小颗粒催化剂在滴流区和脉动流区的气相容积传质系数k_Gα,气液接触有效界面积“α”和脉动流形成时分散气泡的平均直径d_b。实验表明:不同流区的传质与流型和流动介质的能量损失有关。强化传质会增加流动介质的能量消耗及减小催化剂粒度。     

SVE中土壤含水量对NAPL与气相非平衡传质的影响

通过在不饱和土壤中一维通风实验来研究土壤含水量对NAPL与气相传质的影响,NAPL与气相传质系数与Sh、Pe和土壤颗粒的平均直径有关.实验表明NAPL与气相的传质速率受到土壤含水量的限制,在干燥土壤中,通风实验较好地符合局部相平衡,由于NAPL吸附于土壤颗粒中后期有轻微的拖尾现象.随着含水量的增加传质速率严重偏离局部相平衡,当含水量达到51.2%时,气相浓度下降得较快并且有长时间的拖尾.     

正丁醇萃取磷酸的微分散过程与传质系数研究

采用受力分析的方法建立了微分散液滴直径计算模型,以正丁醇/磷酸/水为实验体系,研究了微分散法萃取磷酸的传质特性,依据传质理论计算出了各实验条件下的传质系数及传质速率。研究结果表明:在微分散条件下,液滴直径随分散相流量的增大而减小;直接影响传质系数的因素主要是进口酸浓度、物性、相比、液滴直径、两相流量;采用准数关联出传质系数关联式为:Sh=9.01×10-8Sc1.612Re0.6876p1.027,计算值与实验值相对误差小于10%,为微分散萃取磷酸技术的深入研究提供了理论基础。     

微曝氧化沟气液两相传质模型构建及传质影响因素分析

基于ANSYS Fluent软件建立了微曝氧化沟气–液两相流动和溶解氧输运模型,对比不同工况下氧体积传质系数的实验测量值和模拟结果,误差在7%以内。采用验证可靠性的模型模拟研究了气泡直径、曝气量和横向流动速度对微曝氧化沟内氧传质的影响。结果表明,气泡直径由1.5 mm增至3 mm时,氧体积传质系数由15.80 h?1降低至5.83 h?1;曝气量由0.5 m3/h增大至2 m3/h时,氧体积传质系数由4.21 h?1增至14.15 h?1,减小气泡直径和增大曝气量能明显提高氧体积传质系数。微曝氧化沟内气–液相间传质及溶解氧的分布受横向流动影响,开启单台和两台推流泵时,氧体积传质系数分别比无横向推流工况增大27.7%和42.4%,横向流动能有效提高气泡羽流内的气含率,增强氧传质效果。     

静止非牛顿流体中气泡生成过程的传质

气泡生成过程中气液传质是气液接触设备的设计、优化的重要参考指标。以二氧化碳气泡在羧甲基纤维素钠(carboxymethyl cellulose,CMC)溶液中生成过程中的传质为研究对象,分别考察了气速、CMC溶液浓度、针头直径对气泡生成过程气液传质的影响,采用具有CCD显微相机的动态接触角分析仪测量了气泡形状、表面积和体积的变化,进而获得气泡生成过程气液传质系数k_l。实验结果表明,CMC浓度从0.2%增加到0.8%,黏度逐渐增大,传质系数随CMC浓度的增大而增大;针头直径从2.5 mm增加到4 mm,传质系数也随之增大;气速从1 ml·min^-1增加到9 ml·min^-1,传质系数也逐渐增大。     

伴有瞬时化学反应微溶固体颗粒的气液传质

为研究瞬时化学反应性固体颗粒对气液传质过程的影响,对伴有瞬时反应性固体颗粒/水浆料体系吸收气体过程进行了理论分析。考虑了固体颗粒在气液界面附近的溶解,以及固体颗粒尺寸对传质的影响,将cell模型融入溶质渗透理论,建立了气液二相间传质模型,并对模型进行了解析求解,得到了液相传质系数的解析表达式。结果显示:固含率、固体颗粒尺寸和溶解度对气液传质过程具有重要影响,液相传质系数随固含率和固体颗粒在液相中饱和浓度的增加而增大,随固体颗粒粒径增大而减小。在搅拌式反应器中利用Mg(OH)2/水浆料吸收SO2气体,对传质模型进行了实验验证。模型计算结果与实验值吻合良好。     

液固萃取塔中尼龙6中己内酰胺的外部传质系数

采用固定床半间歇萃取装置在工业生产温度与流速下研究了尼龙6颗粒中己内酰胺(CL)的液固传质过程,基于萃取过程中CL浓度在颗粒中呈现抛物线分布的假设,建立了液固传质过程的外部传质系数模型. 结果表明,温度65~95℃和液相流速0.27~2.71 mm/s时,提高温度与流速均能显著加快CL的液固萃取. 外部传质系数模型适用于描述无因次时间大于0.15的实验数据. 将CL外部传质系数进行无因次量纲化,建立了舍伍德数(Sh)、施密特数(Sc)和雷诺数(Re)间的相互关系,可用于预测尼龙6工业萃取塔中的CL外部传质系数.     

液-液微尺度混合体系的传质模型

针对微尺度液-液混合体系,考察了流量对膜分散萃取过程的影响,并根据传质过程方程,计算了各种条件下的传质系数和传质速率;采用现有的传质模型分别计算分散相和连续相的分传质系数,然后根据传质阻力的加合性得到总传质系数;应用理论传质系数计算传质效率,与实验值进行了比较.研究结果表明,在微尺度混合条件下,直接影响传质系数的因素是停留时间和液滴直径,传质系数随着停留时间的减小而增大.膜分散萃取的传质系数可以达到1.2×10^-4m•s^-1,比传统的萃取方式大10～100倍;不能像塔式萃取设备一样,用简单地忽略某一相的传质阻力或用总体平均的简化计算公式来计算微尺度混合的传质性能;考虑滴内滴外传质系数,并考虑时间的影响,利用现有公式分别计算滴内滴外传质系数,并采用阻力加合,可以较为准确地计算微混合条件下的总传质系数,计算值与实验值符合很好.     

微通道内MEA/MDEA混合溶液吸收CO2的传质特性

研究了T形微通道内N-甲基二乙醇胺（MDEA）和单乙醇胺（MEA）混合水溶液吸收CO₂的传质过程。考察了弹状流型下气液两相流量、MEA和MDEA浓度对液侧传质系数k_L和体积传质系数k_La的影响。液侧传质系数和体积传质系数均会随着MEA浓度的升高而升高。与MEA相比,MDEA浓度的提高对传质影响较小。传质系数会随着液体流量的增大而增大,但气体流量的变化对其影响较小。体积传质系数随液体流量的增大而增大,但随气体流量的增大先增大,之后趋于稳定。考虑到化学反应对传质的强化作用,引入了Hatta数,提出了一个新的体积传质系数预测式,预测效果良好。     

快速变压吸附制氧动态传质系数模拟分析

研究快速变压吸附制氧过程中的传质过程,结合实验数据对全局动态传质系数与常数传质系数进行对比模拟分析,并考察各传质阻力对传质效果的影响。结果表明：基于轴向、膜扩散和孔扩散估算的动态传质系数是有效的。膜阻力是主要阻力,其次是轴向扩散阻力,大孔扩散阻力较小,微孔扩散阻力可忽略。在快速变压吸附中,由于气速和温度变化较快,传质系数也会有较大变化,总体趋势是传质系数随着温度和气速的升高而升高。采用恒定传质系数无法准确描述吸附塔内各个时间点、空间点上的传质行为,根据各节点状态计算出的动态估算传质系数能够与吸附塔内的行为有较好的吻合度,模型具有较高的可信性。     

中空纤维透析器中纤维管填充密度对传质影响的数值模拟

通过数值模拟研究了纤维管填充密度（27.18%～67.11%）增加时传质系数的变化趋势,同时考察了流体速度对传质系数的影响.模拟结果表明：随着填充密度的增加,传质系数先增加后下降;流体速度不仅影响传质系数的大小（速度越大,传质系数越大）,也影响最佳填充密度（传质系数最大值对应的填充密度）的大小（速度增大,最佳填充密度也增大）.模拟结果可为透析器的优化设计提供参考.     

水冷却塔传质系数计算模型初探

冷却塔填料表面传热传质过程的理论计算都与一个经验参数——传质系数有关。因为过去人们都将这个参数表示成水气流量的函数,未能正确地反映传质系数对水冷却塔传热传质过程重要影响的本质。采用液膜蒸发理论,将传质系数表示成湿空气温差及压差的函数,新的计算方法将改善冷却塔的设计计算。     

传质系数与浓度的关系

在含 6块塔板的板式塔中选择 2个非理想性较大的二元物系进行全回流蒸馏传质实验 ,同时从描述多组分扩散过程的普遍化方程———Maxwell-Stefan(MS)方程出发建立一个求算传质系数的数学模型 .数据处理和计算的结果表明 ,传质系数不仅与该塔板的浓度有关 ,还与相邻塔板的浓度有关 .对于非理想程度大的醇水物系 ,在不同浓度下的传质系数最大值与最小值相差可达约 1个数量级 .因此 ,对于非理想物系 ,在设计计算中将传质系数当作常数的处理将会产生较大误差 .     

气升式环流反应器内传质行为的分析与测量

1 INTRODUCTION Airlift loop reactors have emerged as one of the most promising devices in chemical, biochemical and environmental engineering operations. Its main ad-vantages over conventional reactors include excellent contact among different phases, ease of removal or replenishment of particles, and high heat and mass transfer rates[1]. High gas-liquid contacting area and favorable flow pattern are the attractive features of this type of three-phase contactors. Typical processes that ca…     

射流鼓泡反应器中液相体积传质系数的测定

羰基合成反应一般采用射流鼓泡反应器,该类反应器气液混合的方式采用射流而非机械搅拌,其主要优点是结构简单、制作简便、维护费用低。研究该类型反应器的传质系数对于其设计、优化及放大操作均具有重要意义。本研究采用缩颈式圆形喷嘴,以动态溶氧法对射流鼓泡反应器内的液相体积传质系数进行测定,考察了表观气速、射流雷诺数对液相体积传质系数的影响。研究发现,随气速增大液相体积传质系数的变化规律为先增大而后保持不变。维持表观气速不变,随雷诺数增加液相体积传质系数增大,但当表观气速小于0.0012 m/s时,雷诺数对传质改善较小。建立了液相体积传质系数的经验关联式,当气体输入功率占总功率56%时,液相体积传质系数最大,气体鼓泡和液体射流的协同作用最强。     

Study on mass transfer of ethyl acetate in polymer adsorbent by experimental and theoretical breakthrough curves

A new polymeric adsorbent with highly hypercrosslinked structure was developed for the removal of VOCs from polluted air. The purpose of this work is to obtain the intraparticle mass transfer coefficient of the adsorbent particles. Adsorption experiments for obtaining breakthrough curves were carried out with a fixed bed system. A dynamic mathematical model for the fixed bed adsorption system was developed. By model fitting, the overall mass transfer coefficient was determined when the deviation error was minimum. Then, the intraparticle mass transfer coefficient of the adsorbent was determined when the external mass transfer resistance was eliminated at higher velocities. Furthermore, a linear relationship of the intraparticle mass transfer coefficient and equilibrium coefficient at lower inlet gas concentrations range was correlated. Moreover, an equation for predicting external mass transfer coefficient at low Reynolds number range at room temperature was obtained.     

Oxygen transfer to cassava starch solutions in an aerated,well-mixed bioreactor: Experimental and mass transfer studies

Experimental and mass transfer studies of oxygen transfer to cassava starch solution in an aerated, well-mixed bioreactor of 2 L have been carried out. The volumetric mass transfer coefficient was estimated and parametric studies were performed to study the effect of process variables of stirring rate, aeration rate, concentration of starch and temperature on the volumetric mass transfer coefficient. From the experimental results, it is evident that the first two and the last variables are directly proportional to the volumetric mass transfer coefficient. However, the volumetric mass transfer coefficient is inversely proportional to the concentration of the starch. Also, the saturation dissolved oxygen concentration is greatly affected by temperature and starch solution concentration. Whereas, stirring and aeration rates have neutral impacts on saturation dissolved oxygen concentration. Simulated data generated from obtained volumetric mass transfer coefficient agrees well with the experimental data, which indicates the accuracy of the coefficient.     

撞击流微反应器气液传质研究

在T型对撞反应器的基础上,对其结构进行改进,设计了旋流锥型对撞、T型旋撞和旋流锥型旋撞(二次旋转)3种撞击流反应器。用化学吸收法测量了这几种不同结构的微反应器在气液二相逆流接触条件下平均相界比表面积α及液相吸收传质系数kL;进而分析了反应器进口结构、尺寸和流体流量等条件对传质性能的影响。结果表明:旋撞比直撞的传质系数大,二次旋撞的比一次旋撞的传质系数要大;撞击区进口尺寸越小,气液流体的流量越大,反应器的传质系数越大;液相传质系数较常规气液接触设备的至少高1—2个数量级,其传质强化的原因主要源于微反应器内相界比表面积大幅度地增加。