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。     

新型填料结构旋转床传质特性

以CO2-NaOH溶液为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流量和液体流量等对不同填料结构旋转床传质特性的影响.结果表明:体积传质系数随液体流量、超重力因子和气体流量的增加而增大;对比六种填料结构的综合性能,不锈钢多孔波纹板和塑料多孔板填料结构较优;在相近的操作条件下,不锈钢多孔波纹板的体积传质系数比文献丝网错流旋转床高0.95～2.10倍、与逆流旋转床相当,比传统气液传质设备高1～2个数量级.对实验数据进行回归分析得出了体积传质系数的关联式,其平均误差小于10%.     

网板填料复合旋转床的流体力学与传质性能

开发了一种新型的气液接触设备——网板填料复合旋转床。常压下以空气-水物系和乙醇-水物系在网板填料复合旋转床中进行流体力学与传质性能实验,考察了气液流量和转子转速对网板填料复合旋转床压降和传质性能的影响。实验结果表明,气体流量和转子转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量的增加对湿床压降的影响不明显。回流量和转速的增加均使等板高度减少至一定值后几乎不变。网板填料复合旋转床具有通量大、效率高、压降小的特点。     

泡沫金属填料旋转床用于CO2的吸收

采用空气-CO2-NaOH体系,对泡沫金属填料旋转床的气相压降特性和CO2吸收特性进行研究,研究结果表明：泡沫金属填料旋转床的气相压降随转速和气量提高而增加,与液量的变化无关;体积传质系数（KGa）随转速的提高先增大后缓慢降低,随气量的增加几乎呈线性减小,随液量的增加而增加。与常见的金属丝网填料相比,泡沫金属填料具有动平衡性好、传质效率高、压降低等优点。     

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。     

三角形螺旋填料旋转床全回流精馏性能研究

为了寻找强化气液传质过程的有效途径,自制了1套小型旋转填料床,床内填充了φ2mm×2mm三角形螺旋填料,以乙醇-水为实验物系,进行全回流精馏实验研究.实验结果表明:三角形螺旋填料旋转床存在一最佳转速nopt=1050r/min,当转速nnopt时,理论板数随液体流量和气体流量的增大而减小,且减小的很快.在nopt=1050r/min、液体流量L=14.7L/h、气体流量V=7.4m3/h时传质效果最好,每米填料相当于88块理论板,在适宜的转速范围内每米填料相当于62～88块理论板.三角形螺旋填料旋转床使传质过程得到极大强化,其传质效果比重力场三角形螺旋填料塔提高1倍左右.     

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。     

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。     

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。     

动-静填料旋转床内部气相流场CFD模拟研究

通过对动-静填料旋转床进行简化,建立了二维物理模型,采用计算流体力学软件Fluent中多孔介质模型对旋转填料床内部流场进行了模拟研究。通过对旋转填料床进口结构形式、填料层厚度、动填料转速及进气速度对气相压降和速度分布影响的模拟研究,得出切向进口旋转填料床内气体分布更均匀;保持填料外径不变,增大填料层厚度,气相压降随之降低;气相压降随动填料转速和进气速度的增加而增大,这与常规的整体填料旋转床保持一致。     

Cocurrent vacuum de-aeration of water for injection into oil reservoirs

Conventional vacuum stripping to reduce the oxygen content of injection water for secondary recovery of oil is carried out in packed columns with the released gases and water flowing countercurrently; hence large column diameters (normal liquid load circa 100 m³/(m²h)) and foaming that requires the addition of defoaming agents. Measurements with cocurrent and countercurrent flow at the same flow rate produced practically identical mass transfer coefficients. With flooding excluded in cocurrent flow, columns can be operated with higher liquid loads than in countercurrent flow. In addition, nitrogen released in the top part of the packing is better utilized as stripping gas, and foam is withdrawn as soon as it increases the pressure drop.     

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.     

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。     

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.     

Performance of a rotating zigzag bed—A new HIGEE

As a new kind of rotating equipment, rotating zigzag bed (RZB) is structurally unique and has many superior features. The RZB is characterized by a rotor coaxially combining a rotating disc with a stationary disk. Compared with a conventional rotating packed bed (RPB), the RZB can function without liquid distributors, eliminate one dynamic-seal, and easily accommodate and accomplish intermediate feeds in continuous distillation processes. The RZB also effectively increases the contact time of gas and liquid phases and thus, enhances the mass transfer capacity. In this work, the principles of the RZB are presented. The hydraulic and mass transfer performance of the RZB was investigated. Experimental results showed that the pressure drop of the RZB increases with the increase of the rotational speed and the gas flow rate, but decreases with the increase of the liquid flow rate. A semi-empirical equation was proposed to correlate the pressure drop data with good agreement. The mass transfer efficiency of the RZB decreases with the increase of the reflux rate at lower reflux rate, but levels off at higher reflux rate. The number of theoretical plates of the RZB increases with the increase of rotational speed of the rotor. However, at a higher rotational speed, this trend is not obvious. In addition, some considerations for further work are discussed.     

折流式旋转床的流体力学行为(英文)

As a high gravity (HIGEE) unit, the rotating packed bed (RPB) uses centrifugal force to intensify mass transfer. Zigzag rotating bed (RZB) is a new type of HIGEE unit. The rotor of RZB consists of stationary discs and rotating discs, forming zigzag channels for liquid-gas flow and mass transfer. As in RPBs, some hydrodynamic behavior in RZB is interesting but no satisfactory explanation. In this study, the experiments were carried on in a RZB unit with a rotor of 600 mm in diameter using air-water system. The gas pressure drop and power consumption were measured with two types of rotating baffle for RZB rotors, one with perforations and another with shutter openings. The circumferential velocities of gas were measured with a five-hole Pitot probe. The pressure drop decreased rapidly when the liquid was introduced to the rotor, because the circumferential velocity of the liquid droplets was lower than that of the gas, reducing the circumferential velocity of gas and the centrifugal pressure drop. The power consumption decreased first when the gas entered the RZB rotor, because the gas with higher circumferential velocity facilitates the rotation of baffles.     

分层填料对旋转填料床气相流场影响的数值模拟

通过设计简化的分层填料旋转床(SP-RPB)模型,采用计算流体力学方法(CFD)对比同尺寸旋转填料床(RPB)的稳态气相流场。分析转速和进料速度对气相压力、相对速度及湍动能分布的影响,同时还考察了单位丝网圈上的压降情况。结果表明,在气体进入各级填料位置的相对速度出现峰值,湍动能分布与之相同,各峰的出现位置仅由填料位置决定,两者共同表明SP-RPB具有多个端效应区域。转速增加对相对速度峰值大小有更明显的提升,较大的进料速度使填料内气体的速度波动更大,也使湍动能的峰值有所增加。由于SP-RPB内填料厚度较RPB变薄,从整个设备范围上看,SP-RPB表现出更低的压降。进气速度提高和转速降低使SP-RPB两层填料间的高压范围变窄,但SP-RPB的单位丝网圈数压降更大。     

折流式旋转床气相流场数值模拟研究

采用CFD方法对折流式旋转床气液两相流动及压降进行数值模拟,建立了二维物理模型,研究了折流式旋转床转速、动静圈对数、进气量对气相压降和气相流场的影响,并用实验数据对模型进行验证. 结果表明,计算与实验相对误差在15%以内. 气相压降随进气量和动静圈对数增加而显著增大;转速增加,压降增大,但不明显,压降主要集中在转子内部,占总压降的88%~97%,其中转子压降的55%~73%由拐弯处的摩擦阻力引起;气体在静圈下隙存在回流,在动圈上隙气体流动缓慢,存在流动死区,气速主要以切向速度为主(占80%以上),峰值位于转子外缘,并与气体入口存在较大速度梯度,径向和轴向速度所占比例较小,且因位置不同而不同. 速度变化和压降的变化是转速、进气量和动静圈数等共同作用的结果.     

Experimental researches on mass and heat transfer in new typical cross-flow rotating packed bed

New typical cross-flow Rotating Packed Bed(RPB)called multi-pulverizing RPB was manufactured.There is enough void in multi-pulverizing RPB,where liquid easily flows and is repeatedly pulverized by light packing,which decreases the material consumed,lightens the weight,and compacts the structure.Mass and heat transfer property in the new type PRB were studied by two experimental models.In the mass transfer model,the axial fan pumping gas press is only 100 Pa,mass transfer coefficient and volumetric mass transfer coefficient are similar to countercurrent RPB,which are an order quantity lager than that in the conventional packed tower.In the heat transfer experiment,the axial fan pumping gas press is only 120 Pa;volumetric heatwhich especially suits the treatment of large gas flow and lower gas pressure drop.