多孔波纹板错流旋转床的传质性能

以CO2-NaOH为介质,研究了两种板间距填料结构的传质性能。结果表明：多孔波纹板错流旋转床的体积传质系数在相近的操作条件下分别比文献丝网错流旋转床高0.95～2.1倍、比逆流旋转床略低,比传统气液传质设备高1～2个数量级。应用MATLAB语言编制应用程序对实验数据的回归分析得出了体积传质系数的关联式。     

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%.     

超重力湿法脱除气体中细颗粒物研究

开发了2台转子规格相近的逆流与错流旋转填料床,采用平均粒径为2.25μm的粉煤灰模拟细颗粒物,通过实验对比了逆流床与错流床的除尘效率和压降。研究表明:逆流床的除尘效率高于错流床,分别达到98.5%和97.5%。对比研究了转速、液气比、气速对逆流床和错流床除尘效率的影响规律,确定了各自适宜的工艺参数。逆流旋转填料床可以在更小的液气比和转速下达到更高的除尘效率,压降仅比错流床大100 Pa,更适用于工业化推广,应用前景广阔。     

新型填料结构旋转床流体力学特性

以空气-水为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流景和液体流量等对不同填料结构旋转床床层压降特性的影响.实验结果表明,离心压降、干床压降、湿床压降与填料的材质、板间距、空隙率等密切相关;床层压降随超重力因子、气体流量的增加而增大,与液体流量几乎无关;在相近的操作条件下,床层压降与文献报道丝网错流旋转床的相近,为逆流床的十分之一;运用最小二乘法对实验数据回归得出了干湿床压降的关联式,计算的干湿床压降与实验值的平均误差小于15%.     

旋转填料床中2种填料压降和传质特性的对比

分别以空气-水和磷酸钠溶液吸收模拟烟气中SO2为实验体系,对装填有θ环和波纹丝网填料的逆流旋转填料床压降和传质特性进行了对比研究,结果表明:在实验操作范围内,逆流旋转填料床的湿床压降随气量、超重力因子的增大而增大,受液量的影响很小;2种填料的湿床压降相差不大,且均低于750 Pa。2种填料的Kya均随喷淋密度、空床气速和超重力因子的增加而增大,当U=6 m3/(m2·h),u=0.73 m/s,β=85及更高的操作范围时,θ环填料的Kya比波纹丝填料高25%以上,说明θ环填料的传质性能明显优于波纹丝填料;最后得到装填θ环和波纹丝填料的旋转床湿床压降和体积传质系数的经验关联式。文中的研究结果对旋转填料床的设计和选型有重要意义。     

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。     

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。     

不同填料错流旋转填料床气液传质特性研究

为了探索不同填料错流旋转填料床的传质性能,以Na2CO3水溶液吸收空气中硫化氢为实验体系,对装有不锈钢丝网、塑料波纹孔板和θ环填料的错流旋转填料床的气液传质性能进行研究。实验确定的适宜操作条件为:超重力因子7.8,气体流量2 m3/h,液气比20 L/m3,碳酸钠质量浓度12 g/L;在此条件下,3种填料的脱硫率均可达到90%以上。在相同操作条件下,不锈钢丝网填料的脱硫率及气相总体积传质系数大于塑料孔板填料大于θ环填料;错流旋转填料床中,规整填料的气液传质效果优于乱堆填料。文中的研究结果为错流旋转填料床填料的选取及在脱硫方面的应用提供了依据。     

三种填料结构旋转床传质及压降性能对比

为了考察自主设计的新型板式旋转填料床传质及压降性能,分别以NaOH-H_2O和空气-水为实验体系,采用对比实验的研究方法,考察了转速、液量和气量对新型板式填料床、传统丝网填料床和鲍尔环填料床的传质与压降性能的影响。传质性能研究表明:在相同操作条件下,丝网填料床传质性能最优,但新型板式填料床传质性能与丝网填料床相差不大(<1.0 s~(-1));压降性能研究发现,气量是影响填料床压降的重要因素,且在相同操作条件下,压降值始终有丝网填料床>鲍尔环填料床>新型板式填料床,丝网填料床压降值与新型板式填料床相差33%以上。新型板式填料床在传质效率损失不大的情况下,损失了较低能耗,表现出优良的综合性能。     

不同规整填料旋转床的传质性能对比

采用Na₂CO₃-H₂S为体系,利用规整丝网填料和新型塑料填料的错流旋转床为吸收设备,探究了两种填料床的传质性能,通过理论推导气液传质系数K_y和K_ya的表达式,考察了液量、气液比、超重力因子对脱硫率、K_y和K_ya的影响。实验结果表明:在相同条件下,规整丝网填料床的脱硫率略高于新型塑料填料床,约为3%～4%,但K_y、K_ya和压降分别是新型塑料填料床的0.25～0.5、0.8～0.9和0.3～0.5倍。通过文献对比分析,在相近工况条件下,新型塑料填料床的K_ya比散装丝网填料床提高了1.45倍。并对实验数据进行回归,拟合出K_y、K_ya与气相雷诺数Re_G、液相韦伯数We_L和伽利略数Ga之间的关联式。     

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。     

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。     

Research and development of advanced structured packing in a rotating packed bed

As the core component of the rotating packing bed, packing is a place for efficient gas–liquid mixing and mass transfer. In this paper, a 3D structured packing composed of a mesh structure and a support structure was designed. The mesh structure is a ring-shaped mesh surrounded by triangular meshes, which is stable in structure and can achieve a high degree of dispersion and aggregation of the liquid phase. The support structure is composed of ring-shaped structural units arranged at a certain a...     

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。     

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。     

翅片导流板填料应用于旋转填料床的特性

For an alcohol/water system and with fin baffle packing, continuous distillation experiments were carried out in a rotating packed bed (RPB) system at atmospheric pressure. The effects of the average high gravity factor (β), liquid reflux ratio (R) and feedstock flux (F) on the momentum transfer and mass transfer were investigated. The gas phase pressure drop of RPB increased with the average high gravity factor, liquid reflux ratio and feedstock flux, which was 13.55-64.37 Pa at β of 2.01-51.49, R of 1.0-2.5, and F of 8-24 L&;#8226;h－1 for a theoretical tray in the RPB with fin baffle packing. The investigation on the mass transfer in the RPB with different packings showed that the number of transfer units of RPB with a packing also increased with the average high gravity factor, reflux ratio and feedstock flux. It is found that the fin baffle packing (packing III) presents the best mass transfer performance and lowest pressure drop for the height equivalent to a theoretical plate (HETP), which is 6.59-9.84 mm.     

Analysis of flow in rotating packed beds via CFD simulations—Dry pressure drop and gas flow maldistribution

Three-dimensional unsteady-state turbulent rotating single-phase flows were simulated in rotating packed beds (RPB) and were validated using overall dry pressure drop measurements for three RPB designs [Liu, H.-S., Lin, C.-C., Wu, S.-C., Hsu, H.-W., 1996. Characteristics of a rotating packed bed. Industrial and Engineering Chemistry Research 35, 3590-3596; Sandilya, P., Rao, D.P., Sharma, A., Biswas, G., 2001b. Gas-phase mass transfer in a centrifugal contactor. Industrial and Engineering Chemistry Research 40, 384-392; Zheng, C., Guo, K., Feng, Y.D., Yung, C., 2000. Pressure drop of centripetal gas flow through rotating bed. Industrial and Engineering Chemistry Research 39, 829-834]. Analysis of the radial and tangential velocities highlighted the impact of gas feed entrance effects on the peripheral gas maldistribution in the rotating packing module. Recommendations were formulated for an optimum design with the aim to reduce gas flow maldistribution in RPBs. Breakdown of the overall pressure drop in its modular components for the housing, the rotating packing module, the free inner rotational zone, and the gas disengagement showed that the dissipation in the rotating packing could be a minor contributor to the overall pressure drop which may be undesirable in terms of RPB mass transfer and reaction efficiencies. Analysis of the simulated pressure drops allowed development of CFD-based Ergun-type semi-empirical relationships in which the gas-slip and radial acceleration effects, the laminar and inertial drag effects, and the centrifugal effect were aggregated additively to recompose the pressure drops in the rotating packing module.