气流剪切错流旋转填料床气相压降特性

以空气-水为研究体系,采用单因素法,在气流剪切错流旋转填料床中分别考察了气速和超重力因子对干床压降的影响及气速、超重力因子和液体喷淋密度对湿床压降的影响.结果表明,气流剪切错流旋转填料床干和湿床压降均随气速和超重力因子增大而增大;气速较低、超重力因子较大时,湿床压降随液体喷淋密度增大而减小;在高气速和小超重力因子时,湿床压降随液体喷淋密度增大而增大.关联实验数据可得到气流剪切错流旋转填料床的压降关联式,与实验结果的偏差在±15%以内.     

错流旋转填料床传质特性影响因素的实验研究

采用CO2-NaOH体系,在中试规模的实验装置上进行传质实验,考察了气速、液体喷淋密度、超重力因子、气液接触时间对错流旋转填料床的总体积传质系数KLa及有效传质比表面积ae的影响. 结果表明,KLa和ae均随气速、液体喷淋密度和超重力因子增加而增大,KLa随气液接触时间增加先缓慢增大后急剧下降,ae则随气液接触时间增加而缓慢下降. 最佳操作条件为：气速1.69 m/s,液体喷淋密度32 m3/(m2×h),超重力因子104,气液接触时间0.1 s. 错流旋转填料床在处理大气量气体时传质效果增强,是同类文献错报道的1.52~2.32倍. 对各操作参数下所得实验数据进行回归,得关联式KLa=1.8221(atDL/dp)ReL0.6371GrL0.0548ScL0.0623和ae/at=2980.9ReL0.2349FrL-0.045WeL0.5023f-0.5.     

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。     

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%.     

逆流旋转填料床吸收异丙醇气体的传质性能研究

在逆流旋转填料床中用水吸收挥发性有机化合物异丙醇气体,考察了超重力因子(β)、空床气速(u)、液体喷淋密度(q)、异丙醇气体进口体积分数等操作参数对异丙醇气相总体积传质系数(K_G^a)和吸收率(E)的影响。结果表明,异丙醇气体的KGa随着β、u和q的增大而增大,且异丙醇气体进口体积分数对K_G^a、E的影响较小; E随着β、q的增大而增大,但随着u的增大而降低。在β=60、u=0.9 m/s、q=15.92 m³/(m²·h)、异丙醇进口体积分数为10 000μL/L时,吸收率为96%,K_G^a达21.7 s^-1,是板填料式逆流RPB的2.1～3.2倍,是板填料式错流RPB的4～6.2倍,表明逆流旋转填料床可有效强化吸收异丙醇气体。     

分层填料错流旋转床吸收甲醇气体的传质性能

在分层填料错流旋转床中用水吸收挥发性有机物甲醇气体,研究了超重力因子(β)、空床气速(u)、液体喷淋密度(q)和甲醇气体进口浓度等操作参数对甲醇气相总体积传质系数KGa的影响.结果表明,甲醇气体的KGa值随β,u和q增加而增加,随甲醇气体进口浓度增大变化较小.在β=100, u=0.9 m/s, q=17.6 m~3/(m~2×h)和甲醇气体进口浓度14000 mg/m~3时,甲醇气体的吸收率为97%,KGa达27 s~(-1)以上,是挡板填料逆流旋转床的1.1～3.9倍,是挡板填料错流旋转床的2～7.7倍,表明分层填料错流旋转床可有效减小气膜控制为主的传质阻力.当甲醇气体入口浓度稳定时,在u大、q小的情况下,β对甲醇气体的KGa影响较大,有效强化了吸收甲醇过程中的传质效率.分层填料错流旋转床中u达1 m/s,是挡板填料错流旋转床中的3～12倍.     

同心圈式旋转床的精馏实验

同心圈式旋转床是一种新型超重力旋转床,其转子由一组多孔板同心圈构成,相邻同心圈之间无填料或填充填料。液体在同心圈上存在滑移效应,滑移效应能够增大气液比表面积和改善液体在同心圈上的周向分布。本文采用乙醇-水物系对转子直径为1.0m的大型同心圈式旋转床进行全回流常压精馏实验,实验选用无丝网填料同心圈和填充丝网填料同心圈两种转子。实验结果表明,本大型同心圈式旋转床具有较大的处理量,其等板高度（HETP）随F因子和超重力因子的增大先减小后增大。填充丝网填料同心圈转子的HETP小于无丝网填料同心圈转子。在超重力因子为563.4和F因子为5.5(m/s)(kg/m³)^0.5时,填充丝网填料同心圈转子的等板高度达到最小值51.5mm,每块理论板气相压降为1.5kPa。通过实验数据拟合得到了两种同心圈转子的HETP经验关联式。与折流式旋转床相比,同心圈式旋转床具有高通量和低压降的优点。     

分层填料错流超重力装置传质性能

采用气膜控制体系—NaOH溶液吸收气体中SO_2,研究了超重力因子β、空床气速u、喷淋密度q等操作条件对装置的气相体积传质系数kyae的影响和强化效果,验证了分层填料错流超重力装置对气相传质的强化效果,优化了结构,以提高传质效率.结果表明,kyae随β,u和q增加而增加.在β=55,u=1.53 m/s,q=3 m3/(m2·h)时,kyae可达28 s-1以上,是喷淋塔的10~75倍,单层错流旋转床的1.4~2.2倍,比分裂填料旋转床操作条件温和、设备结构简单、能耗更低.本超重力装置能有效强化气膜控制传质过程.     

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。     

Catalytic decomposition and mass transfer of aqueous ozone promoted by Fe-Mn-Cu/γ-Al2O3 in a rotating packed bed

This study investigated catalytic decomposition and mass transfer of aqueous ozone promoted by Fe-Mn-Cu/γ-Al₂O₃ (Cat) in a rotating packed bed (RPB) for the first time. The results showed that the value of the overall decomposition rate constant of ozone (K_c) and overall volumetric mass transfer coefficient (K_La) are 4.28×10^-3 s^-1 and 11.60×10^-3 s^-1 respectively at an initial pH of 6, β of 40, of 60 mg·L^-1 and Q_L of 85 L·h^-1 in deionized water, respectively. Meanwhile, the K_c and K_La values of Fenhe water are 0.88×10^-3 s^-1 and 2.51×10^-3 s^-1 lower than deionized water, respectively. In addition, the K_c and K_La values in deionized water for the Cat/O₃-RPB system are 44.86% and 47.41% higher than that for the Cat/O₃-BR (bubbling reactor) system, respectively, indicating that the high gravity technology can facilitate the decomposition and mass transfer of ozone in heterogeneous catalytic ozonation and provide some insights into the industrial wastewater.     

Performance of CO2 absorption in a diameter-varying spray tower

The application of spray towers for CO₂ capture is a development trend in recent years. However, most of the previous jobs were conducted in a cylindrical tower by using a single spray nozzle, whose configuration and performance is not good enough for industrial application. To solve this problem, the present work proposed a diameter-varying spray tower and a new spray mode of dual-nozzle opposed impinging spray to enhance the heat and mass transfer of CO₂ absorption process. Experiments were performed to investigate the mass transfer performance (in terms of the CO₂ removal rate (η) and the overall mass transfer coefficient (K_Ga_e2 are major factors, which affect the absorption performance and the maximums of η and K_Ga_e that are 94.0% and 0.574 kmol·m^-3·h^-1·kPa^-1, respectively, under the experimental conditions. Furthermore, new correlations to predict the mass transfer coefficient of the proposed spray tower are developed in various CO₂ concentrations with a Pearson Correlation Coefficient over 90%.     

碟片旋转床气液传质特性实验研究

通过实验研究了旋转填料床在采用同心环波纹碟片填料时的气液传质特性,并考察了板间距对传质系数的影响。实验结果表明,碟片填料的体积传质系数在相同操作条件下比文献报道的金属丝网多孔介质填料高０．９～１．５倍以上。     

空气-石蜡直接接触换热特性实验研究

在间壁式换热器中石蜡因为其热导率低影响了蓄热系统的换热速率,采用石蜡与空气直接接触换热可大幅提高蓄热系统的换热速率。把常温的空气通过气体分布器注入熔融状态的石蜡（100~150℃）中,具体考察了表观气速、静液位高度和传热温差等参数对石蜡-空气鼓泡换热中体积传热系数与气含率的影响。实验结果表明,随着表观气速的增大,体积传热系数与气含率随之增大,并且对于气含率,在较低的表观气速下的增长速率更快;在实验条件下,增加静液位高度都只会导致体积传热系数与气含率的降低,而改变气液温差对体积传热系数的影响不甚明显。根据实验结果获得了石蜡与空气直接接触换热的体积Nusselt数经验关联式。     

多级雾化旋转填料床的传质性能

以两级雾化超重力旋转床为例,用化学吸收法考察了超重力因子β、液体流量、气体流量等对体积传质系数kyα的影响。结果表明:多级雾化超重力旋转床的体积传质系数随气液流量的增加而增加,在β较小时,实验曲线的斜率较大,kyα随β的增加急剧增加;但是当β超过100后,曲线的斜率减小,kyα随β的增加缓慢增大。     

采用填料强化的鼓泡塔直接接触换热性能研究

以正戊烷-水为物系,进行了采用填料强化的鼓泡塔直接接触蒸发换热实验。实验采用顺流操作,考察了分散相流量、温差以及分布器孔径对体积换热系数和汽化高度的影响。实验得出：在戊烷流量为23.868 L/h,分布器孔径为2.5 mm时加填料的鼓泡塔的体积换热系数约为未加填料的2倍;在一定的操作条件下,加填料的鼓泡塔中汽化高度随分散相流量和分布器孔径的增大而增加,随温差的增大而减小;加填料的鼓泡塔中体积换热系数随分散相流量的增加而增加,随分布器孔径的增大而减小,与温差成负幂指数关系。     

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.     

NaOH-CO2体系下并流立体旋流筛板塔传质性能

二氧化碳捕集是应对全球气候变暖问题的重要技术之一。本文使用NaOH溶液和CO₂作为实验体系,在并流塔中对立体旋流筛板（TRST）的传质性能进行实验研究,测定并计算出全塔及塔板段的气相总体积传质系数[K_Ga_e,(K_Ga_e)_t],重点考察塔板安装数量和方式、空塔气相动能因子和喷淋密度、CO₂和NaOH浓度等参数的影响规律。研究结果表明,塔板段是传质过程的主要区间,增加塔板数量以及采用塔板逆向安装方式是提升传质性能的有效技术手段;塔板段的气相总体积传质系数随空塔气相动能因子和NaOH浓度的增加呈先增大后减小的趋势,随喷淋密度和CO₂浓度的增加而减小,最高可达12.18kmol/(m³·h·kPa);建立塔板段的气相总体积传质系数的经验模型,模型计算值与实验数据的吻合性较好,相对误差小于20%。     

化学吸收法测定多级离心雾化旋转填料床有效相界面积及体积传质系数

对多级离心雾化旋转填料床的有效相界表面积及体积传质系数,用化学吸收法做了实验测量。实验结果表明：多级离心雾化旋转填料床不仅具有超低气阻,而且可产生良好的喷雾扩展相界面积的作用,体积传质系数比传统填料塔提高一个数量级,接近气液逆流型旋转填料床。多级离心雾化旋转填料床开拓了新的气液传热传质途径。