旋轉填充床內多尺度混合——反應問題研究.pdf

1、旋轉填充床是一種高效的強化混合和傳質的新型接觸裝置,具有停留時間短、微觀混合均勻、傳質系數高等特點,已在許多化工及工業(yè)生產過程中得以應用。而對旋轉填充床內部的微觀混合、反應過程以及混合-反應耦合過程的研究較少。對于反應物在床內填料空間及填料介質上的流動、混合、擴散、傳質等過程的傳遞機制的認識尚不夠清晰,需深入的研究。對旋轉填充床內多尺度混合-反應研究有助于深入理解各種傳遞行為。
　　 本文通過對床內混合-反應過程分析,抽象出傳遞

2、過程物理模型,考慮了純混合、混合-反應耦合過程?？紤]到填料空間與填料絲網的結構特點,在絲網與絲網之間的填料空間構建了直角坐標描述方程;對于繞填料絲的流動則構建了平面極坐標系下的描述方程。進一步考慮了床內湍流的影響。結合前期實驗研究,數值模擬分析了液膜在旋轉填充床內不同區(qū)域的混合-反應過程。與實驗結果對比,間接地確定液膜在空間及絲網上的厚度,與文獻報道吻合較好。
　　 由數值模擬獲得了不同膜厚、不同體積比、不同進料濃度下的反應物濃

3、度、反應產物濃度及離集指數等的變化規(guī)律,從微觀層次上深入分析了反應物、產物的分布規(guī)律,模擬研究獲得的停留時間、湍流耗散率以及微觀混合時間等的變化情況與實測值吻合良好。
　　 研究主要發(fā)現為:不同轉速下微觀混合呈分區(qū)現象,不同轉速下的微觀混合、離集指數、混合時間、湍流動能耗散率等均表現出一定的多尺度現象;旋轉填充床的特殊構造的確可以極大地強化傳遞與反應過程,改善微觀混合效果;不同反應物、反應產物的濃度演化規(guī)律能夠對旋轉床的結構和性