結(jié)構(gòu)化多相反應(yīng)器冷模實(shí)驗(yàn)及模擬研究.pdf

1、隨著工業(yè)的發(fā)展傳統(tǒng)氣液固三相反應(yīng)器不能滿足生產(chǎn)的需求，它們的缺點(diǎn)是能耗大、比表面積小等缺點(diǎn)，而結(jié)構(gòu)化反應(yīng)器的出現(xiàn)很好的解決了上述問題，而且具有良好的傳質(zhì)性能。對結(jié)構(gòu)化反應(yīng)器的深入研究對推動氣液固三相反應(yīng)發(fā)展有重要意義，本文深入研究反應(yīng)器床層中氣液的分布和傳遞性質(zhì)，同時采用了冷模實(shí)驗(yàn)方法和計算流體力學(xué)方法。
　　(1)首先以水和空氣為體系對兩種目數(shù)下床層進(jìn)行了冷模實(shí)驗(yàn)，以孔道中泰勒流為主要流型對體現(xiàn)床層冷模參數(shù)物理量進(jìn)行研究，主要有

2、床層總壓降，不同氣液速下結(jié)構(gòu)化載體持液量及傳質(zhì)系數(shù)，重點(diǎn)考察了四種分布器（噴嘴、玻璃珠靜態(tài)分布器、瓷環(huán)分布器和泡沫填料分布器）對床層內(nèi)流動和氣液傳質(zhì)影響。研究結(jié)果證明:瓷環(huán)分布器和泡沫分布器具有較大壓降和持液量，玻璃珠居中噴嘴最小，但是玻璃珠持液量相近于瓷環(huán)和泡沫分布器，經(jīng)過對各個分布器下摩擦因子分析，綜合分析玻璃珠分布器性能最佳。根據(jù)對壓降和持液量數(shù)據(jù)分析，給出了相應(yīng)的預(yù)測關(guān)聯(lián)式。測量了噴嘴和玻璃珠分布器下床層傳質(zhì)系數(shù)，由各個孔道集總

3、的傳質(zhì)系數(shù)隨表觀氣、液速變化情況是:氣液速對于傳質(zhì)系數(shù)都是正向貢獻(xiàn)，液速的增大對于傳質(zhì)系數(shù)的貢獻(xiàn)大于氣速。在400cpsi和600cpsi目數(shù)床層下，600cpsi下傳質(zhì)性能較400cpsi更加優(yōu)良;對比于不同分布器影響，玻璃珠床下床層傳質(zhì)性能優(yōu)于噴嘴。
　　(2)根據(jù)實(shí)驗(yàn)中分布器具體模型和實(shí)驗(yàn)條件采用計算流體力學(xué)方法，考察了在不同表觀氣液速下玻璃珠分布器氣液分布情況，劃分區(qū)域并分析了氣液分布狀況。結(jié)果表明:在不同表觀氣液速下氣液

4、分布圖均呈現(xiàn)良好的均勻性，與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致。將氣液分布圖劃分為了5個環(huán)形區(qū)域，在不同表觀氣液速下中心區(qū)域和邊緣區(qū)域液相含量較大，大于其中間區(qū)域。五個區(qū)域氣液含量隨表觀氣速增大而減小，隨表觀液速增大而增大，表觀液速對各個區(qū)域液相含量影響大于表觀氣速。
　　(3)基于計算模擬的玻璃珠分布器下氣液分布圖和相關(guān)經(jīng)驗(yàn)式得到400cpsi床層內(nèi)泰勒氣泡的幾何結(jié)構(gòu)，計算模擬了在不同表觀氣液速下床層軸向的液側(cè)體積傳質(zhì)系數(shù)分布。結(jié)果表明，在液側(cè)體積傳