基于超重力旋转床流体力学和传质性能的研究

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1、浙江工业大学硕士学位论文超重力旋转床流体力学和传质性能的研究姓名：鲍铁虎申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：计建炳2002.5.1塑望!：些叁堂堡主堂垡堕奎一—————!堕里摘要(旋转填料床是八十年代初发展起来的新型超重力场气液传质设备。它利用旋转产生的远大于重力的离心力，使气液在高度湍流下接触，强化传质过程，提高传质效率。自20世纪80年代以来，国内外陆续有一些公司和大学对旋转填料床进行了研究，研究主要包括填料的改进、流体力学和传质性能等儿个方面J本文是在浙江工业大学对旋转填料床气相压降研究的基liitI上

2、，通过改进转子的结构，对两种不同类型的旋转床的传质效率、气相压降进行进一步的研究，并初步建立了旋转床传质模型。厂本文设计了一个气液接触充分、停留时间适当的新型折流式转子结构。(这币b结构是在转子内安装圆环状折流薄片，上下折流板问留有一定空隙，其中上层折流板固定，下层折流板随转子一起转动，使液体在转子中山内向外流动的过程-tt不断地被粉碎、雾化，增加了气液接触面积和表面更新频率；气液逆流绕过交错、的折流板适当增加了气液在转子中的停留时间，从而显著地提高了传质效率。厂77本文在常压、全回流，转速为400～1200rpm

3、的条件下，以乙醇一水为物系，对旋转床的压降和传质效率进行了研究。试验中分别改变回流液量和转子旋转速度大小，测量顶部回流液乙醇浓度、底部再沸器内的乙醇浓度和流经旋转床的气}ITtfE降。建立了气相压降关于旋转速度、气液流量的关联式；获得了传质效率随转速、回流量变化的关系，并初步建立传质效率的理论模型。改变旋转床的转子结构，在相同的操作条件下，进行压降和传质效率的研，究。腿些改变包括：(1)扩大转子的外径，使转子J：i"#77流板数增=!J

4、』50％；、(2)使转子的上折流板和下折流板一起随转子转动：(3)和折流板州皴

5、Jf{4,7．iJ4上不。实验的结果表明：1．在相同的气液流量下，旋转床的转速越大，其传质效率就越高；2．在固定的转速下，旋转床的传质效率随气液流量的s曾Dil略有F降，似基本保持在一定值：3．折流式旋转床的气相压降随着转速和气液流量的增大而增大；旋转填料塑鲨．!：些叁堂堡±堂堡垒苎一——————————!堕里床的气相压降随着转速和气体流量的增大而增大，随着液体流量的增大而减小。4在液体流量为251／h，转速为1200r／min的操作条件下，转子直径为500mm的折流式旋转床获得了9．8块理论塔板的分离效果，相当于

6、每米49块理论扳数；5．在折流板之阳j填充拉西环的折流式旋转床的传质效率远低于折流式旋转、，，一床的传质效率。尸百在实验中还使用数码相机对高速旋转的折流板式转予进行摄像，在曝光时n]j极短的情况下，得到了转子内液体运动的瞬间图象，从而观察到了转予内液体被粉碎成微小液滴的现象。关键词：超重力场旋转床气液传质压降塑坚!：些叁堂堡主兰生堡塞垒曼翌坠垒!!．ABSTRACTRotatingpackedbedisanewhigh—gravitygas‘liquidmass—transferequipmentdeveloped

7、in1980．Thecentrifugalforcethatislargerfarthangravitymakesgas．1iquidcontactturbulentlyintherotatingbed，whichintensifiesmass—transferprocessandimprovesmass—transferefficiency．Therotatingpackedbedhasbeingstudiedinsomecompaniesanduniversities．Thecontentsoftheresea

8、rchmainlyincludedimprovementofpacking，hydrodynamics，performanceofmass—transferetc．TheZhejiangUniversityofTechnologystudiedthepressuredropoftherotatingpackedbed．Thispaperadvancedanewstructureoftherotor，andstudiedthepressuredropandmass—transferefficiencyunderthe

9、basisofpreviouswork．Thenewrotormakesasufficientgas—liquidcontactandaproperresidencetime．Therotorismadeofzigzagup—baffleanddown—baffleThereissomespacebetweenthebaffles．Theup—bafflei