圆形微通道内气液两相传质和反应特性

发布时间：2017-08-24 23:36

  本文关键词：圆形微通道内气液两相传质和反应特性

  更多相关文章： 微通道反应器 气液两相流 压降 传质 气体吸收

【摘要】：本论文主要针对水平放置截面为圆形的微通道反应器中气液两相流的压降、传质以及吸收特性进行了研究。首先,在微通道内径分别为0.9mm和0.5mm的管道中进行了氮气-水两相流压降实验,实验的主要目的就在于验证微通道中气体和液体两相之间的摩擦压降与管道的直径以及气体和液体两相的表观速度的关系。从实验研究所得到的结果可知,摩擦压降与管内气体液体的表观速度成正比,与管道直径的大小成反比;实验中还利用了数学模型对实验结果进行预测,一般常用的模型是均匀混合模型和分相流模型。经过对比我们可以知道,更接近实验结果数据的是后者——分相流模型,该模型中的Lockhart-Martinelli关联式能够更好的对摩擦压降进行预测。另外,我们可以通过利用氢氧化钠溶液吸收CO_2—N_2混合气体的方法来测量并且确定管径为0.5mm管道中的体积传质系数K_Gα,并结合已求得的K_Gα预测气液两相界面的面积,然后再将实验所得到的数据与宏观传质系统中的相应数值进行对比可知:K_Gα的数值与气体和液体在管道内的表观速度均为正比关系。不同的是,当气速增大时,虽然K_Gα同样在增大,但是增大的速率逐渐减小;当液速增大时,K_Gα增大的速率不变化不显著;实验条件下的两相界面面积最高可达3879m~2/m~3,相较于传统的宏观传质系统,此时的传质质量和效果要好很多,相界面面积数值高于传统设备要1-2个数量级。最后,研究了在内径为0.9mm的微通道内,通过实验利用MDEA水溶液来对CO_2混合气体进行吸收。根据该实验的实验数据以及对实验结果的分析,可知在管道内气液比值为200:1时,脱除效率可高达99.2%。还考察了不同的操作条件对吸收过程的影响,结果发现CO_2的脱除率与压力和溶液浓度成正比,与温度和初始浓度成反比。而且发现系统的操作压力和原料气入口浓度对传质系数的影响很小。
【关键词】：微通道反应器 气液两相流 压降 传质 气体吸收
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ021.4
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第一章 绪论8-19
• 1.1 引言8
• 1.2 微化工技术的优势8-10
• 1.3 微通道反应器简介10-12
• 1.3.1 微通道反应器的定义10-11
• 1.3.2 微通道反应器的优缺点11-12
• 1.3.3 微通道反应器的展望12
• 1.4 微通道反应器内气-液两相流动特性12-15
• 1.5 微通道反应器内气-液两相传质特性15-17
• 1.5.1 停滞膜模型15-16
• 1.5.2 溶质渗透模型16-17
• 1.5.3 表面更新模型17
• 1.6 微通道反应器内气-液两相吸收特性17-18
• 1.7 论文主要研究内容18-19
• 第二章 微通道反应器中气液两相压降研究19-30
• 2.1 引言19
• 2.2 实验部分19-20
• 2.3 结果与讨论20-28
• 2.3.1 管径对摩擦压降的影响20-21
• 2.3.2 均相流模型21-23
• 2.3.3 分相流模型23-26
• 2.3.4 表观气速对压降的影响26-28
• 2.4 小结28-30
• 第三章 微通道反应器中气液两相传质研究30-37
• 3.1 实验部分30
• 3.2 实验原理30-32
• 3.3 结果与讨论32-35
• 3.3.1 NaOH浓度对气相总传质系数的影响32
• 3.3.2 表观气速对总传质系数的影响32-33
• 3.3.3 表观液速对总传质系数的影响33-34
• 3.3.4 微通道内相界面积的预测34-35
• 3.4 小结35-37
• 第四章 微通道反应器中溶液吸收CO_2的实验研究37-43
• 4.1 引言37
• 4.2 实验部分37-38
• 4.3 结果与讨论38-40
• 4.3.1 CO_2的脱除效率38
• 4.3.2 原料气浓度对CO_2脱除效率的影响38-39
• 4.3.3 操作温度对CO_2脱除效率的影响39-40
• 4.3.4 溶液浓度对CO_2脱除效率的影响40
• 4.4 结论40-43
• 第五章 结论43-44
• 致谢44-45
• 参考文献45-52
• 攻读硕士学位期间发表的论文52-53

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 陈永平;肖春梅;施明恒;吴嘉峰;;微通道冷凝研究的进展与展望[J];化工学报;2007年09期

2 胡雪;魏炜;雷建都;马光辉;苏志国;王化军;;T型微通道装置制备尺寸均一壳聚糖微球[J];过程工程学报;2008年01期

3 甘云华;杨泽亮;;轴向导热对微通道内传热特性的影响[J];化工学报;2008年10期

4 杨凯钧;左春柽;丁发喜;王克军;吕海武;曹倩倩;王吉顺;;微通道散热器长直微通道的新加工工艺研究[J];吉林化工学院学报;2011年09期

5 付涛涛;朱春英;王东继;季喜燕;马友光;;微通道内气液传质特性[J];化工进展;2011年S2期

6 卜永东;沈寅麒;杜小泽;杨立军;杨勇平;;仿蜂巢微通道分叉结构的甲醇重整制氢[J];化工学报;2013年06期

7 宋善鹏;于志家;刘兴华;秦福涛;方薪晖;孙相_g;;超疏水表面微通道内水的传热特性[J];化工学报;2008年10期

8 李彩霞;王斯民;胡鹏睿;;等壁温下平行微通道内层流换热的数值模拟[J];化学工程;2012年03期

9 李鑫;陈永平;吴嘉峰;施明恒;;宽矩形硅微通道中流动冷凝的流型[J];化工学报;2009年05期

10 马璨;袁惠新;杨振东;鲁娣;;微反应器矩形微通道截面高宽比对流速的影响[J];环境科学与技术;2009年10期

中国重要会议论文全文数据库 前10条

1 史东山;李锦辉;刘赵淼;;关于微通道相关问题研究方法现状分析[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

2 逄燕;刘赵淼;;温黏关系对微通道内液体流动和传热性能的影响[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

3 范国军;逄燕;刘赵淼;;微通道中液体流动和传热特性的影响因素概述[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

4 刘丽昆;逄燕;刘赵淼;;几何参数对微通道液体流动和传热性能影响的研究[A];北京力学会第18届学术年会论文集[C];2012年

5 刘丽昆;刘赵淼;申峰;;几何参数对微通道黏性耗散影响的研究[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年

6 肖鹏;申峰;刘赵淼;;微通道中矩形微凹槽内流场的数值模拟[A];北京力学会第19届学术年会论文集[C];2013年

7 肖鹏;申峰;刘赵淼;李易;;凹槽微通道流场的三维数值模拟[A];北京力学会第20届学术年会论文集[C];2014年

8 周继军;刘睿;张政;廖文裕;佘汉佃;;微通道传热中的两相间歇流[A];上海市制冷学会2011年学术年会论文集[C];2011年

9 夏国栋;柴磊;周明正;杨瑞波;;周期性变截面微通道内液体流动与传热的数值模拟研究[A];中国力学学会学术大会'2009论文摘要集[C];2009年

10 娄文忠;Herbert Reichel;;硅微通道致冷系统设计与仿真研究[A];科技、工程与经济社会协调发展——中国科协第五届青年学术年会论文集[C];2004年

中国重要报纸全文数据库 前2条

1 本报记者 陈杰;空调将进入微通道时代[N];科技日报;2008年

2 张亮;美海军成功为未来武器研制微型散热器[N];科技日报;2005年

中国博士学位论文全文数据库 前10条

1 任滔;微通道换热器传热和制冷剂分配特性的数值模拟和实验验证[D];上海交通大学;2014年

2 翟玉玲;复杂结构微通道热沉流动可视化及传热过程热力学分析[D];北京工业大学;2015年

3 杨珊珊;粗糙微通道流体流动特性的分形分析[D];华中科技大学;2015年

4 伍根生;基于纳米结构的气液相变传热强化研究[D];东南大学;2015年

5 卢玉涛;微通道内气—液两相分散与传质的研究[D];天津大学;2014年

6 逄燕;弹性壁面微通道内液滴/气泡的生成特性研究[D];北京工业大学;2016年

7 余锡孟;微通道反应器中若干有机物液相氧化反应研究及相关数据测定[D];浙江大学;2016年

8 徐博;微通道换热器在家用分体空调应用的关键问题研究[D];上海交通大学;2014年

9 赵亮;电动效应作用下微通道内液体流动特性[D];哈尔滨工业大学;2009年

10 李志华;微通道流场混合与分离特性的研究[D];浙江大学;2008年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 程天琦;新型分合式微通道混合性能的研究[D];西北大学;2015年

2 何颖;三角形截面微通道中流体的流动和换热特性的理论研究和结构优化[D];昆明理工大学;2015年

3 刘雅鹏;垂直磁场作用下平行板微通道内Maxwell流体的周期电渗流[D];内蒙古大学;2015年

4 吴媛媛;制冷压缩冷凝机组中微通道换热器的研究[D];南京理工大学;2015年

5 马晓雯;硅基底表面特性对微通道界面滑移的影响[D];大连海事大学;2015年

6 张志强;微通道蒸发器表面结露工况下性能研究[D];天津商业大学;2015年

7 毛航;二氧化碳微通道气冷器优化设计及分子动力学模拟[D];郑州大学;2015年

8 崔振东;微通道内空化流动传热的Lattice Boltzmann模拟[D];中国科学院研究生院(工程热物理研究所);2015年

9 邱德来;疏水性对微通道流动与换热的影响[D];南京师范大学;2015年

10 张蒙蒙;二氧化碳微通道平行流气冷器流量分配特性研究[D];郑州大学;2015年

，

本文编号：733789