两级喷射式环流反应器流动与传质特性研究

发布时间：2021-05-22 23:10

　　环流反应器是一种从鼓泡塔发展而来的多相流反应器,具有结构简单,操作方便,传质效率高,且易于工程放大等优点,在化学化工、环境工程及生物化工等领域有着广泛的应用。与传统单级环流反应器相比,多级环流反应器内部置有多级导流筒,流体在反应器内能形成多级环流,具有更优异的混合与传质性能。本文在单级喷射环流反应器的基础上,提出了一种两级喷射式环流反应器。将单级环流反应器的导流筒分割为两段,上级导流筒底部通入空气,利用通入气体的喷射力,加速液体的环流和气泡的破碎。重点考察了空塔气速、液体喷射速度、下级进气比和体系性质对该反应器流动及传质特性的影响规律。研究结果表明,空塔气速和液体喷射速度的增加,环流反应器的流体力学及传质性能显著提高;下级进气比的改变改善了气体在反应器内的分布,且存在一最佳进气比,此时体积传质系数达到最大值;适当改善体系的聚并性质有利于强化体系的气液传质过程。根据修正的双膜理论,结合两级喷射环流反应器两级进气的结构特点,获得了该反应器体积传质系数的经验关联式:kLa=（1.82×10-2ωug+1.72×10-4uL+10-3）aEl +[1.82×10-2ug+10-3]aE2利用F... 

【文章来源】：浙江工业大学浙江省

【文章页数】：76 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
符号说明
第一章 文献综述
    1.1 环流反应器概述
        1.1.1 环流反应器的分类
        1.1.2 多级环流反应器研究进展
        1.1.3 环流反应器的应用
    1.2 环流反应器流动特性研究进展
        1.2.1 流型
        1.2.2 气含率
        1.2.3 环流液速
    1.3 环流反应器传质特性研究进展
    1.4 环流反应器数值模拟研究进展
        1.4.1 CFD概述
        1.4.2 CFD模拟步骤
        1.4.3 Fluent 简介
        1.4.4 CFD在环流反应器研究中的应用
    1.5 本文研究内容
第二章 实验装置与测试方法
    2.1 实验流程
    2.2 主要设备及数据采集系统
        2.2.1 环流反应器主体的设计
        2.2.2 导流筒的设计
        2.2.3 喷嘴的设计
        2.2.4 数据采集系统
        2.2.5 主要设备及仪表
    2.3 实验体系及操作条件
        2.3.1 实验体系的选择
        2.3.2 操作条件的选择
    2.4 测量方法及数据处理
        2.4.1 气含率
        2.4.2 环流液速
        2.4.3 气泡特性
        2.4.4 体积传质系数
第三章 实验研究
    3.1 引言
    3.2 实验过程
        3.2.1 实验药品
        3.2.2 实验步骤
    3.3 实验结果与讨论
        3.3.1 气泡特性
        3.3.2 环流液速
        3.3.3 体积传质系数
    3.4 气液传质模型的建立
    3.5 小结
第四章 环流反应器数值模拟
    4.1 引言
    4.2 计算流体力学模型的选择
        4.2.1 控制方程
        4.2.2 多相流模型
        4.2.3 湍流模型
    4.3 CFD模拟过程
        4.3.1 几何模型与网格划分
        4.3.2 网格无关性验证
        4.3.3 边界条件设定
        4.3.4 数值求解方法
        4.3.5 收敛性分析
    4.4 数值模拟结果与分析
        4.4.1 实验结果与模拟结果对比
        4.4.2 气含率和环流液速分布图
    4.5 导流筒结构对流体力学性能的影响
        4.5.1 两级导流筒直径
        4.5.2 两级导流筒间距
    4.6 小结
第五章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
参考文献
作者简历
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]环流反应器研究进展[J]. 戚航铭,赵德智,宋官龙.  当代化工. 2015(09)
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博士论文
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硕士论文
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[3]气液传质过程中Marangoni效应的PIV实验研究[D]. 张会书.天津大学 2010
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本文编号：3201819