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超重力技术脱除二氧化碳的实验和模拟研究

易飞  
【摘要】: 超重力旋转床作为新型高效的多相流接触装置,可以极大地强化传质过程,已被广泛应用于化工分离和制备纳米材料等领域。而从文献中的报道情况来看,对旋转床建模和模拟的研究不是很多。为了深入认识旋转床内气液传质过程,本文进行了本菲尔溶液在旋转床内脱除二氧化碳的实验和模拟研究,为旋转床得到更广泛的应用提供了一定的理论基础。 本文首先在低压下(气体总压为0.4MPa)用本菲尔溶液在旋转床内进行了脱除二氧化碳的实验研究。实验结果表明:在实验范围内,二氧化碳的脱除率随着液体流量的增长、转速的增加、温度的升高和吸收液浓度的提高而提高。随后在高压下(气体总压为1.2MPa)进行了旋转床内的脱除二氧化碳的实验研究。实验发现,高压实验下旋转床内二氧化碳的脱除率明显高于低压实验下的,并且其脱除率随转速变化的规律和低压时一致。 本论文推导了一描述旋转床内气液传质的模型。本模型适用于采用本菲尔溶液在旋转床内较高的超重力水平下脱除二氧化碳的过程。模拟计算的出口气体中二氧化碳的浓度在各操作条件下(液体流量、进气量、转速、温度)和实验值较吻合。同时,模型计算出总传质系数沿填料径向的变化曲线,提高该曲线能较好得解释旋转床内的端效应。 利用本论文推导的模型对旋转床内脱除烟气中的二氧化碳进行了模拟。分别针对如下情况:小液体流量、大液体流量、增加填料内外径、增加填料外径、减小填料外径、包含双端效应区的填料层。通过比较各情况下的二氧化碳的脱除率,为旋转床的设计和操作提供了一定的参考。


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