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错流旋转床填料结构与特性研究

焦纬洲  
【摘要】:本文综述了旋转床的理论研究及应用现状。通过文献报道来看,有关填料结构研究较少,使用的多为丝网或散装颗粒填料等。对于丝网或散装颗粒填料,在安装时很难达到良好的均匀性和对称性,特别是高速旋转的转子在不同径向位置所受的离心力不同,会导致填料结构分布在径向方向上产生内疏外密的分布,从而会降低传质效率。当填料在转子中的均匀性和对称性打破时,就会导致旋转床的震动和摆动,这种震动和摆动会更加恶化填料在转子中的对称性,从而导致设备寿命的缩短和传质效率的降低。 根据超重力场下错流旋转床的气液传质特性和对填料结构动平衡性的要求,提出了旋转床规整填料的设计思想,研制了新型规整填料-不锈钢多孔波纹板填料和塑料多孔板规整填料,使其弥补散装填料的不足。在此基础上,对六种不同规整填料结构旋转床进行了流体力学、传质性能和综合性能的研究。 试验以CO_2-NaOH为工作介质,研究了填料特性、超重力因子、气体流量和液体流量等对不同填料结构旋转床压降特性和传质特性的影响。结果表明,离心压降、干床压降、湿床压降、比相界面积和体积传质系数与填料的材质、板间距、空隙率等密切相关,试验得出了适宜的填料结构;气相压降特性随超重力因子、气体流量的增加而增大,与液体流量几乎无关;不同规整填料结构旋转床比相界面积和体积传质系数随超重力因子、气液流量的增加而增大,其中液体流量的影响最大。应用MATLAB语言编制应用程序对试验数据的回归分析得出了干湿床压降、比相界面积和体积传质系数的关联式,平均误差小于10%,关联式拟合较好。 六种不同填料结构的综合性能表明,填料2不锈钢多孔波纹板填料和填料4塑料孔板填料为较优的填料结构。在相近的操作条件下与文献报道进行了对比,本规整填料结构旋转床气相压降试验值在240Pa以内,在相近的操作条件下,与文献报道丝网错流旋转床的相近,为逆流床的1/10,大幅降低了能耗;比相界面积和体积传质系数比丝网错流旋转床的高,与逆流旋转床的相当,比传统塔设备高1~2数量级。


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