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折流式旋转床流体力学性能和传质性能研究

徐欧官  
【摘要】: 超重力旋转床(又称超重机)是一种利用离心力场强化传质、反应及微观混合过程的新型化工设备,在工业上有着极为广阔的前景。 折流式旋转床是超重力旋转床一种新的型式,其核心部分是折流式转子。折流式转子由上转盘和下转盘组成。在上、下转盘上按一定间距同心安装一定数量的圆形折流板,然后将两个转盘镶嵌在一起,形成供汽液流通的折流式通道。在折流式转子中,气-液停留时间适当,液体分布均匀,转子可将液体强烈微粒化,这些因素可使折流式旋转床的传质效率显著提高。 折流式旋转床的小试实验表明,与其它形式的旋转床相比,折流式旋转床的分离效果较好。本文的主要目的是研究折流式旋转床在较大流量下的分离能力。实验以甲醇-水为物系,在常压、全回流条件下进行精馏试验,分别研究单层折流式旋转床和三层折流式旋转床的汽相压降和传质性能。 单层折流式旋转床实验结果表明: (1) 单层折流式旋转床汽相压降随回流液量的增大而增大;随旋转速度的增大而增大; (2) 当转速大于1600r/min时,在实验范围内,传质效率基本不随回流液量而变;传质效率随转速的增加而增加,而后随转速的增加略有减少; (3) 外径520mm、内径100mm和厚度78mm的转子最高可达5.33块理论塔板的分离能力,按照汽体在转子中流过的径向距离计算,相当于每米25.58块理论塔板的分离效果。 三层折流式旋转床实验结果表明: (1) 多层折流式旋转床的汽相压降要比单层旋转床的压降大的多,它的变化趋势与单层旋转床的变化趋势一样; 盗仁工弃大李硕士李位伦友__摘要 (2)多层旋转床的液泛液量随旋转速度的增大而增加; (3)多层旋转床的分离能力比单层旋转床强得多。传质效率随 回流液量的增大而增大;在实验范围内,传质效率基本不 随旋转速度而变; 用最小二乘法对汽相压降进行经验关联,计算值与实验值相比 较,误差在全20%之内。根据流体在管道中的流动状况,分析了阻力 压降损失和离心压降损失。 根据所观测的实验现象,液体以液膜的形式和飞行液滴和飞行液 膜的形式流过折流式转子,因此在折流式旋转床中,传质不仅发生在 转子内液膜表面,还发生在转子流体通道内飞行液滴和液膜的表面。


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