新型规整填料的开发及其流体力学行为的研究

摘要

规整填料作为填料塔内气液接触传质的核心构件，具有压降低、通量大、分离效率高的优良特点。其结构决定了塔内气液两相的流体力学行为，进而影响系统的传递效率。因而开发具有优良流体力学性能的规整填料一直是国内外学者研究的课题。
　　开窗导流式规整填料是在板波纹填料结构的基础上开发出的一种具有高效传质效率的新型结构。本文基于开窗导流结构提出了两种不同的新型规整填料Winpak-C和交错式规整填料（Staggered Winpak），并分别对其流体力学性能进行实验研究。
　　本文首先对模块化催化规整填料Winpak-C进行压降、持液量的测试，并通过对实验数据的处理，得出关于预测Winpak-C填料压降、持液量的理论模型。然后，在直径为400 mm的冷模塔中对Winpak-C填料进行停留时间分布的测试，并利用轴向扩散流动模型计算得到Winpak-C填料的轴向扩散系数。
　　为了更深入地了解液相在Winpak-C催化剂包内的扩散性能，单独针对三种不同结构的催化剂包进行停留时间分布实验。并采用二维的流动扩散模型对液相横向和纵向扩散系数进行定量地描述，进而分析比较液相在三种催化剂包内的横、纵向扩散能力。
　　本文提出了一种降低规整填料压降、提高气液流动通量的交错式结构。应用空气-水系统对三种不同盘高度的交错式开窗导流填料进行冷模实验，研究分析其流体力学性能，并与常规开窗导流填料进行对比。结果表明，交错式的结构能有效地降低塔压降，提高通量。同时，本文在LEVA模型和Bain-Hougen模型基础上，获得实验条件下干、湿塔压降和液泛气速的关联式，其预测结果与实验数据吻合良好。

目录

声明

第一章 文献综述

1.1填料塔的发展及应用

1.2填料的发展

1.3流体力学性能

1.4本文研究内容

第二章 Winapk-C催化规整填料的流体力学性能

2.1研究概况

2.2 Winpak-C填料概述

2.3实验设备与方法

2.4实验结果与讨论

2.5本章小结

第三章 Winpak-C催化剂包内液相的扩散实验

3.1研究概况

3.2 实验内容

3.3实验结果与讨论

3.4本章小结

第四章 交错式开窗导流填料的开发

4.1概述

4.2实验内容

4.3实验结果与分析

4.4本章小结

第五章 结论与展望

5.1结论

5.2展望

参考文献

符号说明

发表论文和参加科研情况说明

致谢