新型泡沫陶瓷扁环填料性能的研究

摘要

该论文对传统的测量液相传质单元高度的吸收塔—解吸塔双塔流程进行了改进,用填装了大量填料并设有隔板规定液相流路的水槽代替了双塔流程中的吸收塔,同时调整设备的相对高度,使得解吸后的富氧水依靠重力差流入水槽循环使用,省去了双塔流程中的一台水泵,改进后的实验装置完全能满足实验操作的要求.在塔径为200mm的解吸塔内,用空气解吸富氧水进行冷模实验,研究了泡沫陶瓷扁环、不锈钢鲍尔环和不锈钢环矩鞍等5种填料在空塔气速为0.6~2.5m/s、液相喷淋密度为20~50m<'3>/(m<'2>·hr)时的流体力学性能和传质性能.以溶质渗透—表面更新理论和计算下降液膜速度的Nusselt方程为理论基础,对该实验所测得的5种填料的传质性能数据进行了关联,得到了一个半理论半经验的关联式,并回归出了每种填料相应的常数值,为泡沫陶瓷填料的进一步开发提供了理论指导.

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符号说明

第一章绪论

1.1塔填料的发展和研究概述

1.1.1散堆填料的发展和研究概述

1.1.2规整填料的发展和研究概述

1.1.3填料材质的研究

1.1.4新型填料的研究和发展方向

1.2多孔陶瓷的发展和研究概述

1.2.1粒状陶瓷烧结体

1.2.2蜂窝陶瓷

1.2.3泡沫陶瓷

1.3塔填料的研究内容

1.3.1流体力学性能研究

1.3.2传质性能研究

1.4本文的研究意义和内容

1.4.1研究背景和意义

1.4.2本论文的主要研究内容

第二章实验部分

2.1实验材料

2.2实验体系

2.3实验流程和装置

2.4实验方法

2.4.1流体力学性能实验方法

2.4.2传质性能实验方法

2.5填料的几何特性测试

2.5.1填料平均孔径dp的测定

2.5.2填料堆积个数n的测定

2.5.3填料堆积密度γ的测定

2.5.4填料空隙率ε的测定

2.5.5填料吸水率、气孔率和体积密度的测定

2.5.6填料比表面积α的测定

2.6填料的理化性能测试

2.6.1填料化学成分的测定

2.6.2填料耐酸度的测定

2.6.3填料耐温差突变性的测定

2.6.4填料机械强度的测定

第三章泡沫陶瓷扁环填料流体力学性能研究

3.1泡沫陶瓷扁环填料的设计思路

3.2填料的几何特性

3.3填料的理化性能

3.4填料层的压降和泛点

3.5压降填料因子和泛点填料因子

3.6填料层压降与气液相流率的关系

3.7液泛气速的关联

3.8小结

第四章泡沫陶瓷扁环填料传质性能研究

4.1传质单元高度的计算

4.2填料液相传质单元高度的影响因素

4.2.1空塔气速对液相传质单元高度的影响

4.2.2液体喷淋密度对液相传质单元高度的影响

4.3几种填料传质性能的比较

4.4小结

第五章填料液膜传质模型的推导与实验验证

5.1传质模型的理论基础

5.1.1双膜理论

5.1.2溶质渗透模型

5.1.3表面更新模型

5.2传质模型的推导

5.3传质模型的验证

5.4小结

结论

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文

致谢