规整填料在多种压力条件下混合特性的实验研究

摘要

该文针对在多种压力条件下的规整填料塔轴向混合特性进行了实验研究.实验测定了孔板波纹JKB350Y型规整填料在气相、液相单相流和气液两种逆流条件下的混合特性数据.实验测试的填料塔内径为150mm;测试段的填料高度为1000mm;操作压力在0～1.6MPa范围内;气相的流率范围为2.5～7.0m<'3>/hr（工况下）;液相的喷淋密度范围为25～71m<'3>/m<'2>hr.填料的轴向混合特性利用“扰动-响应”实验技术进行测定.在实验时利用理想脉冲示踪产生扰动.气相、液相分别利用氢气（H<,2>）和饱和氯化钠溶液（NaCl）进行示踪.下游示踪剂浓度分别利用热导式氢气分析仪和电导率仪进行在线检测,为此建立了计算机数据实时采集系统,用以采集和记录示踪剂的响应信号.实验测得的示踪剂响应曲线经过圆滑和归一化后可得停留时间分布曲线.假设流动满足-维轴向扩散模型,根据实验数据就可以求得模型中的主要参数：有效速度u<,e>和轴向扩散系数D<,z>的数值,一般采用轴向扩散系数来表征流体在填料塔中的混合特性.该文采用矩法和时间域最小二乘法计算u<,e>和D<,z>的值.对比发现时间域最小二乘法能很好地关联出模型参数,其平均误差在5﹪以内.而矩法的平均误差大于10﹪.根据实验结果发现：（1）气相与液相具有同等程度的轴向返混.（2）气相的轴向返混程度随着气速、液相的喷淋密度以及压力的增大而增大.其中气速的影响最显著.（3）液相的轴向返混随着液相的喷淋密度和气速的增大而增大.在单相流动中,液相的轴向返混程度与压力无关.而在两相流动时,液相的轴向返混随着压力的增大而增大.

目录

文摘

英文文摘

前言

第1章文献综述

1.1单相流中的轴向混合

1.1.1液相单相流

1.1.2气相单相流

1.2两相流中的轴向混合

1.2.1两相流中的轴向混合研究情况

1.2.2两相流中的轴向返混实验数据的关联式

1.3对轴向返混实验方法的总结

本章符号说明

第2章混合的基本理论及概念

2.1流体的混合

2.1.1非理想流动

2.1.2停留时间分布

2.2混合模型

2.2.1轴向扩散模型

2.2.2多级混合池模型

2.2.3具有质量交换的活塞流模型

2.2.4其它一些模型

2.3轴向扩散模型参数的求取

2.3.1矩法及加权矩法

2.3.2傅立叶分析法

2.3.3传递函数法

2.3.4时间域最小二乘法

本章符号说明

第3章实验装置及过程

3.1实验装置

3.1.1填料塔及其附件

3.1.2气、液相流动系统

3.1.3示踪剂注入系统

3.1.4示踪剂分析及数据采集系统

3.2实验过程

3.2.1实验准备

3.2.2实验步骤

第4章数据处理

4.1 RTD曲线的获得

4.2模型参数的估算方法

4.2.1矩法估算模型参数

4.2.2时间域最小二乘法估算模型参数

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第5章结果与讨论

5.1数据处理方法的比较

5.2单相流条件下的结果讨论

5.2.1单相流气相结果

5.2.2单相流液相结果

5.3两相流条件下的结果讨论

5.3.1两相流气相结果

5.3.2两相流液相结果

本章符号说明

第6章结论及建议

6.1结论

6.1.1实验结果

6.1.2关联式

6.2进一步研究的建议

参考文献

附录

附录A轴向扩散模型的传递函数

附录B TC、EC标准曲线

B.1热导式氢气分析仪标准曲线

B.1电导电极的标准曲线

附录C实验数据表

C.1气相单相数据

C.2液相单相数据

C.3两相流气相数据

C.4两相流液相数据

致谢