分散顆粒增強氣液傳質機理及模型研究.pdf

1、分散顆粒增強氣液傳質是化工過程的強化手段之一,本文對分散顆粒(包括分散固體顆粒與分散液滴)增強氣液傳質的機理及模型進行研究.提出分散顆粒增強物理吸收的機理包括傳輸作用和流體力學作用,并建立了三維非穩(wěn)態(tài)非均相非規(guī)則分布多粒子雙機理模型(TIHIND Model).在TIHIND模型前,分別建立了空白溶液模型和一維、二維或三維,單顆?；蚨囝w粒,點顆粒或真實顆粒的傳質模型.通過對空白溶液模擬得出合理的計算滲透膜厚度為2平方根πDτ,并重新定義

2、增強因子.單顆粒或多顆粒模型得到的各參數(shù)對傳質增強的影響與文獻中模型預測趨勢一致.考慮分散顆粒在計算微元內具有隨機分布,可進一步得出:不同顆粒位置分布可得到不同的總增強因子；不同位置處的分散顆粒對總增強因子的貢獻率不同,可以用顆粒屏蔽系數(shù)來研究多顆粒體系中各分散顆粒間的關系.相比較一維和二維模型,三維模型中顆粒的屏蔽系數(shù)最小,因此在三維模型中應該考慮大量顆粒對總增強因子的貢獻. TIHIND模型可以考察計算單元中大量顆粒對增強

3、因子的貢獻,模擬結果表明:1)顆粒具有不同隨機函數(shù)種子時,計算出的增強因子平均相對誤差約為5﹪；2)分散顆粒濃度較高時,會使基本增強因子E<,0><1；3)分配系數(shù)低的顆粒(m<10)同樣可能具有較高的增強因子；4)接觸時間和擴散系數(shù)對增強因子具有非單調的影響趨勢；5)增強因子隨分散顆粒濃度增加可能存在峰值；6)可能存在直接的氣體.分散液滴接觸；7)初始待傳質組分濃度影響分散顆粒的傳質增強作用. 應用文獻數(shù)據(jù)對TIHIND模型進

4、行驗證表明,預測的增強因子與實驗觀測值具有很好的一致性.TIHIND模型還具有如下優(yōu)點:1)對氣-液-固和氣-液-液體系均適用；2)可以合理解釋固.液體系中增強因子隨分散固體顆粒濃度增加而降低,和液.液體系中增強因子隨分散液滴濃度增加而升高的現(xiàn)象；3)可以預測實驗中的最小增強因子以及增強因子隨實驗時間的變化.應用與TIHIND模型同樣的分散顆粒增強氣液傳質機理,并進行適當?shù)暮喕?建立了通用增強因子模型(GEFM).GEFM同樣既適用于分