管栅式喷射塔的初步探讨 第一部分 管栅式喷射元件的压降

高速、并流喷射塔是一种高效能的传质设备。它适用于气体吸收、冷却、增减湿、干燥、除尘等过程。特别对于溶液面上被吸收的气体组分分压甚微的吸收过程,以及伴有快速反应的化学吸收过程,更显示其优越性。近年来,我国的研究者对喷杯型高速并流喷射塔的性能进行了测定和研究。这些工作指出,这种结构的喷射元件存在着压降大、对原始布液不匀度敏感、结构仍不够简单等缺点。为了进一步降低喷射元件的压降,简化其结构,我们曾经进行了新型喷射元件的探索工作,开展了对锥形喷杯、矩形喷杯、管栅式喷射元件的性能比较试验。试验结果表明,管栅式喷射元件压降小、结构简单,是一种较有发展前途的新型喷射元件。因此,1979年以来,我们对管栅式喷射元件的流体力学和传质性能又作了进一步的测定。本文叙述了管栅式喷射元件的流体力学状态的观测结果,并提出了计算其压降的关联式。     

不同结构喷射装置的性能比较试验

喷杯型喷射塔虽是高效的传质设备,但是由于圆锥形喷杯单位通道截面积的湿润周边有限等结构缺陷,使其对大液气比的适应能力变差,因而其应用场合也受到限制。本文作者在分析喷杯型喷射元件的实验及生产操作数据的基础上,提出三种喷射元件结构的改进构思,並在相同的条件下进行了不同结构喷射元件的性能对比实验。考察结果证明,新的喷射元件的结构构思对实现喷射塔高效低压降及改善其对大液气比操作的适应能力上,是可行的,其中以矩形截面的喷杯和管栅式喷射元件性能尤好,值得继续加以探索。     

多面球填料的流体力学和传质性能

在直径为600毫米的不锈钢制填料塔中,对φ50毫米的聚丙烯多面球填料进行了流体力学和传质性能的测定。流体力学试验是用空气水系统进行的,实验范围为:空塔气速0.5～4米/秒;喷淋密度0～90米~3/米~2·小时。传质试验是用水吸收空气中的氨,实验范围为:空塔气速0.5～1.5米/秒;喷淋密度5.6～70米~3/米~2·小时;进口气体中氨含量为0.5%(体积)左右。为了鉴定这种填料的性能,在同一设备中于相同的操作条件下测定了φ50毫米的井字筋鲍尔环的数据以资比较。实验结果表明:所测试的这种多面球填料的流体阻力比鲍尔环平均约大一倍左右,但是它的传质性能较鲍尔环优良,其气相体积传质系数约比鲍尔环大13%～50%。如能设法在保持现有传质性能的基础上使阻力降低,则多面球填料是一种性能良好的填料。     

双级喷射吸收塔的性能试验

喷射塔系利用气流的动能来加速与分散液流,形成气液混合流,并在其中进行物质传递过程。由于采用高的气流速度,可保证物系的强烈湍动与高度分散,使喷射塔成为高效率的传质设备。喷射塔结构简单、工作稳定、处理能力大,且不易被堵塞,可用于处理含尘的气体或混浊的液体。由于气液接触的时间短,所以喷射塔仅适用于易溶气体或伴有快速化学反应的吸收操作。单级喷射塔在工业上已用于二氧化硫、硫化氢,以及氟化氢等气体的吸收。     

喷杯型喷射塔的压降

喷杯型喷射塔(以下简称喷射塔)是一种高速并流的传质设备,它是由锥形空心小杯作为雾化混合元件,加上空心吸收段与分离段构成(见图1)。这种装置结构简单,处理能力大,单级效率高,不易堵塞,工作性能稳定,便于探作,特别适用于含尘气体或带有悬浮颗粒的液体场合。至今已用于气体吸收、冷却、增湿、干燥和除尘等过程中。     

喷杯型喷射塔的传质

喷杯型喷射塔在生产上应用日益广泛,但实验研究报导中所提供的关联式都是在特定实验条件下取得的,机理研究极少。因此,如何通过实验对前述关联式加以校验及评定,并在此基础上探寻可供设计选用的更为有效的关联式,是个需要解决的问题。在实际生产中液气比控制何种范围,能使得吸收效率高而能量消耗低?塔身在吸收     

淋降式鼓泡塔在粗苯吸收过程上的应用

利用内径为２１６毫米的淋降式栅板塔在生产现场进行了从煤气中吸收粗苯的试验。塔板 距为３００毫米,共五层塔板,共采用了三种不同尺寸的栅板。实验结果表明,利用淋降式栅 板鼓泡塔代替生产上惯常所用的木格子塔可使体积生产强度提高１５倍左右,在动力消耗方 面也是比较经济的。文中并简单介绍了苏联利用多孔板的淋降式鼓泡塔进行粗苯吸收试验研究的结果。     

喷射塔中H_2S吸收传质系数的关联

本文通过对传质理论的分析,研究了喷射塔中H_2S吸收传质系数K_(Ga)的关联。结合实验数据讨论了已有关联式与理论分析之间的矛盾,进而得出更为合理的关联式。     

旋转填料床用于易溶气体吸收的传质性能研究

利用离心传质分离装置－旋转填料床,对易溶气体吸收过程的传质性能进行了实验研究。对于含少量氨的空气其中氨被水吸收的总气相体积吸收系数随气相流速的增大而增大。在一定的转速范围内,气相流速不变时,吸收系数随转子转速的增加在一定的转速而增加。同时得出与重力场吸收相当的传质单元高度。     

气扫式膜蒸馏用于脱除水中氨的分离性能

针对气扫式膜蒸馏脱除水中氨的过程，以传质基本理论为依据，导出了考虑水中氨解离的总传质系数表达式，并建立了利用实验结果计算总传质系数和选择性系数的方程。在气扫式膜蒸馏实验中测定了各种操作条件下氨浓度和跨膜通量随时间的变化关系，并利用导出的方程、由实验结果得出了相应的总传质系数和选择性系数。研究结果表明，升高料液温度能够提高氨的总传质系数，但却使选择性系数下降；料液的流速对氨的总传质系数和选择性系数均无重要影响，但提高吹扫气速能使两者都明显上升；总传质系数和选择性系数随料液浓度的升高而略有下降；提高料液的初始pH值能同时明显地增大总传质系数和选择性系数。     

喷射装置应用于反应气体循环的试验

一、概述在有气体参与反应的化工生产过程中,如何合理地实现气体的循环是经常遇到的一个问题。尤其是当反应气体中含有氢、氨等易渗漏的低粘度气体时,采用合理的循环装置就较显得突出重要了。在这种情况下采用喷射循环装置是适当的,对于既含气体又含液体的气液反应体系更加具备采用这种方法的有利条件。由于液体重度大,经过泵的增压易于得到较大的动能,在喷射泵中通过摩擦作用液体将能量传输给气体,使气体得到增压,因此在气液反应     

毫米级液滴传质模型与实验研究

基于液滴运动特性分析,建立了单液滴吸收实验装置,测定了毫米级液滴传质系数。将液滴与气流间的相互作用和传质理论结合起来,揭示了液滴传质过程本质。通过对液滴内部化学平衡和传质机理进行分析讨论,理论推导出传质系数计算式,并以实验值和文献数据对传质系数进行参数回归。结果表明:得到的气、液分传质系数半经验计算式对喷淋塔内平均直径为2~3 mm液滴适用性好,为喷淋塔吸收模型的建立提供了可靠依据。     

丙酮的气相吸收总传质系数的研究

文章为了研究气相总传质系数的关联式,实验采用安捷伦6820气相色谱仪、清水作为吸收剂,吸收空气——丙酮混合气体中的丙酮;用气相色谱仪测定填料吸收塔进口及出口气体中丙酮的摩尔分率,得出气相总传质系数的关联式。该式不仅简单,使用方便,且实验值与计算值较一致。     

导向梯形喷射填料式塔板的流体力学与传质性能研究

结合导向孔、填料和立体塔板的优点,设计了一种导向梯形喷射填料式塔板（FTS-PT）,在直径为500 mm的有机玻璃塔内采用空气-水-氧气物系进行冷模实验,分别测定了4种梯形角度实验塔板的流体力学性能（包括干、湿板压降,清液层高度,漏液,雾沫夹带）和传质效率。根据实验数据拟合得到FTS-PT塔板的干、湿板压降关联式。与新型垂直筛板和F1浮阀塔板相比,FTS-PT塔板压降较低。综合比较4种角度的导向梯形喷射填料式塔板的流体力学性能和传质效率,结果表明当梯形帽罩倾斜角度为8°时,塔板综合性能最好。     

氨水溶液同时吸收烟气中SO_2和CO_2的实验及模拟

燃煤电厂排放大量SO_2和CO_2等气态污染物,相应的减排技术研究十分必要。利用湿壁塔实验台对氨水溶液(质量分数为0.2%~7%)同时吸收SO_2和CO_2的传质特性进行了实验研究,并结合Aspen Plus速率模型分析了填料塔的吸收性能,对氨水溶液同时吸收SO_2和CO_2吸收系统的设计做了必要的探讨。实验结果表明:随着CO_2体积分数(5%~20%)的增加,SO_2选择性吸收因子有所降低,SO_2的传质系数变化较小且均高于CO_2的传质速率一个数量级;SO_2质量浓度(0~11 428mg/m3)和反应温度(20~80℃)的增加,对CO_2的吸收产生不利影响,氨水溶液趋向于选择性吸收SO_2。氨水溶液中SO_2负载量(SO_2在氨水溶液中相对NH3的摩尔浓度)在0.1~0.4之间增加时,CO_2的传质系数大幅降低。氨水溶液质量分数增加对CO_2及SO_2的吸收传质均有利,选择性吸收因子降低,且实验值和模型计算值符合良好。采用同时吸收SO_2和CO_2的填料吸收塔,结合控制氨挥发的氨洗塔及用于SO_2负载控制的离子交换装置的吸收系统,可以实现污染物的有效脱除。     

电控燃料喷射大功率气体发动机的试验研究

针对大功率气体发动机的进气管回火和扫气过程燃料流失等问题,建立一种气体燃料电控喷射装置,进而实现大功率气体发动机的燃料多点顺序间歇供给。搭建发动机试验平台进行发动机启动、怠速稳定性、各缸均匀性调整以及增减负荷的试验。结果表明,气体燃料电控喷射装置可以有效地实现燃气量的实时独立调节,发动机运行平稳,验证了技术的可行性。通过应用气体燃料电控喷射装置,增大发动机扫气重叠角和提高压缩比,可进一步改善发动机性能。     

中空纤维多孔膜基气体吸收传质性能研究

气相传质阻力是中空纤维多孔膜基气体化学吸收过程中的主要传质阻力。文中采用聚丙烯中空纤维膜组件、CO₂-空气-水和CO₂-空气-NaOH水溶液两种体系对膜基气体吸收过程的传质性能进行了研究。测定了不同气速和液速条件下的总传质系数。根据气液反应理论对实验结果进行分析,由实验和理论计算获得了气相分传质系数。通过进一步的拟合计算获得中空纤维多孔膜管内气相传质数学关联式Sh =0.0038Re^0.44Sc^0.33_.用此关联式计算得到的总传质系数与实验测得的结果进行了比较,一致性良好.     

气液在高H/D比搅拌式鼓泡塔中气含率及压降的研究

利用 ф2 8mm玻璃搅拌式鼓泡塔 ,在高径比H/D =5 0、分段数N =3～ 2 3和变搅拌转数n下测定空气———水系统在塔内作并流流动时的气含率与压降 ,分析了两相流气速、液速、分段数及搅拌转数对气含率和压降的影响 ,所得经验关联式与实验数据进行了较好的吻合 .结果表明该装置具有延长气泡停留时间、提高气含率及利于界面传质的优点 .     

板式蒸发式冷凝器传热传质的数值模拟

基于VOF算法,建立了板式蒸发式冷凝器气-液两相降膜流动传热传质的计算模型,该模型考虑了表面张力动量源项和气-液相间传热传质源项．并利用该模型,定量分析了不同壁面热流密度、液相进口温度和空气速度下竖直板面的温度分布、气-液界面处潜热和显热换热量的相对关系．计算结果显示,液膜和空气内温度随壁面热流密度的增大而增大,在气液界面处,温度梯度存在不连续;气-液相界面处的换热主要形式为水蒸发传质引起的潜热换热为主、空气显热传热为辅,并且传热热阻主要集中于水膜内;并且随风速的增加,相间传质量也随之增大．     

气液在高H／D比搅抖式鼓泡塔中气含率及压降的研究

利用φ28mm玻璃搅拌式鼓泡塔，在高径比H／D＝50、分段数N＝3－23和变搅拌转数h下测定空气－－水系统在塔内作并流流动时的气含率与压降，分析了两相流气速，流速，分段数及搅拌转数对气含率和压降的影响，所得经验关联式与实验数据进行了较好的吻合，结果表明该装置具有延长气泡停留时间，提高气含率及利于界面传质的优点。