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整体式多通道中气液两相流动特性研究

作　者: 邓智华
导　师: 蔡旺锋
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 整体式反应器流体力学气液两相流持气量分布
分类号: TQ021.1
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

整体式多通道是整体式反应器的主要构成部分,被用于各种气液固多相催化反应过程。与传统多相反应器相比,整体式反应器具有床层压降小、浓度梯度小及改善传质和传热等优点。目前,整体式反应器已被广泛应用于汽车尾气和工业排放气处理等环保领域;并正在被研究用于甲烷化、水煤气变换、烃类的蒸汽转化、加氢/脱氢、选择性氧化等过程,尤其在一些三相反应中显示了极大的发展潜力。但这些研究绝大部分仅限于实验室水平,距工业化尚有一段距离。气液分布是整体式多通道的一个重要的流体力学参数,主要为持气量等参数在整体式多通道径向上的分布。气液分布的影响因素包括进口气液流量、多通道布置和气液分布器等。本文首先建立了可视化流体力学测定方法,并对该方法进行了验证。可视化流体力学测定方法主要是利用CCD高速摄像机拍摄孔道中流出的Taylor气泡,通过分析一系列的气泡图片得到流体力学参数。结果表明,和常规方法相比, CCD高速摄像机拍摄法是一种非侵入性方法,不会影响整体式多通道内部原有流体流动状态。其次,对整体式多通道流体力学参数进行了测定和分析。实验以空气-水为介质,以填充直径2-3mm玻璃微珠的20mm高的床层为分布器,在表观液速为0.144-0.195m/s,表观气速为0.040-0.057m/s,气液并流向上的操作条件下,测定了30mm直径塔中孔径为1.086mm的整体式多通道中持气量等流动参数。结果表明,持气量随着表观气速的增大而增大,随着表观液速的增大而减小;持气量分布因子随着表观气速的增大而减小,随着表观液速的增加而增加。

全文目录

中文摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-26
  1.1 引言  7-8
  1.2 整体式多通道的结构特点与性能  8-12
  1.3 整体式多通道内的体力学  12-20
    1.3.1 流型  12-15
    1.3.2 压力降  15-16
    1.3.3 气泡长度运动速度  16-18
    1.3.4 持气量与持液量  18-20
  1.4 气液径向分布  20-25
  1.5 本课题研究的意义与内容  25-26
第二章可视化流体力学测定方法的建立  26-52
  2.1 实验装置与流程  26-33
    2.1.1 整体式多通道实验装置与流程  26-29
    2.1.2 验证实验装置与流程  29-30
    2.1.3 主要实验仪器  30-33
      2.1.3.1 注射泵  30-31
      2.1.3.2 CCD高速摄相机  31-32
      2.1.3.3 多方位光纤传导卤素光源系统  32-33
  2.2 可视化流体力学参数测定方法与数据处理  33-52
    2.2.1 可视化流体力学参数测定方法  33-35
      2.2.1.1 图像采集  33-34
      2.2.1.2 图像处理  34-35
    2.2.2 数据处理  35-52
      2.2.2.1 流体力学参数的确定  35-45
      2.2.2.2 整体式多通道持气量分布因子  45-47
      2.2.2.3 验证实验方法与数据处理过程  47-52
第三章整体式多通道内流体力学参数测定与分析  52-68
  3.1 气泡长度与运动速率  52-57
  3.2 持气量与持气量分布因子  57-60
  3.3 气泡长度和液柱长度分布  60-63
  3.4 总的表观速率分布  63-64
  3.5 气泡长度测量值与关联式值比较  64-66
  3.6 两段整体式多通道持气量分布  66-67
  3.7 本章小结  67-68
第四章结论与展望  68-70
  4.1 结论  68
  4.2 展望  68-70
参考文献  70-76
符号说明  76-77
发表论文和科研情况说明  77-78
致谢  78

整体式多通道中气液两相流动特性研究

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