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微通道内微细颗粒对气液传质的影响研究

作　者: 谢灵丹
导　师: 蔡旺锋
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 微通道两相流型固体颗粒传质增强因子
分类号: TK124
类　型: 硕士论文
年　份: 2010年
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内容摘要

固体颗粒强化气液传质,是化工过程的强化手段之一。同时微反应器小尺寸产生的优势也日益受到人们的重视,其过程强化、反应安全、数量放大等特点引领反应器设计向着一个新的方向发展。本文在微通道内研究微米级颗粒对气液两相流型和气液传质的影响。并引入无因次群,极性材料,覆盖率等概念解释观察到得现象。流型实验部分在自制的直径为507μm和621μm的玻璃微通道中进行,以CO₂-H₂O为两相流体系,观察到不同气液流速下微通道内分别出现泡状流、Taylor流以及Taylor-环状流三种流型。并通过两种通道流型分布图考察了一定的气液流速条件下,不同管径的微通道内两相流流型的变化,以及对比超细CuO固体颗粒加入前后流型分布图的变化。传质实验部分在507μm的玻璃微通道内进行,考察不同种类的固体颗粒,对CO₂-H₂O体系传质系数的影响。不同的固体颗粒的加入会对气液间的传质吸收产生不同的影响。活性碳,作为非极性颗粒,能较大幅度的增强微通道内极性溶剂水的吸附性。金属氧化物颗粒对气液传质增强因子的影响,表现为在某一颗粒浓度达到最大值。增强因子与颗粒在气液界面的覆盖率有关。随颗粒浓度增加,表面覆盖率达到它的极限值。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-7
第一章文献综述  7-24
  1.1 引言  7-8
  1.2 固体颗粒对气液传质的影响  8-10
    1.2.1 固体颗粒对气液传质的影响机理  8-9
    1.2.2 固体颗粒对气液传质的主要影响参数  9-10
  1.3 微反应器  10-23
    1.3.1 微反应器的概述  10-12
    1.3.2 微反应器的制作  12-13
    1.3.3 微反应器内的传热和传质  13-14
    1.3.4 微通道内的气液两相流型  14-18
    1.3.5 微通道内的Taylor 流  18-21
    1.3.6 微通道内气泡的液柱形成过程  21-23
  1.4 论文的提出及主要工作  23-24
第二章微通道内微细颗粒对两相流流型的影响  24-38
  2.1 实验试剂  24-27
    2.1.1 二氧化碳  24-25
    2.1.2 超细氧化铜颗粒  25-27
  2.2 实验流程  27-28
  2.3 实验装置  28-30
    2.3.1 实验设备  28
    2.3.2 微通道管  28
    2.3.3 CCD 高速相机  28-30
  2.4 实验结果与讨论  30-37
    2.4.1 微通道内气液两相流型  30-32
    2.4.2 固体颗粒对微通道内气液流型的影响  32-35
    2.4.3 细微颗粒对气液流型的影响  35
    2.4.4 微通道尺寸对气液流型的影响  35
    2.4.5 影响机理分析  35-37
  2.5 本章小结  37-38
第三章微通道内微细颗粒对气液传质的影响  38-53
  3.1 实验流程  38-39
  3.2 实验方法  39-42
    3.2.1 微通道  39-40
    3.2.2 实验仪器及试剂  40-41
    3.2.3 实验操作  41-42
  3.3 实验数据处理  42-44
    3.3.1 传质系数计算公式  42-43
    3.3.2 传质增强因子  43-44
  3.4 实验结果与讨论  44-52
    3.4.1 微通道内活性碳颗粒对气液传质的影响  44-46
    3.4.2 微通道内CuO 颗粒对气液传质的影响  46-49
    3.4.3 微通道内Al_2O_3颗粒对气液传质的影响  49-52
    3.4.4 其他金属氧化物颗粒  52
  3.5 本章小结  52-53
第四章结论和建议  53-55
参考文献  55-63
符号说明  63-64
致谢  64

微通道内微细颗粒对气液传质的影响研究

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