Measurements of the effective mass transfer areas for the gas–liquid rotating packed bed

Rotating packed bed(RPB) is one of the most effective gas–liquid mass transfer enhancement reactors, its effective specific mass transfer area(ae) is critical to understand the mass transfer process. By using the NaOH–CO_(2) chemical absorption method, the aevalues of three RPB reactors with different rotor sizes were measured under different operation conditions. The results showed that the high gravity factor and liquid flow rate were major affecting factors, while the gas flow rate exhibited minor influence.The radius of packing is the dominant equipment factor to affect aevalue. The results indicated that the contact area depends on the dispersion of the liquid phase, thus the centrifugal force of rotating packed bed greatly influenced the aevalue. Moreover, the measured ae/ap(effective specific mass transfer area/specific surface area of packing) values were fitted with dimensionless correlation formulas. The unified correlation formula with dimensionless bed size parameter can well predict the experimental data and the prediction errors were within 15%.

Mass transfer area in a multi-stage high-speed disperser with split packing

In this study, the mean droplet diameter in the cavity zone and the total mass transfer area of a multi-stage highspeed disperser(HSD) reactor with different packing combinations were measured and evaluated. The effects of rotational speed and packing radius, as well as the packing ring radius and numbers, on the mean droplet diameter and the total mass transfer area were evaluated. A model was established to calculate the mass transfer area in the cavity zone in the HSD reactor, and it was found that the packings contribute 61%–82% of the total mass transfer area. A correlation for predicting the mass transfer area in the packing zone was regressed by the dimensionless analysis method. An enhancement factor based on the mass transfer area in the packing zone was proposed to evaluate the effect of packing combination on mass transfer area. Two optimum packing combinations were proposed in consideration of the mean droplet diameter and the enhancement factor.

Prediction of mass transfer coefficients in an asymmetric rotating disk contactor using effective diffusivity

Mass transfer characteristics have been investigated in a 113 mm diameter asymmetric rotating disk contactor of the pilot plant scale for two different liquid–liquid systems. The effects of operating parameters including rotor speed and continuous and dispersed phase velocities on the volumetric overall mass transfer coefficients are investigated. The results show that the mass transfer performance is strongly dependent on agitation rate and interfacial tension, but only slightly dependent on phase flow rates. In this study, effective diffusivity is used instead of molecular diffusivity in the Gr?ber equation for estimation of dispersed phase overall mass transfer coefficient.The enhancement factor is determined experimentally and there from an empirical expression is derived for prediction of the enhancement factor as a function of Reynolds number. The predicted results compared to the experimental data show that the proposed correlation can efficiently predict the overall mass transfer coefficients in asymmetric rotating disk contactors.

Use of axial dispersion model for determination of Sherwood number and mass transfer coefficients in a perforated rotating disc contactor

The mass transfer process in a perforated rotating disk contactor(PRDC) using a toluene-acetone-water system was investigated.The volumetric overall mass transfer coefficients are calculated in a PRDC column.Both mass transfer directions are considered in experiments.The influences of operating variables containing agitation rate,dispersed and continuous phase flow rates and mass transfer in the extraction column are studied.According to obtained results,mass transfer is significantly dependent on agitation rate,while the dispersed and continuous phase flow rates have a minor effect on mass transfer in the extraction column.Furthermore,a novel empirical correlation is developed for prediction of overall continuous phase Sherwood number based on dispersed phase holdup,Reynolds number and mass transfer direction.There has been great agreement between experimental data and predicted values using a proposed correlation for all operating conditions.

碳捕集吸收塔改性塑料填料的传质性能研究

用塑料填料代替不锈钢填料能显著降低碳捕集吸收塔的投资成本,为提高填料传质效率,需要评估其在不同吸收剂环境下的传质性能。该文以CO_(2)(空气)-NaOH水溶液体系为基础,添加非离子表面活性剂改变溶液表面张力和添加聚乙二醇改变溶液粘度来模拟不同的吸收剂环境。在内径为300mm、填料高度为2000mm的填料塔中,测试并比较ST250Y亲水改性塑料填料和不锈钢填料的传质性能和特点。实验结果表明:亲水改性塑料填料与不锈钢填料传质性能在多种工况条件下都表现出相似特性,塑料填料在低表面张力的吸收剂环境中更具优势。在实验的基础上,拟合2种填料的预测关联式,能够有效预测在不同气速、液体表面张力和粘度条件下填料的有效传质面积,预测值与实验值比较吻合。

金属板波纹规整填料在CO_2吸收塔中的传质性能

开发高效规整填料,有利于降低CO2捕集过程的能耗和成本。文章在直径200 mm的填料塔中,使用氢氧化钠水溶液吸收空气中微量CO2的方法研究了金属板波纹规整填料的传质性能,测定了具有不同几何参数的规整填料的有效传质面积。实验结果表明:随着气液相流量的增加,有效传质面积逐渐增大,且气相流量的影响相对较大。当气液流量达到一定值时,有效传质面积会超过填料的比表面积。而填料几何参数对有效传质面积也有较大的影响。当波纹倾角α=30°,波纹齿顶角β=75°时,有效传质面积较大。而且α对有效传质面积的影响较β大。在同时考虑气液相流速的影响的基础上,文章提出了新的有效传质面积的关联式,计算值与实验值吻合较好。

液幕式脱硫吸收塔中气液传质特性的实验研究

对液幕式吸收塔脱硫性能进行了实验研究,分析了烟气流量、循环浆液量、浆液pH值等参数对脱硫性能的影响,合理选择装置结构和运行参数时,脱硫效率可达95%;提出了液幕式吸收塔中传质面积的计算方法,建立了液幕式吸收塔的传质模型,发现传质系数在pH=5～10之间变化不明显,得到了液幕式吸收塔的传质系数关于气相和液相雷诺数的经验关系式。

水力喷射-空气旋流器中气液传质特性及其机理

对一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器(WSA)的传质机理进行了研究。分别采用化学吸收法(CO2-空气-NaOH体系)和物理吸收法(CO2-空气-H2O体系)测定了不同进口气速、不同液体喷射速度下的有效相界面积a和液膜传质系数kL,并由此得到体积传质系数kL a。结果表明,由于WSA中气液间的强交互作用,a、kL以及kL a均随进口气速和液体喷射速度增大而增大。采用量纲分析法对实验数据进行了归纳,拟合出了a、kL和kL a随气相Reynolds数Reg、液相Weber数WeL之间的经验公式:a=0.0024Re1.25g We0.079L,ShL=35.31Re0.2303g We0.13L,kL a=6.52×10-8 Re1.48g We0.21L,这些关联式能较好地预测WSA的传质性能。研究还表明,在WSA中的气液射-旋流传质体系中,传质过程符合双膜理论、表面更新理论和溶质渗透理论,但以表面更新机理为主。

水力喷射-空气旋流器用于湿法烟气脱硫及其传质机理

在一种新型高效的气液传质设备——水力喷射-空气旋流器（WSA）中,以Ca（OH）2料浆为吸收剂进行了模拟烟气湿法脱硫的实验研究。结果表明：脱硫率随进口气速增加而增加;随液体喷射速度增加先增加,增加到一定程度后几乎不变;随烟气中SO2的进口浓度增加而减小,存在一适宜的Ca（OH）2浓度和回流比。在气体流量24～72 m3·h-1、循环液体量0.4～0.8 m3·h-1、料浆中Ca（OH）2浓度7500 g·m-3时,对SO2浓度为1891～6373 mg·m-3的烟气进行湿法脱硫,脱硫率达88.9%～97.7%,且WSA的旋流气体和喷射液体在湿法脱硫中具有自清洁能力,未发现内部结垢和喷孔堵塞现象。总体积传质系数KGa、有效相界面积a均随进口气速uG增大而增大,而总传质系数KG随uG增加变化较小;当液体喷射速度 uL≤0.26 m·s-1时,KGa和KG随uL增加快速增大,之后增加缓慢,而a随uL几乎线性增加,KGa和KG随吸收剂中Ca（OH）2浓度cL增加有一最大值。结合实验数据拟合得到了相关的经验公式,这些关联式能较好地预测WSA的湿法脱硫传质性能。气体旋流场强度对总体积传质系数KGa和有效相界面积a起支配作用,脱硫传质过程同时受气膜和液膜阻力控制,但以液膜控制为主。

透析液流量、血液流量和温度对空心纤维透析器面积相关溶质转运系数影响的机制研究

目的 探讨透析液流量、血液流量对空心纤维透析器面积相关溶质转运系数 (masstransferareacoefficient,KoA)影响的机制。方法 Syntra 160的空心纤维密封端被分为 4个同心圆 ,每个同心圆的面积相同。每次将 4个同心圆的 3个用Eposy密封。血流量选择为 12 0ml/min ,透析液流量为 50 0、80 0、10 0 0ml/min。体外条件下 ,将空心纤维透析器分成四个等面积同心圆 ,直接测定不同区域的KoA ;并用MRI方法定量测定透析器不同部位透析液流量和血流量的分布情况。结果 随着透析侧液体流量 (Qd)的增加 ,KoA值在不同的等面积同心圆所占的百分比基本不变。MRI证明不同部位同心圆的透析液流量相近 ,Qd增加 ,各同心圆透析液流量所占透析液总流量比例不变。

表面张力对传质过程的影响

表面张力对传质过程的影响主要是影响传质界面积,当物系为正物系时,对板式塔有较小较稳定的汽泡,对填料塔和湿壁塔,有较稳定的液膜,结果使二者均有较大的传质界面积,传质效果较好;负物系的情况相反。当液体混合物的平均表面张力较小时,也有利于形成较小较稳定的汽泡,从而有利于传质。表面张力对传质过程的影响机理相当复杂,这方面的研究工作有待深入开展。

一种新的Z型填料及其溶液再生性能

溶液除湿空调系统在去除潜热负荷上的优越性使得该技术成为制冷空调领域的研究热点,针对系统中除湿/再生器部件进行研究,设计并制作一种新型Z型填料(比表面积160m2·m-3),与相同体积形状的蒙特波纹填料(比表面积450m2·m-3)进行再生性能对比实验。实验结果表明:Z型填料的再生量约为规整填料的40%左右,再生效率约为规整填料的50%左右,再生热效率约为规整填料的70%,且可将Z型结构间距缩小以增大比表面积,各性能指标均有较大提升空间,提高再生性能,可望达到替代规整填料的性能要求。

透析液流量、血液流量对空心纤维透析器面积相关溶质转运系数的影响

目的 评价透析液流量、血液流量对空心纤维透析器面积相关溶质转运系数(mass transfer areacoefficient,KoA)的影响。方法 体外条件下,对两种透析器、9组不同透析液流量和血流量组合的尿素KoA进行了测定。结果 透析液流量(Qd)保持恒定时(分别为500,800,1000 ml/min),尿素KoA在血流量从300增加到400,500ml/min时,KoA并不增加;但在血流量(Qb)保持恒定时(分别为300,400,500ml/min),尿素KoA在透析液流量从500增加到800,1000ml/min时,尿素KoA显著增加。结论 KoA随Qd的增加而增加,而增加Qb对透析器的KoA影响较小。将Qd从500ml/min提高至800ml/min是对部分患者使用其它方法难以获得满意的透析剂量时值得考虑的方法。

高比表面积金属丝网波纹填料的实验研究

在50 mm的微机化多功能精馏实验装置中,以乙醇-正丙醇为体系对4种高比表面积(分别为900,1100,1700,2500 m2/m3)的金属丝网波纹填料的流体力学和传质性能进行了研究。结果表明,2500Y型填料的阻力很高而传质效率较低。其他3种填料的传质效率随比表面积增大而提高,但900Y和1100Y型填料的综合性能较好。

微孔膜气体分布器气液传质比表面积的研究

研究了以微孔膜作为气体分布器的反应器的气液传质比表面积,主要考察了气体流量、液面高度、表面张力等操作因素对气液传质比表面积的影响。结果表明,气液传质比表面积随着气体流量的增大先呈增大的趋势,到一定值时,开始呈减小趋势;随着表面张力的增大而减小;随着液面高度的增大缓慢减小。与传统塔设备比较,微孔膜气体分布器的气液传质比表面积要高,分布器强化了气液传质过程。最后,运用量纲分析方法对试验数据进行非线性回归得到关于气液传质比表面积的关联式,此式较好地吻合了试验数据。

多因素对散堆填料吸收塔内有效传质面积的影响

为了明确高压下散堆填料吸收塔内有效传质面积随不同因素的变化规律及影响程度,利用实验室θ环散堆填料塔实验装置,采用添加丙三醇的低浓度NaOH溶液吸收CO_(2)进行有效传质面积测定实验,并对各因素进行敏感性分析。研究表明:1 MPa为有效传质面积从骤增到平缓增加的分界点压力;吸收温度对有效传质面积的影响幅度较小,呈现先增大后减小的趋势;随着气体流量、溶液流量以及溶液黏度的增大,有效传质面积呈现近似线性增加的趋势;有效传质面积对各因素的敏感性由大到小顺序为溶液黏度、溶液流量、吸收压力、气体流量、吸收温度。

催化蒸馏塔中的有效相界面积

Available interphase area is an important part of investigating catalytic distillation process by the use of a nonequilibrium stage rate model.In this paper the available interphase area,when gas and liquid flow countercurrently in catalyst bed within a distillation column,was measured by using the chemical method in which CO2 in the air is analyzed by Na2CO3-NaHCO3 buffer solution with AsO2 as catalyst.The surface renewal theory by Danckwerts was employed for data processing.

滴流床小颗粒催化剂滴流区和脉动流区传质的研究

本文研究了滴流床小颗粒催化剂在滴流区和脉动流区的气相容积传质系数k_Gα,气液接触有效界面积“α”和脉动流形成时分散气泡的平均直径d_b。实验表明:不同流区的传质与流型和流动介质的能量损失有关。强化传质会增加流动介质的能量消耗及减小催化剂粒度。

外环流反应器的传质特性研究

对气升式外环流反应器的传质特性进行了研究，采用化学法测定了其相界比表面积和容积传质系数，探讨和分析了气速对传质的影响，所得结果可作为该类反应器设计和放大参考。

热湿条件下溶液除湿空调的性能分析

基于温-湿度独立控制理论,结合热湿地区的气候特点,设计了复合型太阳能溶液除湿空调系统(CSLDAS),通过建立热质传递控制方程,模拟分析了CSLDAS的除湿/再生性能和运行能耗。结果表明,CSLDAS能够综合利用多种可再生能源,有效降低空调能耗,并可有效增强除湿器/再生器的除湿/再生能力,减小对太阳辐射强度的依赖。本研究可为溶液除湿空调在热湿地区的节能设计提供理论指导。