徐欧官[1]2003年在《折流式旋转床流体力学性能和传质性能研究》文中研究表明超重力旋转床(又称超重机)是一种利用离心力场强化传质、反应及微观混合过程的新型化工设备，在工业上有着极为广阔的前景。 折流式旋转床是超重力旋转床一种新的型式，其核心部分是折流式转子。折流式转子由上转盘和下转盘组成。在上、下转盘上按一定间距同心安装一定数量的圆形折流板，然后将两个转盘镶嵌在一起，形成供汽液流通的折流式通道。在折流式转子中，气-液停留时间适当，液体分布均匀，转子可将液体强烈微粒化，这些因素可使折流式旋转床的传质效率显着提高。 折流式旋转床的小试实验表明，与其它形式的旋转床相比，折流式旋转床的分离效果较好。本文的主要目的是研究折流式旋转床在较大流量下的分离能力。实验以甲醇-水为物系，在常压、全回流条件下进行精馏试验，分别研究单层折流式旋转床和叁层折流式旋转床的汽相压降和传质性能。 单层折流式旋转床实验结果表明： (1) 单层折流式旋转床汽相压降随回流液量的增大而增大；随旋转速度的增大而增大； (2) 当转速大于1600r／min时，在实验范围内，传质效率基本不随回流液量而变；传质效率随转速的增加而增加，而后随转速的增加略有减少； (3) 外径520mm、内径100mm和厚度78mm的转子最高可达5.33块理论塔板的分离能力，按照汽体在转子中流过的径向距离计算，相当于每米25.58块理论塔板的分离效果。 叁层折流式旋转床实验结果表明： (1) 多层折流式旋转床的汽相压降要比单层旋转床的压降大的多，它的变化趋势与单层旋转床的变化趋势一样；盗仁工弃大李硕士李位伦友__摘要 (2)多层旋转床的液泛液量随旋转速度的增大而增加; (3)多层旋转床的分离能力比单层旋转床强得多。传质效率随 回流液量的增大而增大;在实验范围内，传质效率基本不 随旋转速度而变; 用最小二乘法对汽相压降进行经验关联，计算值与实验值相比较，误差在全20%之内。根据流体在管道中的流动状况，分析了阻力压降损失和离心压降损失。 根据所观测的实验现象，液体以液膜的形式和飞行液滴和飞行液膜的形式流过折流式转子，因此在折流式旋转床中，传质不仅发生在转子内液膜表面，还发生在转子流体通道内飞行液滴和液膜的表面。
齐学振[2]2017年在《折流式旋转床（RZB）微观混合和液—液传质性能及其应用研究》文中认为作为最受关注的过程强化技术之一,超重力技术已经成为化学工程学科研究的前沿和热点方向之一。与普通的旋转填料床相比,折流式旋转床具有诸多优点。其中,独特的动静转子结构有利于改善液体进口处的“端效应区”,使得折流式旋转床具有更优异的微观混合性能和液-液传质强化性能,使其在“受传质和分子混合限制”的化学反应制备化学品的应用领域具有巨大潜力。本文从折流式旋转床的微观混合和液-液传质强化两个特性研究出发,开展实验研究,并且第一次将其应用于羟醛缩合制备化学品的过程强化中。主要工作和研究结果如下:1、采用碘化物-碘酸盐平行竞争反应体系,对折流式旋转床(RZB)的微观混合性能进行研究,分别考察了超重力因子β、液体入口总流量uin、H+浓度、反应物体积流量比VA/VB对RZB反应器离集指数Xs的影响;并与叁通混合装置、旋转填料床(RPB)对离集指数Xs的影响进行对比。实验结果表明:在本实验范围内,折流式旋转床实验所得到的离集指数XS在0.01~0.05之间,显示出了较叁通混合装置优越的微观混合性能;另外,由实验结果可知RZB反应器的微观混合性能略优于RPB反应器。2、以大豆油-异丙醇-水为实验体系,研究了折流式旋转床(RZB)强化物理萃取传质的性能。考察了超重力因子β、液体入口总流量uin和水油两相体积流量比?等主要操作参数对萃取级效率η影响;并在相同操作条件下,进一步探究了折流式旋转床(RZB)萃取传质性能与微观混合性能之间的定量关系。实验结果表明:对比于传统搅拌萃取装置,折流式旋转床萃取性能更加优异。它能够使液滴粒径瞬间达到微米级水平,具有优异的微观混合特性,能有效的强化物理萃取传质过程。在折流式旋转床(RZB)反应器内,萃取传质性能与微观混合性能密切相关。在实验操作条件下,超重力因子β逐渐增加到263时,离集指数Xs减小为0.020,对应的萃取级效率η逐渐增加到94.2%,萃取级效率η随离集指数Xs的减小而逐渐增加,说明随RZB着反应器微观混合效果的提高,萃取传质效果也逐渐提高,但两者并不呈线性关系。3、采用异戊醛和丙酮进行羟醛缩合反应制备甲基庚烯酮的生产工艺,将折流式旋转床反应器用于强化反应过程。考察了超重力因子β、反应温度T、碱浓度?和异戊醛与丙酮物质的量比?等操作条件对异戊醛转化率X、甲基庚烯酮选择性S和收率Y的影响,并对目的产物甲基庚烯酮(MHK)进行了核磁共振氢谱(1H-NMR)、核磁共振碳谱(13 CNMR)和GC-MS的表征,以确定其分子结构。实验结果表明:RZB反应器可以有效强化异戊醛和丙酮羟醛缩合反应,当碱性催化剂用量为物料的40%,循环流量为150L/h时,控制适当温度和异戊醛丙酮物质的量比,碱性催化剂浓度为4.2%,超重力因子为263时,异戊醛转化率为88.6%,甲基庚烯酮的选择性和收率分别达到93.3%和82.7%。相同操作条件下,与机械搅拌装置强化效果对比,RZB反应器强化下的异戊醛转化率提高了20%,选择性提高了30%。
俞云良[3]2004年在《折流式旋转床性能的研究》文中指出旋转床(又称超重机或RPB)是八十年代初发展起来的一种利用离心力场强化传质与反应的、新型的、高效化工分离设备，它可用于吸收、解吸、精馏、萃取等一些分离过程，在工业上有着极为广阔的应用和发展前景。前人对旋转床的流体力学性能、传质性能和功率消耗进行了大量研究，但绝大部分以填料式旋转床为主，且以吸收、脱吸等单元操作居多，而应用于精馏的研究甚少。 折流式旋转床是新近开发的一种超重力旋转床，其核心部分是折流式转子，由动盘和静盘组成，在动、静盘上按一定间距同心安装了一定数量的折流圈，然后将两个盘嵌套在一起形成供汽、液流通的折流式通道。这种结构的折流式转子可使液体不断碰撞雾化，汽液停留时间适当延长，液体分布均匀，这些均是折流式旋转床的传质效率显着提高的重要原因。 折流式旋转床经小液量下的试验表明，其具有较好的分离效果，有望应用于精馏。本文主要是在具有适合工业应用意义的操作条件下进行了冷模和热模试验，研究网孔式和百叶窗式两种不同结构的单层折流式旋转床的气相压降特性和电功率消耗特性，以及双层折流式旋转床的传质性能。实验结果表明： (1)折流式旋转床的干床压降大于湿床压降；气相压降随气量和转速的浙江工业大学硕士学位论文摘要增大而增大，随液量的加入而迅速减小，当液量继续增大到一定值时，气相压降随液量的变化不大。(2)折流式旋转床的电功率消耗随气体流量增大而增大，但趋势比较平缓。在小液体流量下，电功率消耗有随气体流量增加先略有减小后又增加的过程，随液体流量和转速的增大而增大，液体流量和转速是影响电功率消耗的敏感参数。(3)全回流下，网孔式和百叶窗式两种结构的折流式旋转床的传质效率均随回流液量的增加而下降，随旋转速度的增加而增加，随后变化不大，但百叶窗式旋转床受液量的影响比较敏感。(4)网孔式折流式旋转床在回流量大于ZOOL/h、转速在I000r/min左右时，理论板为9一10块左右。(5)得到了网孔式和百叶窗式两种结构折流式旋转床气相压降和电功率消耗对气体流量、液体流量、转速的经验关联式，回归结果与实验结果比较吻合，误差在士10%左右。(6)通过对网孔式和百叶窗式两种结构折流式旋转床性能的比较可以得出，网孔式折流式旋转床的综合性能要优于百叶窗式，故在工业应用上宜采用网孔式折流旋转床，转速宜在I000r/min左右。
周振江[4]2014年在《折流式旋转床的性能研究及结构优化》文中研究指明旋转床作为新型高效的气液传质设备,利用离心力场对传质过程进行极大的强化,已广泛应用于吸收、解吸、精馏、萃取和纳米粉体材料制备等领域。折流式旋转床是一种新型的旋转床,其核心部件是动、静结合的转子,转子由固定有动圈的动盘和固定有静圈的静盘上下相互嵌套而成。本文首先使用具有不同静圈长度的折流式转子,在常压下分别以乙醇-水体系和空气-水体系对两个折流式转子进行了传质性能与流体力学实验研究,考察了静圈长度对折流式旋转床的传质、压降和功耗的影响。其次,通过改变折流式旋转床内动圈的开孔高度和静圈结构,对旋转床静圈的性能进一步研究,以达到优化结构的目的。实验结果表明：(1)折流式旋转床的静圈是气液传质的主要场所,其长度决定了折流式旋转床的传质、流体力学和功耗等性能。静圈越长,转子的传质效率越高,但压降和功耗会增加。(2)静圈上不同部位的传质效率不同,静圈下端区域的传质效率高于静圈上端区域。(3)复合静圈的折流式转子相比于常规折流式转子,增大了气液传质接触面积和时间,显着的提高了传质效率。本文另外还针对折流式旋转床的雾沫夹带现象进行了实验研究。加入除沫装置后,旋转床的传质效率略有增大,压降升高,功耗基本不变。上述结果表明,在本实验的操作负荷范围内,折流式旋转床的雾沫夹带量很小,这是因为折流式旋转床的结构本身可以起到除沫器的作用。
杨立军[5]2016年在《折流式超重力旋转床流体动力学特性研究》文中研究表明折流式旋转床是一种新型的高效气液接触装置,它以离心力场代替重力场,极大的增大了传质比表面积,从而增加了传质效率。本文通过建立装置的二维、叁维模型,利用CFD方法对装置内的气液流动状况、压力分布情况等进行研究,并与实验测试结果进行对比验证,可为装置结构改进提供参考。本文主要研究内容及研究结果如下所示:(1)成功将FLUENT引入折流式旋转床的研究工作中,极大地缩短了研究进程;首次对装置全尺寸展开二维、叁维模拟工作。模拟结果与实验结果相互对比验证,平均误差在10%以内,模拟结果较好;(2)装置内气体流动状况。气流主要以切向速度为主(占80%以上),由转子外缘向内部流动过程中,气速逐渐降低,这主要是由拐弯处的摩擦阻力引起的;在转子外缘存在较大的速度梯度,易造成能量损失;液体在装置内主要是以液膜、液滴的形式存在,极大的增大了传质比表面积,并且液体的加入使得静圈下隙和气体出口处的漩涡明显减小;不论是气相流动还是液相流动,都受进气量、进液量、转速以及装置结构的影响;(3)装置内压降分布情况。压降绝大多数是由转子处压降贡献的,转子压降随进气量、进液量、转速的增加而增大,转速的增加会使得液滴数量增大,利于传质进行;进气量的增大易造成转子内气速较大,使得装置内持液量增大,转子内液滴被吹出转子,造成雾沫夹带;而进液量的增加会使得流道变得更窄,气速随之增加,也会造成持液量增加和雾沫夹带,因此也不利于传质进行;(4)结构改进。通过模拟发现,在操作工况下,装置内漩涡可以通过加装导流板的形式削减,倾斜气体进口比垂直进口更有利于气体进入转子,减小转子外缘处的速度,较小能量损失。本文研究了折流式旋转床的流动状态、压降分布状况,为弄清装置传质机理,进而改进装置结构、提高传质性能提供参考。
王广全, 徐之超, 俞云良, 计建炳[6]2008年在《折流式旋转床的流体力学与传质性能研究》文中进行了进一步梳理开发了一种新型的旋转设备——折流式旋转床,其转子由动部件和静部件组合而成。与传统的旋转填料床相比,折流式旋转床易于实现连续精馏过程的中间进料,同时可方便地将多个转子同轴安装在一个壳体内,成倍提高单台设备的分离能力。对折流旋转床的流体力学和传质性能进行了实验研究,结果表明折流式旋转床具有良好的流体力学和传质性能。目前折流式旋转床已经成功应用于化学工业中的气液接触过程,尤其是连续精馏过程中。
汪建峰[7]2016年在《折流式旋转床功率消耗的研究》文中进行了进一步梳理旋转床是一种高效的气液接触设备,其原理是利用离心力场来代替传统化工设备的重力场,使得传热、传质过程得到大大强化。折流式旋转床作为一种新型的旋转床,已应用于多个化工过程。功率消耗是折流式旋转床在实际应用中需要考虑的一个重要因素,其中液相功耗是最主要的部分。本文首先对折流式旋转床的功率消耗进行了理论分析,推导得到了包含单个和多个动圈的折流式旋转床液相功耗的计算方法,通过相应的实验对计算方法进行了验证。同时,在分析液体运动状态的基础上,通过在单个动圈转子中的不同位置上设置筋条来降低液相功耗,比较得出了转子内最适宜设置筋条的位置,并利用多个动圈转子的实验进行了验证。通过分析可知,折流式旋转床的功耗可以分成叁部分,即液相功耗、气相功耗以及轴承摩擦功耗。液相功耗作为其中最主要的部分,又可以分为加速液体功耗和分散液体功耗。通过理论推导得到了单个动圈的液相功耗计算公式,公式中的两个校正系数由实验数据回归得到。实验结果表明,单个动圈旋转床的液相功耗的计算值与实验值相对偏差在:以内;多个动圈旋转床液相功耗的计算值为实验值的4~4倍。为了降低折流式旋转床的液相功耗,分析了转子中液体的平衡状态,结果显示动圈上液体分布的自由表面为抛物面,液体在动盘和动圈上均有分布,因此考虑通过设置筋条来降低液相功耗。单个动圈旋转床实验显示,在动圈或动盘上设置筋条时,液相功耗均有一定程度减小,同时在两处设置筋条时,液相功耗减小量最大。在此基础上,进行了多个动圈旋转床的实验。实验结果表明,转速一定时,液相功耗随着液量的增加而增加,液相功耗相对减少量随着液量增加而降低,且与动盘设筋条相比,动圈设筋条时相对减少量较大;液量一定时,液相功耗随着转速的增加而增加,相对减少量随着转速的增加总体呈下降趋势。本文提出了一种液相功耗的计算方法,探索了转子结构的改进以降低液相功耗,为折流式旋转床的设计和实际应用提供了有益的思路。
周振江, 王广全, 郭成峰, 计建炳[8]2014年在《折流式旋转床静圈对其性能的影响》文中认为折流式旋转床是一种新型的超重力旋转床,其核心部件是动、静结合的转子,转子由安装了动圈的动盘和安装了静圈的静盘上下相互嵌套而成。本实验中使用了一个常规的折流式转子(转子Ⅰ)和一个具有较短静圈的折流式转子(转子Ⅱ),在常压下分别以乙醇-水体系和空气-水体系对两个折流式转子进行了传质性能与流体力学实验,考察了静圈对折流式旋转床的传质、压降和功耗的影响。结果表明,静圈能明显强化传质过程,与转子Ⅰ相比,转子Ⅱ理论塔板数大约降低了的50%;转子Ⅰ的传质效率随转速的增大而增大,当转子的转速从400 r/min增加到1200 r/min,转子Ⅰ的传质效率增大了约40%,而转子Ⅱ的理论塔板数变化不明显;静圈使折流式转子具有较大的压降和功耗,转子Ⅱ的压降为转子Ⅰ的20%~50%,轴功率为转子Ⅰ的60%~80%。
卢永生[9]2014年在《折流式旋转床水力学性能的研究》文中研究说明超重力旋转床是一种新型高效气液接触设备,该设备以离心力场取代重力场,极大增加了气液比表面积和强化了气液传质。折流式旋转床作为一种新型超重力旋转床,已应用于数十种物系精馏过程的工业化过程,其核心部件是由动盘和静盘嵌套组成的转子。本文以空气-水为体系对折流式旋转床水力学性能进行研究,考察了气体表观速度uG、液体表观速度uL和超重力因子β对折流式旋转床持液量、压降及液泛性能、雾沫夹带的影响,并建立了折流式旋转床持液量数学模型。本文还以体积分数为3%、6%的乙醇溶液和质量分数为20%、30%的碳酸钾溶液为液相考察液体表面张力、密度对折流式旋转床雾沫夹带的影响。实验结果表明：(1)折流式旋转床持液量随液体表观速度uL和气体表观速度uG的增加而增加,随超重力因子β的增加而减小,特别地,高转速下气体表观速度对旋转床持液量影响明显减弱。(2)折流式旋转床气相压降随气体表观速度uG的增大,先缓慢增大,后迅速增加,压降曲线迅速上升,液泛点随后出现。(3)折流式旋转床气相压降随液体表观速度的增大,先缓慢增加,后迅速增大,在出现液泛后,又缓慢变大。特别地,在气体表观速度uG较小时(1.23 m/s),气相压降随液体表观速度增大呈线性增加。(4)折流式旋转床气相压降随超重力因子β的增加,先增加,出现液泛后,压降开始降低。在超重力因子β>120,压降又有小幅度上升。(5)折流式旋转床雾沫夹带量ev小于0.02,随气体表观速度uG、液体表观速度uL的增加而增加,随超重力因子β增大先迅速减小,后缓慢增大。(6)折流式旋转床中液相体系的表面张力或密度越小,其雾沫夹带量ev越大。
王媛媛, 李素芳, 余刚, 陈腊生[10]2007年在《用折流式旋转填料床处理含氨废水》文中提出采用折流式旋转填料床处理含氨废水,考察了各因素对吹脱率、传质系数及气相压降的影响。实验结果表明:在 pH 为10左右、温度为20℃、废水中氨质量浓度为10366 mg/L、气体流量为160m~3/h、液体流量为60L/h、转速为800 r/min 的条件下,吹脱率为92%,传质系数为3.46 kmol/(m~3·s);折流式旋转填料床的气相压降显着低于其他旋转填料床,且湿床压降低于干床压降;获得了折流式旋转填料床的传质系数和气相压降的回归方程,可分别计算折流式旋转填料床的传质系数和气相压降,考察传质性能和流体力学性能。
参考文献：
[1]. 折流式旋转床流体力学性能和传质性能研究[D]. 徐欧官. 浙江工业大学. 2003
[2]. 折流式旋转床（RZB）微观混合和液—液传质性能及其应用研究[D]. 齐学振. 浙江工业大学. 2017
[3]. 折流式旋转床性能的研究[D]. 俞云良. 浙江工业大学. 2004
[4]. 折流式旋转床的性能研究及结构优化[D]. 周振江. 浙江工业大学. 2014
[5]. 折流式超重力旋转床流体动力学特性研究[D]. 杨立军. 浙江工业大学. 2016
[6]. 折流式旋转床的流体力学与传质性能研究[J]. 王广全, 徐之超, 俞云良, 计建炳. 现代化工. 2008
[7]. 折流式旋转床功率消耗的研究[D]. 汪建峰. 浙江工业大学. 2016
[8]. 折流式旋转床静圈对其性能的影响[J]. 周振江, 王广全, 郭成峰, 计建炳. 化工进展. 2014
[9]. 折流式旋转床水力学性能的研究[D]. 卢永生. 浙江工业大学. 2014
[10]. 用折流式旋转填料床处理含氨废水[J]. 王媛媛, 李素芳, 余刚, 陈腊生. 化工环保. 2007
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