新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器的流體力學(xué)和傳質(zhì)特性研究.pdf

1、新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器是利用氣-液逆向激烈湍流的、逆向混合的、液體表面快速更新的氣-液混合區(qū)域而形成的泡沫區(qū)強(qiáng)化氣液兩相傳質(zhì)的一種新型的氣液傳質(zhì)設(shè)備。與傳統(tǒng)洗滌設(shè)備相比，具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、使用周期長(zhǎng)、適用范圍廣、設(shè)備投資少、凈化效率高等特點(diǎn)，可用于冶金、電廠、水泥廠、磷酸廠、焦化廠、煉油廠、鍋爐等領(lǐng)域。新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器采用氣液逆流的方式，使具有一定速度的氣—液兩種流體沿軸向相向流動(dòng)，在洗滌管中沿軸向作相向運(yùn)動(dòng)，并發(fā)生高速碰撞，因而在

2、流體流動(dòng)通道內(nèi)產(chǎn)生泡沫層，該泡沫層內(nèi)存在大量的返混，且液體表面積大、更新快速，利用泡沫層的這些特點(diǎn)可達(dá)到氣液高效傳質(zhì)、傳熱的目的。
　　本文從流體力學(xué)和傳質(zhì)特性方面對(duì)新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器進(jìn)行了研究。對(duì)該洗滌器的流體力學(xué)特性的研究包括氣液兩相流體流動(dòng)液相負(fù)荷上下限、氣相負(fù)荷上下限、壓降、射流噴射高度、液速、氣速等。結(jié)果表明，當(dāng)液氣比的范圍為0.009~0.02，氣相負(fù)荷范圍為155.67~355.34m3/h時(shí)，在洗滌管中可以形成穩(wěn)定

3、泡沫層，此時(shí)達(dá)到較佳傳質(zhì)效率。根據(jù)實(shí)驗(yàn)得到的壓降曲線、射流噴射高度曲線及其相應(yīng)的理論關(guān)聯(lián)式，推導(dǎo)可知流體的物系條件、洗滌器的結(jié)構(gòu)、尺寸都影響著新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器的流體力學(xué)相關(guān)性質(zhì)。本文針對(duì)洗滌管內(nèi)氣液兩相的流動(dòng)特點(diǎn)分別建立了一維和二維的流動(dòng)模型，與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的對(duì)比可知，該模型對(duì)新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器中氣液兩相的流速分布特點(diǎn)的描述合理。根據(jù)兩相流體的流場(chǎng)分布特點(diǎn)建立了傳質(zhì)微分方程，通過(guò)數(shù)學(xué)計(jì)算的方法求解該微分方程，最終得到洗滌器內(nèi)的傳質(zhì)數(shù)學(xué)模型

4、。該數(shù)學(xué)模型反映了洗滌器內(nèi)自由湍動(dòng)射流與氣體之間高速碰撞后形成的穩(wěn)定液相旋流與泡沫區(qū)內(nèi)的傳質(zhì)過(guò)程，對(duì)進(jìn)一步理解新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器中氣液傳質(zhì)過(guò)程及其傳質(zhì)強(qiáng)化元件的開(kāi)發(fā)及研究有著重大意義。為了探究洗滌器傳質(zhì)強(qiáng)化元件—噴嘴對(duì)新型旋轉(zhuǎn)泡沫洗滌器的影響，本文還將動(dòng)力波噴嘴和螺旋噴嘴結(jié)構(gòu)下的流體力學(xué)和傳質(zhì)特性進(jìn)行了比較。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：噴嘴結(jié)構(gòu)在很大程度上影響著流體力學(xué)特性和傳質(zhì)特性，動(dòng)力波噴嘴的傳質(zhì)效率略高，但液相體積傳質(zhì)系數(shù)略低，且動(dòng)力波噴嘴的的