微通道內CO2氣體吸收過程的氣-液兩相流與傳質研究.pdf

1、近年來，微化工技術因其在傳熱、傳質、反應等方面表現出的優良性能而受到廣泛關注。研究微通道內的氣液兩相流動和傳質是工業應用和發展的重要基礎。本文采用高速攝像儀和壓力傳感器，通過實驗方法考察了微通道內氣液兩相流動與傳質特性。
　　通過微通道內的壓力降、氣泡生成頻率、氣泡初始體積、氣泡運動速度幾方面，考察了微通道內氣液兩相流的運動狀況。通過測量微通道進出口壓力，獲得微通道內壓力降。壓力降隨著氣液兩相流速增加而增加，隨著氣體中CO2含量增

2、加而下降。在物理模型的基礎上根據本實驗所用微通道進行修正，提出一個壓力降預測模型。氣泡生成頻率隨著氣液相流量增加而增加。建立了一個氣泡生成頻率的經驗關聯式。氣泡初始體積會隨著氣相流量增加而增加，隨著液相流量增加而減小。通過對實驗數據擬合，建立了一個預測氣泡初始體積的預測式。統計了微通道內整體的氣液相接觸的比表面積，氣液相比表面積隨著氣液相流量比增加而增大，與兩相總流量無顯著關系。實驗觀測了各個操作條件下氣泡運動速度。在實驗操作范圍內，氣

3、泡運動速度始終大于氣液相整體流速，并且隨著氣液兩相流速增加，氣泡運動速度與整體流速差別增大。
　　實驗考察了伴有化學反應的氣液兩相傳質性能。通過圖像法計算了氣液相開始接觸到吸收達到飽和過程的平均傳質系數k。在實驗范圍內，傳質系數隨著氣液相流量、反應物濃度及氣相濃度增加而增加。氣側阻力和液側的化學反應共同影響了傳質?；趯嶒灁祿?，提出了一個預測傳質系數的經驗關聯式。
　　對吸收過程進行了實驗研究，利用在線分析法考察了吸收過程中

4、氣泡體積的變化過程，考察了氣液流量、C O2含量、反應物濃度下對氣泡體積變化規律的影響。實驗研究了氣泡形成階段的吸收量和傳質特性，在本文的實驗中氣泡形成階段傳質占傳質總量的18~48％，提出了一個預測氣泡形成階段傳質系數的預測式。將傳質過程分為多個小段，計算每一段內的局部傳質系數，得到了傳質系數在吸收過程中的變化規律。獲得了CO2氣體剩余量，傳質系數、氣泡表面積在吸收過程中的變化情況。根據傳質系數在吸收過程中衰減的規律，提出一種計算吸收