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1、泡沫波紋規(guī)整填料結(jié)構(gòu)特性對其性能的影響Influenceofstructuralcharacteristicsoffoamcorrugatedstructuredpackingonitsperformance學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程研究生：石強指導(dǎo)教師：李鑫鋼教授天津大學(xué)化工學(xué)院二零一七年五月獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的學(xué)位論文是本人在導(dǎo)師指導(dǎo)下進行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特別加以標(biāo)注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得天津大學(xué)或其他教育機構(gòu)的學(xué)位或證書而使用過的材料。與我一同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中作了明確的說明并表示了
2、謝意。學(xué)位論文作者簽名：簽字日期：年月日學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書本學(xué)位論文作者完全了解天津大學(xué)有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定。特授權(quán)天津大學(xué)可以將學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，并采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存、匯編以供查閱和借閱。同意學(xué)校向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和磁盤。（保密的學(xué)位論文在解密后適用本授權(quán)說明）學(xué)位論文作者簽名：導(dǎo)師簽名：簽字日期：年月日簽字日期：年月日摘要蒸餾過程的節(jié)能與強化一直是化工領(lǐng)域研究學(xué)者的關(guān)注熱點，新型氣液傳質(zhì)元件的開發(fā)又是重中之重。規(guī)整填料幾何結(jié)構(gòu)規(guī)則，氣液通道均勻，呈現(xiàn)出高通量、低壓降、高效率的優(yōu)良性能，是在蒸餾過程中應(yīng)用最
3、為廣泛的傳質(zhì)元件。泡沫碳和泡沫碳化硅材料具有比表面積大、孔隙率高、孔徑可控易加工、耐腐蝕等優(yōu)點，引起了蒸餾領(lǐng)域內(nèi)學(xué)者的關(guān)注和應(yīng)用探究，具有良好的發(fā)展前景。本課題組將上述兩種材料應(yīng)用于蒸餾傳質(zhì)元件的制作，開發(fā)了多種新型泡沫波紋規(guī)整填料。為了探究泡沫波紋規(guī)整填料結(jié)構(gòu)特性對其性能的影響，本文選定了3種泡沫碳化硅規(guī)整填料SFP-500Y-D5、SFP-500Y-D3和SFP-500X-D3，以及2種泡沫碳波紋規(guī)整填料CFP-500X和CFP-500W。重點研究了孔徑和波紋傾角兩個因素對填料性能的影響。常壓下在直徑為600mm的有機玻璃塔中，使用空氣-水，測定了3種泡沫碳化硅填料的流體力學(xué)性能
4、。在直徑為310mm的不銹鋼精餾塔中，使用環(huán)己烷-正庚烷二元混合物為測試體系，常壓下進行全回流實驗，測定了所有5種泡沫規(guī)整填料的傳質(zhì)性能。結(jié)果表明，與孔徑為5mm的SFP-500Y-D5填料相比，有著更小孔徑（3mm）的SFP-500Y-D3填料表現(xiàn)出了更大的干、濕填料壓降，泛點氣速降低了約9%，傳質(zhì)效率提高了約12.6%。與波紋傾角為15°的CFP-500W填料相比，有著30°波紋傾角的CFP-500X填料表現(xiàn)了更大的濕填料壓降，當(dāng)F因子處于0.34~1.48(m/s)·(kg/m3)0.5范圍內(nèi)，傳質(zhì)效率提高了約36.8%。在泡沫規(guī)整填料與傳統(tǒng)金屬填料傳質(zhì)性能的對比中，前者展現(xiàn)了
5、更高的分離效率。不同液體分布的研究表明，抗霧沫夾帶能力強，液體分布平緩穩(wěn)定的槽盤分布器更有利于泡沫填料性能的發(fā)揮。本文采用熒光紫外顯像技術(shù)和影像數(shù)據(jù)化處理等方法，進一步研究了泡沫波紋填料片的結(jié)構(gòu)參數(shù)及制備材料對填料片上液體流動擴散性能的影響。結(jié)果表明，相同波紋傾角和壓縮比情況下，孔徑越小，填料片的擴散性能越強，但液體處理能力的下降。流量與填料片內(nèi)液體垂直擴散速度和橫向擴散距離呈正相關(guān)，對大多數(shù)情況下液體擴散角度和擴散面積等沒有明顯影響。波紋傾角越大則液體擴散角度越小，進而導(dǎo)致垂直擴散速度的減小，橫向擴散距離和擴散面積的增大。在相同條件下，液體在泡沫碳化硅填料片上的擴散性能要優(yōu)于泡沫碳
6、填料片，有著更好的徑向分布作用和更大的傳質(zhì)面積，從傳質(zhì)面積角度解釋了傳質(zhì)實驗中泡沫碳化硅波紋規(guī)整填料的傳質(zhì)性能優(yōu)于后者的原因?？傮w來說，泡沫波紋片有著出色的液體擴散性能，較少出現(xiàn)溝流現(xiàn)象，液膜擴散明顯，有良好的液體分布能力，可以提供較大的氣液接觸面積。關(guān)鍵詞：泡沫碳化硅，泡沫碳，規(guī)整填料，HETP，波紋傾角，液體流動擴散IIIABSTRACTEnergysavingandintensificationofdistillationhasbeenahottopicinthefieldofchemicalengineeringscholars,thedevelopmentofnovelma
7、sstransferelementsisthemostimportant.Regulargeometricstructure,stablegas-liquidchannel,uniform,showinganexcellentperformancewithhigh-throughput,lowpressuredrop,highefficiencymakestructuredpackingthemostwidelyusedmasstransferelemen
