论文题目: 新型特殊用途化学反应器若干问题的研究
论文类型: 博士论文
论文专业: 机械设计及理论
作者: 罗鹏
导师: 巴德纯
关键词: 反应器,密封,停留时间分布,三维粒子成像测速,废气净化,自吸式搅拌装置
文献来源: 东北大学
发表年度: 2005
论文摘要: 化学反应器是过程工业中广泛应用的关键设备。在实际工艺中，经过处理的适于化学反应的反应原料通过反应器并在反应器中发生化学反应。反应产物经过分离、提纯等进一步物理处理工艺以获得期望的最终产品。在整个流程中，反应器本身的投资可能并不高，但对整个工艺系统的造价却有着决定性的影响。由于化学反应种类繁多，性质各异，研究开发能满足特殊化学反应的新型化学反应器无疑具有十分重要的工程意义和学术意义。 本文提出了一种新型的搅拌釜用无泄漏隔膜密封结构。设计中采用了一种独特的传动机构，使密封隔膜经历最小变形以延长其使用寿命。对所设计的密封结构用压力为0.3Mpa的室温空气作为密封介质在实验室条件下进行了为期50天的验证实验。实验结果表明：该结构的密封能保证介质的零泄漏；隔膜工作可靠（经历4.3×106次变形，隔膜无破坏迹象）；传动机械效率大致与传统的机械密封相当。 研究了非牛顿流体在振荡流反应器中的物料停留时间分布。提出了一个基于马尔柯夫链（Markov chains）的考虑腔室间返混的振荡流反应器物料停留时间分布模型。通过对在内径50mm，长1.95m的振荡流反应器进行的理想脉冲示踪试验数据的统计分析，给出了模型的唯一参数回流比R的经验计算公式。发现在试验条件下，存在一个与最小回流比R相对应的振荡条件。这振荡条件可表示为振荡流雷诺数（Reo）与净流雷诺数（Ren）的比值ζ，其范围为1.6＜ζ＜2.5。提出了三维粒子图像测速（3D—PIV）实验测试方法，并用其研究了振荡流反应器的流场结构。 提出了一种新型涡旋脉冲式反应器的结构设计。用直径为Φ450的PVC反应器在实验室条件下进行了含SO2废气净化试验。系统地考察了操作温度、液气比及吸收液中的SO2含量对SO2脱除率R的影响。结果表明：涡旋脉冲式反应器可以高效率地脱除废气中的SO2，在适宜的操作条件下，SO2脱除率可达98％以上。 用同一个PVC反应器在实验室条件下进行了含粉尘HCl废气净化试验。系统地考察了操作温度、液气比及吸收液中的HCl含量对HCl脱除率R的影响。结果
论文目录:
声明
中文摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
1.1 化学反应器及其在反应工程中的地位
1.1.1 搅拌槽式反应器
1.1.2 固定床反应器
1.1.3 流化床反应器
1.2 化学反应器研究进展及其发展方向
1.2.1 传统反应器的技术改进
1.2.2 利用新的辅助手段开发新型反应器
1.2.3 开发特殊用途的新型化学反应器
1.2.4 开发决定化学反应器性能的关键部
1.3 本文主要内容
第二章 搅拌槽反应器新型密封的研究
2.1 引言
2.2 本文提出的釜用密封系统
2.2.1 橡胶隔膜密封系统主要部件的设计特点
2.2.2 金属隔膜密封系统主要部件的设计研究
2.3 密封装置的实验测试
2.3.1 密封性能的实验测试
2.3.2 密封装置机械效率的实验测试
2.4 本章小结
第三章 搅拌槽反应器新型自吸搅拌叶轮的研究
3.1 引言
3.2 自吸式搅拌装置的结构及工作原理
3.3 自吸式叶轮实验测试系统及测试方法
3.4 自吸式叶轮设计计算方法研究
3.4.1 自吸排出流量的计算方法
3.4.2 搅拌功率的计算方法
3.5 实验结果与讨论
3.5.1 自吸排量实验结果与讨论
3.5.2 搅拌功率实验结果与讨论
3.5.3 自吸式搅拌装置强化釜内传热的验证实验
3.6 本章小结
第四章 振荡流反应器的研究
4.1 振荡流反应器及其研究背景
4.2 振荡流反应器实验系统
4.2.1 实验装置
4.2.2 实验装物料
4.2.3 实验方法及原理
4.2.4 考虑轴向返混的物料停留时间分布的串联搅拌槽模型
4.2.5 实验结果与讨论及回流比R的确定
4.3 流动过程的数值模拟
4.3.1 物理模型
4.3.2 数值模拟软件
4.3.3 数值模拟结果与分析
4.4 流场的可视化研究
4.4.1 流场可视化研究技术方法
4.4.2 3D-PIV实验测量系统及方法
4.5 本章小结
第五章 涡旋脉冲反应器应用研究
5.1 引言
5.2 涡旋脉冲式反应器的结构及工作原理
5.2.1 工艺气体进出口结构设计
5.2.2 循环液体喷嘴结构设计
5.2.3 液固分离槽
5.3 涡旋脉冲式反应器的应用研究
5.3.1 涡旋脉冲式反应器用于废气脱硫的应用研究
5.3.2 涡旋脉冲式反应器用于含粉尘废气的净化研究
5.4 本章小节
结论
参考文献
致谢
发表论文
个人简历
发布时间: 2006-10-25
参考文献
- [1].新型化学反应器的微观混合实验、理论及应用研究[D]. 杨海健.北京化工大学2007
- [2].耦合化学反应的多孔介质内热质传递机理研究[D]. 彭文平.中国科学院工程热物理研究所2017
相关论文
- [1].新型化学反应器的微观混合实验、理论及应用研究[D]. 杨海健.北京化工大学2007
- [2].管式搅拌反应器流动特性与混合特性的CFD数值模拟[D]. 曹晓畅.东北大学2009
- [3].搅拌槽内流动与混合过程的实验研究及数值模拟[D]. 周国忠.北京化工大学2002
- [4].新型多级环流反应器流体力学研究[D]. 李飞.清华大学2004
- [5].气液（浆）反应器流体力学行为的实验研究和数值模拟[D]. 王铁峰.清华大学2004
- [6].搅拌槽内宏观及微观混合的实验研究与数值模拟[D]. 闵健.北京化工大学2005
- [7].高效分离生物流化复合反应器的研究[D]. 张玉魁.清华大学2005
- [8].热管技术在化学反应器中的应用研究[D]. 王军.南京工业大学2004
- [9].环管反应器中液固两相传递特性的研究[D]. 刘永兵.浙江大学2006
- [10].丙烯聚合反应器与过程模型化研究[D]. 冯连芳.浙江大学2006