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孔隙率对多孔膜气体吸收过程传质性能影响的研究

作　者: 郝欣
导　师: 张泽廷
学　校: 北京化工大学
专　业: 化学工程
关键词: 多孔膜气体吸收孔隙率传质性能
分类号: TQ02
类　型: 硕士论文
年　份: 2004年
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内容摘要

膜吸收过程是将膜过程与常规的气体吸收过程相结合的一种新型膜基平衡分离过程。随着工业的发展和膜技术水平的提高,将膜吸收技术应用于酸性气体的脱除或分离成为一种有效而节能的分离方法。通过对两种不同孔隙率的疏水性聚丙烯中空纤维膜组件进行实验比较和从CO2/空气混合气中用NaOH吸收CO2时传质系数的差异的分析,研究了表面孔隙率对膜吸收过程传质性能的影响。几种不同孔隙率的PTFE板式膜非稳态吸收实验进一步证明了膜气体吸收过程中孔隙率对传质面积的影响。另外,孔隙率对传质的影响效果随吸收液吸收能力的差别也存在差异。通过对实验的研究,采用随机分布的半球形流体微元建立了多孔膜气体吸收的传质模型,使传质系数的预测值更具有普遍适用性,并能够更好地反映多孔膜吸收过程的传质机理。用此模型将中空纤维膜气体吸收实验时孔隙率对传质系数的影响进行了理论分析和计算,模型预测值与实验数据具有很好的一致性。 <WP=4>在膜气体吸收传质模型中充分考虑孔隙率及其他膜结构参数对传质性能的影响,将使膜吸收器设计技术趋于完善,并对中空纤维膜和膜组件的工业应用具有重要的理论意义和指导价值。

全文目录

符号说明  10-12
第一章文献综述  12-29
  1.1 膜分离技术简介  12-16
    1.1.1 膜及膜分离过程  12-13
    1.1.2 膜分离过程分类  13-15
    1.1.3 膜气体分离  15-16
  1.2 膜气体吸收过程  16-25
    1.2.1 分离机理  17-18
    1.2.2 传质模型  18-19
    1.2.3 传质模型关联式  19-22
    1.2.4 影响因素  22-25
      1.2.4.1 两相压差对传质的影响  22-23
      1.2.4.2 化学反应对传质的影响  23-25
      1.2.4.3 两相流速对传质的影响  25
  1.3 膜结构参数对膜吸收过程影响的研究  25-29
    1.3.1 膜孔径的影响  26
    1.3.2 膜厚度及曲折因子的影响  26
    1.3.3 膜孔隙率的影响  26-29
第二章实验部分  29-39
  2.1 中空纤维膜气体吸收实验  29-34
    2.1.1 实验装置及流程  29-30
    2.1.2 实验材料的结构参数及其物性  30-31
    2.1.3 实验和分析方法及数据处理  31-34
      2.1.3.1 实验方法及步骤  31
      2.1.3.2 实验及分析中的注意事项  31-32
      2.1.3.3 实验数据处理方法  32-34
  2.2 板式膜气体吸收实验  34-39
    2.2.1 实验装置及流程  34-35
    2.2.2 实验材料的结构参数  35-36
    2.2.3 实验方法、步骤及数据处理  36-37
      2.2.3.1 实验方法及步骤  36-37
      2.2.3.2 实验中的注意事项  37
      2.2.3.3 实验数据的测量方法  37
      2.2.3.4 实验数据的计算方法  37
    2.2.4 实验原理  37-39
第三章实验结果与讨论  39-59
  3.1 中空纤维膜气体吸收实验结果与讨论  39-51
    3.1.1 吸收率影响因素分析  39-42
    3.1.2 气、液两相流速对传质性能的影响  42-45
    3.1.3 孔隙率对传质性能的影响  45-51
  3.2 PTFE板式膜气体吸收实验结果与讨论  51-59
    3.2.1 气体穿透压的影响  51-52
    3.2.2 孔隙率的影响  52-59
      3.2.2.1 小孔径膜孔隙率的影响  52-55
      3.2.2.2 大孔径膜孔隙率的影响  55-57
      3.2.2.3 平均传质系数与孔隙率的关系  57-59
第四章气体吸收实验的数学模型  59-71
  4.1 膜气体吸收过程的理论分析及数学描述  59-61
  4.2 数学模型的计算  61-66
    4.2.1 k(ε′)的计算  61-65
    4.2.2 φ(ε′)的计算  65
    4.2.3 膜平均传质系数K的计算  65-66
  4.3 模型的分析与讨论  66-68
  4.4 模型计算结果与实验结果的关系  68-71
第五章结论  71-72
参考文献  72-75
附录  75-81
致谢  81-82
攻读硕士学位期间发表学术论文目录  82

孔隙率对多孔膜气体吸收过程传质性能影响的研究

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