微通道內(nèi)液—液傳質(zhì)與相分離模擬研究

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2、成果，除了文中特別加Ｗ標注和致謝之處外，論文中不包含其他人已經(jīng)發(fā)、天表或撰寫過的研究成果，也不包含為獲得津太學或其他教育機構的學位或證書而使用過的材料一。與我同工作的同志對本研究所做的任何貢獻均己在論文中作了明確的說明并表示了謝意。學位論文作者簽名：謙董簽字日期：說Ｋ年５月＾３曰學位論文版權使用授權書本學位論文作者完全了解天津大學有關保留、使用學位論文的規(guī)定。特授權天津大學可將學位論義的全部或部分內(nèi)容編入有關數(shù)據(jù)度進行檢索，、匯編＾＾。同并采用影印、縮印或掃描等復制手段保存

3、１供查閱和借閱意學校向國家有關部ｎ或機構送交論文的復印件和磁盤。（保密的學位論文在解密后適本授權說）用明學位論文作者簽名；歌室導師簽名；處＾簽日５；蜘年Ｓ簽日：日字期月字期年月５天津大學碩士學位論文微通道內(nèi)液-液傳質(zhì)與相分離模擬研究Numericalstudyofliquid-liquidmasstransferandphaseseparationinmicrochannel學科專業(yè)：化學工程研究生：張瑩指導教師：張旭斌副教授天津大學化工學院2015年5月摘要微通道反應器由于尺寸效應而具有

4、優(yōu)越的傳質(zhì)傳熱性能，已經(jīng)成為目前研究的重點課題。針對兩相傳質(zhì)反應體系，快速相分離可以實現(xiàn)這些反應的基本要求，因此用微分離器進行相分離也逐漸受到研究者的青睞。本文采用VOF方法和界面捕捉法模擬了彎曲通道、雙極T型以及擴張微通道充滿兩相液彈流的過程；以入口夾角為60°Y型微通道為模型，對通道內(nèi)液彈內(nèi)流場進行分析，證明了內(nèi)循環(huán)的存在；考察了通道內(nèi)兩相流壓降分布，分析了水相入口壓力、液彈流速度、通道直徑、壁面潤濕性等對壓強的影響；并研究了壁面剪應力的分布以及速度對剪應力的影響。然后根據(jù)壓降平衡模型分析操作條件以及物性參數(shù)

5、等對相分離性能的影響，包括液兩相表觀流速、兩相流率比、支管長度比、潤濕性能、表面張力等因素。并模擬了垂直T型和夾角為60°Y型相分配器液彈流平均分配過程。最后，采用CFD模擬的方法，使用FLUENT軟件，利用UDF語言程序，模擬了微通道反應器中兩相液彈流傳質(zhì)過程，并研究了反應對傳質(zhì)的強化過程。通過對Fluent模擬的結果進行后處理，結果表明：微通道內(nèi)兩相流壓降隨著速度的增大，直徑的減小而增大。液彈流流率比、支管長度比、潤濕性能、表面張力對相分離性能影響顯著；兩相流流率、通道直徑、支管夾角對相分離性能無影響。本文采

6、用界面固定模型模擬微通道內(nèi)油水兩相傳質(zhì)與反應過程。結果表明：增大流速、擴散系數(shù)及流量比、減小直徑均促進傳質(zhì)系數(shù)增大。我們選用Hatta數(shù)判斷反應的快慢，該反應為傳質(zhì)和反應共同控制。在水相中進行酯化反應加強了傳質(zhì)，我們用增強因子定量分析了反應加強傳質(zhì)的過程。本文將實驗結果與模擬結果進行了比較，總體來說模擬結果與實驗結果趨勢一致，該模型能較好的模擬微通道內(nèi)傳質(zhì)反應過程。最后我們還采用了充分發(fā)展模型考察了整個通道內(nèi)水相中乙酸正丁酯的總濃度。關鍵詞：CFD模擬相分離微反應器液液傳質(zhì)ABSTRACTMicroreactor

7、hasbeenprioritysubjectduetotheexcellentperformanceinheatandmasstransfer.Forextractionandbiphasicreactions,especiallythefastreactionsystem,itisthekeytoachieverapidphaseseparation,subsequentlyleadingtothepopularofmicroseparatorandtherapidlygrowingofmicrostructu

8、redseparation.TheVOFmodelandthefreesurfacetracingapproachwasusedtosimulatethegenerationprocessanddevelopmentofslugflowincurvedchannel,doubleT-channel,andexpansionchannel.Weanalyzedtheflow