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篩板萃取塔中液滴行為的影響因素，篩板對(duì)界面張力體系液滴有何作用
來源： 《浙江大學(xué)》 瀏覽 1159 次 發(fā)布時(shí)間:2024-09-12
液液萃取是化工生產(chǎn)中重要的分離手段，萃取塔內(nèi)的分散相液滴行為對(duì)萃取效率提升具有決定性作用。論文采用實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合的方法，對(duì)篩板萃取塔內(nèi)分散相液滴行為進(jìn)行研究，考察篩板浸潤(rùn)性、篩板孔徑、體系物性、操作條件等對(duì)篩板萃取塔分散相液滴行為的影響，為篩板萃取塔分散相液滴調(diào)控提供依據(jù)。
首先，論文對(duì)無(wú)攪拌條件下篩板萃取塔中液滴行為的影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，體系界面張力較低時(shí)，篩板對(duì)液滴主要起破碎作用;體系界面張力較高時(shí)，篩板對(duì)液滴主要起聚并作用;篩板對(duì)分散相浸潤(rùn)性較好時(shí)，液滴更容易在篩板表面發(fā)生聚并，篩板對(duì)液滴主要起聚并作用;篩板對(duì)分散相浸潤(rùn)性較差時(shí)，液滴更傾向于離開篩板，篩板對(duì)低界面張力體系液滴主要起破碎作用，對(duì)高界面張力體系液滴仍然起到一定的聚并作用。
為定量評(píng)價(jià)篩板對(duì)分散相液滴的聚并-破碎特性，論文定義了篩板聚并-破碎指數(shù)，基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了估算篩板聚并-破碎指數(shù)的關(guān)聯(lián)式，關(guān)聯(lián)式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的平均偏差為0.1144，最大偏差為0.1524，偏差較小，可滿足使用的需要。
其次，論文開展了無(wú)攪拌條件下篩板萃取塔中液滴行為的CFD二維模擬。研究發(fā)現(xiàn)，模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果一致，表明該模擬方法可用于無(wú)攪拌條件下篩板萃取塔中液滴行為的研究。篩板聚并-破碎指數(shù)與接觸角和兩相密度差呈正相關(guān)，與黏度比呈負(fù)相關(guān);體系界面張力較低時(shí)，篩板聚并-破碎指數(shù)與分散相流速呈正相關(guān)，與孔徑成負(fù)相關(guān);體系界面張力較高時(shí)則反之，篩板聚并-破碎指數(shù)與分散相流速呈負(fù)相關(guān)，與孔徑成正相關(guān)。
最后，論文對(duì)攪拌篩板萃取塔中的液滴行為及其影響因素進(jìn)行了研究。結(jié)果表明，攪拌段破碎指數(shù)與攪拌槳轉(zhuǎn)速、孔徑、接觸角均呈正相關(guān);反彈破碎比例與攪拌槳轉(zhuǎn)速和孔徑呈正相關(guān)，與篩板浸潤(rùn)性呈負(fù)相關(guān);隨著攪拌轉(zhuǎn)速增大，懸浮比例先增大后減少，對(duì)于低界面張力體系，浸潤(rùn)性越差，懸浮比例越小，對(duì)高界面張力體系則相反。論文基于實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)提出了估算攪拌段破碎指數(shù)的關(guān)聯(lián)式，關(guān)聯(lián)式計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值的平均偏差為6.88，具有一定參考價(jià)值。