T 形微通道中气泡分散流传质性能研究.PDF

中国科学: 化学 2012 年 第42 卷 第1 期: 1 ~ 7 SCIENTIA SINICA Chimica SCIENCE CHINA PRESS 论 文 T 形微通道中气泡分散流传质性能研究 谭璟, 徐建鸿, 吕阳成, 骆广生* 化学工程联合国家重点实验室; 清华大学化学工程系, 北京 100084 *通讯作者, E-mail: gsluo@ 收稿日期: 2011-04-21; 接受日期: 2011-12-09 doi: 10.1360/032011-269 摘要 在T 形微通道中, 以错流剪切的分散方式实现了微米级分散气泡的制备, 并以NaOH 水 关键词 溶液吸收 CO2 为对象, 考察了气-液微分散体系的分散规律和传质性能. 通过考察两相流速对气 微通道 气泡 泡分散尺寸的影响, 建立了预测气泡形成尺寸的数学模型. 根据气泡的初始分散尺寸、流动阶段 分散 的体积变化以及传质完成后的尺寸, 首次测定和区分了气泡形成阶段和运动阶段的传质量, 建 传质 立了原位测定气泡分散流传质系数KL 的方法, 并考察了两相流量对KL 的影响. 结果表明, 由于 微通道中气泡的形成时间很短, 形成阶段的传质量在总传质量中所占的比例很低. 气泡分散流 的传质系数主要受液相流量的影响, 气相流量的影响基本可以忽略. 基于实验结果, 建立了计算 传质系数KL 的无因次准数关联, 计算结果与实验结果符合良好. 1 引言 径为 667 μm 的 PMMA 微通道中研究了 CO2 吸收的 传质性能, 分别采用水、0.3 mol L1 NaHCO /0.3 mol 3 1 1 近年来, 气候变暖已经成为全球关注的焦点, 以 L Na CO 缓冲溶液和 1 mol L NaOH 水溶液作为 2 3 CO2 为主的温室气体的减排受到广泛关注[1~4]. 化学 吸收剂, 以收集反应后液相并进行酸碱滴定的方法 吸收是实现 CO2 捕集的重要方法之一, 在化学吸收 确定体系的传质性能, 测定了传质系数, 指出在微通 过程中, 吸收剂与 CO2 的反应通常为快速反应, 而气- 道的气-液传质过程中, 液膜体积传质系数可达 21 s1. 液相间传质为化学吸收过程中的决速步骤. 因此, 强 可以看出, 气-液微分散体系有很好的强化气-液相间 化气-液相间传质速率是实现 CO2 高效吸收的关键. 传质的作用. 近年来, 微分散技术作为一种实现过程强化的手 总体而言, 气-液微分散体系传质性能的研究已 段, 受到了研究者们的广泛关注. 研究者们以微通道反 成为一个研究热点, 但有关传质强化机理还需