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丙酮填料塔设计与清水吸收性能优化研究

目录

1.内容概述 5

1.1研究背景与意义 5

1.1.1丙酮传质传热应用价值 8

1.1.2填料塔技术发展现状 10

1.1.3清水吸收丙酮过程挑战与需求 12

1.2国内外研究进展 13

1.2.1丙酮吸收过程研究概述 15

1.2.2填料塔结构与操作研究动态 16

1.2.3吸收性能提升方法探讨 18

1.3本研究内容与目标 20

1.3.1主要研究任务界定 21

1.3.2拟定研究预期目标 22

1.4论文结构安排 24

2.填料塔传质理论基础 25

2.1传质基本概念与规律 29

2.1.1气液接触方式与机理 33

2.1.2扩散模型与双膜理论 36

2.2填料塔流体力学特性 37

2.2.1恒定流场equations 39

2.2.2塔内压降与气体曳力分析 40

2.3填料层流体力学模型 42

2.3.1气液流型与液泛机理 45

2.3.2填料比表面积与润湿特性 46

3.丙酮-清水体系吸收特性分析 48

3.1物理化学性质辨识 51

3.1.1混合组分配制与组分溶剂特性 53

3.1.2密度、粘度及表面张力数据 56

3.2等温吸收平衡关系 61

3.2.1溶解度实验设计与执行 63

3.2.2平衡数据回归与模型构建 65

3.3传质阻力与效率评价 66

3.3.1筛板模型或阻力模型应用探讨 68

3.3.2总传质系数估算与分析 69

4.丙酮吸收填料塔模拟与设计 72

4.1填料塔工艺参数选择 73

4.1.1填料类型比较与筛选标准 77

4.1.2操作条件确定 81

4.1.3填料规格与布置方式考量 82

4.2填料塔水力计算 83

4.2.1最小液气比计算 87

4.2.2塔径初步确定与压降计算 88

4.2.3填料层高度估算方法比较 90

4.3填料塔设计详细步骤 92

4.3.1设计变量界定与初始方案 94

4.3.2设计计算过程文档化 95

5.清水吸收性能影响因素探讨 98

5.1操作条件优化 99

5.1.1气体流量影响规律研究 101

5.1.2喷淋密度变化对效率作用 104

5.1.3入口温度设定与控制影响 105

5.2填料类型与结构优化 107

5.2.1不同材质或形状填料性能对比 109

5.2.2填料层个数分布对吸收效果作用 113

5.3其他潜在强化途径 113

5.3.1辅助强化手段试探 117

5.3.2考虑传质促进剂效果 119

6.仿真模拟与结果分析 120

6.1仿真软件选择与模型建立 123

6.1.1计算机辅助设计与模拟平台介绍 124

6.1.2填料塔几何模型构建与网格划分 127

6.2仿真工况设定与运行 130

6.2.1实验工况参数在仿真中复现 131

6.2.2不同设计/操作工况仿真运行 136

6.3结果分析与讨论 139

6.3.1塔内浓度分布与液泛特性仿真表现 141

6.3.2吸收效率及推动力仿真计算结果 142

6.3.3仿真结果与理论计算或实验数据对比 144

7.吸收性能优化方案与结论 145

7.1基于仿真与实验的优化策略 146

7.1.1最佳操作参数组合确立 149

7.1.2最优填料配置建议 150

7.1.3综合考虑经济性与效率的方案 152

7.2主要研究结论汇总 155

7.2.1对丙酮吸收过程理解深化 156

7.2.2填料塔设计关键点总结 158

7.2.3清水吸收性能优化要点提炼 164

7.3研究不足与未来展望 166

7.3.1当前研究局