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超重力旋转填料床(RPB)是超重力技术实现的载体设备,是通过填料高速旋转产生离心力场强化气液间的扰动作用,以提高气液间传质效率。RPB对气液间传质过程具有明显的强化作用,其传质系数较重力场传质设备可提高12个数量级。错流与逆流作为旋转填料床最为常用的两种结构,气液接触方式及流场分布存在显著差异,因此其传质性能各不相同。研究者们分别对错流与逆流RPB气液传质特性进行研究,其中传质对比研究结果存在较大差异,这是由于研究过程忽略设备尺寸、研究体系及参数范围的不同,直接将实验结果进行对比。且多数采用转速、气量和液量等与设备尺寸相关的操作参数,研究结果通用性不强。本文搭建错流与逆流RPB传质性能对比研究平台,以实验室自主设计的两台转子尺寸相近的错流与逆流RPB作为实验研究设备,选取实验范围:气速u(02.03)m/s,液体喷淋密度q(033)m3/(m2·h),超重力因子β(0250),气体停留时间t(0.020.27)s,选取丝网填料及散装星形填料,以CO2NaOH溶液为实验体系,采用化学吸收法对两种结构RPB气液传质性能进行实验研究。以有效传质比表面积ae、液相体积传质系数kLa表征传质效果,系统研究了丝网填料错流与逆流RPB传质特性。结果表明:q对错流与逆流RPBae影响最为显著,u对错流RPBk La影响最为显著。两种结构RPBkLa及ae均随u、q及β增加而增大,kLa随t增加先平缓增加后迅速下降;ae随t增大而降低。得到丝网错流与逆流RPB最适宜的操作条件:u=1.69m/s,q=32.00 m3/(m2·h),β=104.00,t=0.100s(错流);u=0.91m/s,q=32.89m3/(m2·h),β=163.05,t=0.097s(逆流)。当q<9m3/(m2·h)或t<0.17s时,错流RPBae及kLa大于逆流,其余操作条件下逆流RPBae及k La均大于错流。相同操作条件下对比两种填料结构错流与逆流RPB的传质特性。实验得出:丝网填料传质性能优于散装星形填料,得到散装星形填料RPB最优操作条件:u=1.35m/s,q=32 m3/m2·h,β=104.35(错流);u=1.09m/s,q=32 m3/m2·h,β=104.35(逆流)。与不同文献ae及kLa进行对比,本实验所得两种填料结构错流与逆流RPBae约为文献4倍,kLa约为文献3.444.30倍,即本实验错流与逆流RPBae及kLa均大于实验室规模RPB,说明超重力技术应用于设备放大具有正效应。分别对错流与逆流RPB的ae及kLa与液相雷诺数ReL,液相格拉晓夫数Gr L,液相施密特数ScL,液相弗鲁德数FrL,液相韦伯数WeL之间建立无因次关联式:错流:kLa=1.822(atDL/dp)ReL0.6371GrL0.0548ScL0.0623;ae/at=2981ReL0.2349FrL-0.045WeL0.5023φ-0.5逆流:kLa=2.718(atDL/dp)ReL0.8945GrL0.0027ScL0.2669;ae/at=665.1ReL1.2739FrL-0.1587WeL0.1791φ0.67得到关联式量纲1数取值范围。所得关联式与实验数据相关性较好,可为RPB工业应用提供传质基础数据。本文对比错流与逆流RPB传质性能差异并探究不同填料结构对于RPB传质特性的影响规律,旨在为RPB设计选型及工业应用提供理论与实践依据。