[发明专利]微界面强化反应器传质速率构效调控模型建模方法

摘要

本发明公开了一种微界面强化反应器传质速率构效调控模型建模方法，通过严谨的理论推导分别建立了建立气侧传质系数计算模型和液侧传质系数计算模型。采用本发明的建模方法构建的传质速率构效调控模型可以直观的看出传质速率和气泡大小的关系，为研究微界面体系奠定了理论基础，从而也可通过调整结构参数和操作参数以实现获得反应过程能效物效的最大化目标，或者在给定反应目标(任务)和能耗物耗下，设计出高效的反应器结构。

主权项

一种微界面强化反应器传质速率构效调控模型建模方法，其特征在于，包括：步骤10：建立气侧传质系数kG计算模型；根据膜理论，气侧传质系数kG大小由气相扩散系数DG及有效气膜厚度δG决定；基于Chapman‑Enskog动理论，DG的一般形式为：式中，T为气体温度；MA、MB分别为气体A及溶剂B的摩尔质量；PG为反应器内气泡内气体平均压力；采用Gedde静止球模型建立kG理论计算模型：式中，d32为反应器内气泡Sauter平均直径；t32为直径为d32的气泡在体系中的停留时间，其表达式为：式中，H0为反应器内初始液位高度；v32为与d32对应的反应器内气泡平均上升速度；vG为反应器内的表观气速，QG为反应器内通气体积流量；将式(3)代入上式(2)后得：步骤20：建立液侧传质系数计算模型；建立基于表面更新理论的渗透模型，具体如下：式中tc为液体微元暴露时间；DL为液相扩散系数；依据速度滑移模型的定义，将tc利用式(6)定义：tc＝d32/vS   (6)式中vs为气泡滑移速度；将式(6)代入式(5)得：根据气泡滑移速度vs的定义：vS＝v32‑u   (8)式中u为气泡间流体速度；当液体循环流量为QL，对于均匀上升气流，u的表达式为：式中，vL为表观液速，S0为反应器横截面积，D0为反应器直径；φG为反应器内气含率，假定为φG＝vG/v32；将式(9)代入式(8)得：将式(10)代入式(7)得：式中，液相扩散系数DL基于修正的Wilke–Chang方程获取，如式(12)所示：基于式(4)，式(11)，式(12)计算获取微界面强化反应器传质速率。