超重力旋转床微观混合与气液传质特性研究的任务书.docx

超重力旋转床微观混合与气液传质特性研究的任务书
项目名称：超重力旋转床微观混合与气液传质特性研究
任务书
一、背景和意义
在化工、生物工程等领域中，气液传质和混合是非常重要的环节，对于产品的质量和效率影响很大。超重力旋转床是一种新型的高效传质反应器，具有微弱流体固定在反应器壁上的特点，传质用时极短，反应效率高。因此，研究超重力旋转床微观混合与气液传质特性，对于深入了解反应器的传质机制及其影响因素，提高反应器的传质效率和反应效率，具有重要的理论和应用价值。
二、研究目标和内容
本项目旨在研究超重力旋转床微观混合与气液传质特性，明确传质机制及其影响因素，并优化反应条件，提高传质效率和反应效率。具体研究内容如下：
1.制备超重力旋转床试验装置，并进行实验验证；
2.研究超重力旋转床内气液传质特性，测定传质速率等参数；
3.研究超重力旋转床内微观混合特性，测定混合程度等参数；
4.建立气液微观混合和传质数学模型，分析影响因素；
5.优化反应条件，提高传质效率和反应效率；
6.对比和分析超重力旋转床传质和混合机制，和其他常用反应器的传质混合机制的异同点。
三、研究步骤
1.设计制备超重力旋转床实验装置，参考相应文献和经验；
2.进行超重力旋转床内传质和混合实验，测量实验数据；
3.分析实验数据，建立气液微观混合和传质数学模型，确定影响因素；
4.优化反应条件，实现传质效率和反应效率最大化；
5.对比超重力旋转床和其他常用反应器的传质混合机制，分析其异同点。
四、实验条件和方法
1.实验条件
超重力旋转床试验装置；氧气、氮气气源；CO2水溶液及其他反应物；反应控制器；传质混合数值模拟软件等。
2.实验方法
1）制备超重力旋转床试验装置；
2）气液传质实验：先在超重力旋转床内注入特定气体浓度的氧气、氮气，再向超重力旋转床内加入CO2水溶液，测量CO2的传质速率和气相氧气浓度随时间的变化；
3）微观混合实验：超重力旋转床内加入不同浓度的色素，施加特定旋转速度，测量不同速度下色素扩散、混合和均匀度等参数；
4）建立气液微观混合和传质数学模型，分析影响因素；
5）优化反应条件，实现传质效率和反应效率最大化。
五、预期成果
本项目预期实现以下成果：
1.研究超重力旋转床传质混合机理和特性；
2.建立气液微观混合和传质数学模型，揭示反应影响因素；
3.优化反应条件，提高传质效率和反应效率；
4.发表两篇学术论文；
5.完成硕士学位论文。
六、工作计划和分工
1.1-2月份：搜集资料，制作实验装置
2.3-5月份：气液传质实验，分析数据，建立传质数学模型
3.6-8月份：微观混合实验，分析数据，建立混合数学模型并优化反应条件
4.9-10月份：对比其他常用反应器的传质混合机理，撰写学位论文初稿
5.11-12月份：完成论文修改和答辩准备
七、参考文献
1.Bedwell,M.,Fong,N.,andZhang,Q.(2018).PhenolPhotodegradationinaRotatingPack-BedReactor.EnvironmentalScience&Technology,52(21),12645-12652.
2.Yousef,N.S.,andAbdEl-Latif,M.(2019).Optimizationofanovelrotatingpackedbedreactorforbiodieselproduction.RenewableEnergy.
3.Huang,H.,Cheng,J.,Wu,S.,He,C.,Gao,X.,andSun,W.(2018).Numericalsimulationofweakturbulenceinarotatingpackedbedreactor.ChemicalEngineeringScience,189,360-368.
4.Wang,Y.,Xu,P.,Wang,L.,andZhang,Z.(2018).Numericalsimulationofgas-liquidtwo-phaseflowandmasstransferinarotatingpackedbed.ChemicalEngineeringResearchandDesign,131,382-391.
5.Wang,L.,Wang,Y.,Li,J.,andZhang,Z.(2019).Hydrodynamicbehaviorandmasstransferperformanceofgas-liquidflowinarotatingpackedbed.ChemicalEngineeringJournal,358,278-288.