中空纤维微通道液-液两相流体流动及传质行为研究

中空纤维作为液-液两相流道，尺度范畴属微通道，流体在中空纤维内具有微流动的特征，本项目将对中空纤维这一特殊微通道内的液-液两相流体流动及传质行为进行深入研究。研究多种典型流体在中空纤维内的流动情况，系统考察流体物性（表面张力、粘度等）、流速、两相相比等操作条件对流动行为的影响，讨论流动机制，分析流型及转变情况，绘制流型图。在此基础上，研究不同流型下液-液两相传质行为，根据流型特点，选择适宜的传质理论建立传质模型，描述液-液两相之间的传质行为，对过程强化及反应控制进行探讨，深入剖析中空纤维这一特殊微通道内液-液两相流体流动及传质行为。中空纤维膜接触器作为一种新型、高效的液-液微型传质设备，具有极高的学术研究价值和广阔的工业应用前景。

本项目通过显微摄像技术，对中空纤维管内流体的流动情况进行了可视化研究。根据实验观测结果，将管内流体流型分为6大类，并绘制了液-液两相流型图。对不同流型下流动情况研究的基础上，通过对HFRLM传质过程的理论分析以及合理简化，分析各传质系数及其对应的传质推动力，着重讨论在中空纤维管内发生的传质过程。通过合理的简化、假设，将HFRLM的传质步骤分解为5步。采用PG-DOA/isooctyl alcohol-KH2PO4体系的实验数据，对模型进行了检验。结果表明，模型计算值与实验值吻合良好，模型具有较强的扩展性和通用性。HFRLM过程的模型化研究，有助于其传质机理的深入理解分析，对于HFRLM技术的放大设计以及工业化应用具有一定的指导意义。