CFD analysis on the intensified mechanism of gas-liquid mass transfer in a microporous tube-in-tube microchannel reactor

管(容器) 微通道 材料科学 传质 微型多孔材料 机制(生物学) 计算流体力学 机械 核工程 复合材料 纳米技术 物理 量子力学 工程类
作者
Wenling Li,Jianhong Wang,Han Chen,Lei Shao,Guang‐Wen Chu,Yang Xiang
出处
期刊:International Journal of Heat and Mass Transfer [Elsevier]
卷期号:182: 121914-121914 被引量:13
标识
DOI:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2021.121914
摘要

• CFD-Eulerian model was validated with experimental data and empirical correlations. • The effects of operating conditions and structures on the mass transfer were analyzed. • The gas-liquid mass transfer mechanism in the annular microchannel was revealed. • The entrance-effect zone was determined based on the turbulent kinetic energy dissipation rate. A three-dimensional CFD model coupled with a mesoscale mass transfer model was developed to simulate the absorption of CO 2 in the microporous tube-in-tube microchannel reactor (MTMCR). The simulation results were validated by experimental data and empirical correlations, with the discrepancies within ±20%. The local breakage and coalescence of the gas-liquid interfaces enhanced mass transfer in the annular microchannel. The higher Re G and Re L means lower ratio between energy for mass transfer and surface, and also, larger contribution of interfacial area to the mass transfer. Additionally, an entrance-effect zone was revealed, and the entrance-effect zone enlarged with the increase in Re G and Re L . The overall mass transfer coefficient and entrance-effect zone enlarged significantly with appropriate decrease in the length of the gas-liquid collision zone. Results of this work could provide a theoretical basis for the further optimization of MTMCR.
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