一种变截面喷雾塔强化气液吸收过程

西安交通大学在变截面喷雾塔强化气液吸收领域的研究具有显著特色，其核心成果聚焦于结构创新与过程优化，主要进展如下：

一、变截面喷雾塔技术原理

1‌、结构设计创新‌

与传统等截面塔不同，西安交大团队提出‌渐扩/渐缩截面‌设计（图1）：

‌渐扩段‌：降低气流速度，延长气液接触时间，强化传质效率；

‌渐缩段‌：加速气流，增强湍流混合，提升液滴分散均匀性。

该设计通过调整塔体截面积分布，优化了气液两相流场，突破了传统塔体传质效率瓶颈。‌1

‌2、雾化系统优化‌

结合自主研发的‌气磁复合雾化喷嘴‌（陕西通原科技合作），雾化粒径可控制在10–50μm，比常规喷嘴减小30%，显著增大气液接触比表面积。喷嘴采用低压离心雾化技术，能耗降低35%，且抗堵塞性能优异。‌10

二、关键技术突破与实验验证

‌1、低浓度CO₂捕集应用‌

团队在马来西亚齐力铝业集团完成中试：

‌捕集效率‌：针对10%–20%低浓度CO₂烟气，吸收率提升至92%（传统塔约85%）；

‌能耗对比‌：再生能耗降低28%，归因于变截面结构降低风机功耗及雾化系统节能特性。‌2

‌2、多相流数值模拟支撑‌

基于‌气液两相射流凝结传热模型‌（徐强团队），建立了变截面塔内流场-温度场-浓度场耦合仿真平台（图2），精准预测雾滴轨迹与吸收剂分布，指导塔体结构参数优化。‌