旋转填充床是一种利用高速旋转产生离心力来增加气液间的有效接触的新型传质设备,目前在纳米材料合成、有机物脱挥、油田注水脱氧等方面已得到应用。探索旋转填充床内流体流动与传质特征对于其结构设计及优化有重要的影响,进而使旋转填充床在工业上的应用越来越广泛。因此,本文采用实验与模拟相结合的手段,一方面利用实验手段总结旋转填充床流体流动与传质的规律,另一方面利用CFD模拟软件可获得设备内流动特征与传质性能,揭示过程机制,且更省时省力。本文采用水-氮气体系分别研究了两种类型填料(聚四氟乙烯散堆球填料和丝网填料)旋转填充床的干湿压降特性,并采用氮气解吸水中的氧来考察球颗粒旋转床的传质性能。在此基础上,建立了超重力旋转填充床气液流动与传质过程的三维CFD模型,考察了气量、转速等操作条件的压降、持液量及传质性能的影响规律,主要研究成果如下:1、球填料与丝网填料的压降实验结果表明:两种填料的干床压降随气量、转速的增加而增大;在气液比16-125的条件下测量两种填料的湿床压降,发现气量对湿床压降影响最为显著,但受液量影响较小,湿床压降略高于干床压降;球填料的干床压降大于丝网填料的,而湿床压降丝网填料大于球颗粒填料。2、球填料的传质实验结果表明:在气液比2-14的条件下,水中氧的解吸率最高可达到95%,当气量、液量以及转速增大,解吸率上升;传质系数随各操作条件的增大也在不断升高,且变化范围在0.10-0.40之间,但气量对传质系数的影响较小。3、采用多孔介质模型与建立的真实球颗粒模型对气相流动特性模拟研究发现,在低转速、低气量下,Standard k-ε湍流模型计算的模拟值与实验结果误差在±20%以内,在低转速、高气量或者高转速、高低气量下,Realizable k-ε湍流模型计算的模拟值与实验值的误差在±20%以内;模拟结果为选择合适的湍流模型提供依据,同时证明了模型的正确性,为气液两相流动奠定基础。4、建立了气液两相逆流流动旋转填充床的三维模型,采用欧拉-欧拉模型对气液流动与气液传质进行模拟,湿床压降的模拟结果与实验结果趋势上一致,并且持液量受气量影响不大,随转速的增加持液量不断减少;首次建立了真实填料旋转填充床气液传质的三维模型,模拟结果展示了氧气逐渐从液相解吸到气相的过程,并为进一步的研究提供了思路。