引言近年来，新兴的 新型陶瓷材料碳化硅泡沫陶瓷材料受到了国内外学者的高度重视，开展了多尺度、多领域的研究。
目前已成为化工、能源环保、交通、机械、电子、冶金以及国防等诸多领域的热门，在换热器、填充床、催化剂载体、过滤材料等领域得到了广泛的应用。
什么是波纹填料？填充材料主要是通过切割、挤压、浸渍陶瓷浆液、 PU泡沫体等工艺来制备，从而获得了一种具有较好立体网络结构的 SiC波纹板。
为了对新型泡沫碳化硅波纹规整填料的传质性能进行研究，本次实验选择了6种不同结构的新型泡沫碳化硅波纹规整填料进行传质性能测试，单块填料是直径为100 mm、高为100 mm的圆柱体。
对新型泡沫 SiC波纹结构填充体而言，波纹结构倾角、压缩比和通孔率是3个主要参数。
这次选择的填充物都是500 Y，也就是45度.压缩率是指瓦楞填料板的工艺压缩率，而填料板是由多个填料板组合而成。
在填充剂的挤出过程中，采用一定厚度（即压缩率）的聚氨脂泡沫棉，将其压缩为每一单位厚度的波状填充剂。
所以，压缩比可以被认为是原材料泡沫的厚度，而透气性则是填充物中的气孔占填充物的实际容积的百分数。
将填料的种类加以区分，其主要差别在于填料的材料和制作方法。
第一种型号的3种材料（SCFP-1-71*6.5、SCFP-1-65*6.5、SCFP-1-61*7.5)，其类型为富硅型（Si-SiC）。
质地较为紧密，整体碳化硅骨架较粗，颜色偏银色。
3种填料（SCFP-2-71*6.5SCFP-2-65*6.5、SCFP-2-61*7.5)，其类型为纯质碳化硅型（SiC)，质地较脆，骨架较细，同体积下所具有的碳化硅骨架数量比富硅型更多，颜色偏绿色。
二、填料传质特性的测试用于进行传质性能实验的设备是一个内径为100 mm的填料性能测试塔，塔身由4节塔节构成，节与节之间直接通法兰连接，为了确保气密性良好，还在两节之间垫了垫片。
在塔节的外面，安装了金属电热套和保温层，可以保证塔节保持在实验所需的温度，每节塔节可装填0.4 m的填料，整个塔共可装填1.6 m高的填料，以便进行实验。
但是，因为这一次选择的是乙醇-正丙醇二元物系统，具有很高的挥发性，所以很容易被分离出来。
如果整个塔都是填充物，那么在塔顶或者塔釜中，样品的浓度会超过99%，这就会造成误差。
所以，在这一次的试验中，我们只用了大约1.2 m高的填料，为了最大限度地利用填料的结构优势，我们将相邻的填料块，按照内部填料片的延伸方向，相互垂直，并将其放在填塔的上半部。
为保证填料和塔壁之间不会出现壁流现象，采用聚四氟乙烯对填料进行严密的包扎后，再将其装入塔中。
采用乙醇-正丙体系，在完全回流的条件下，进行了传质性能的试验，试验测定了气相负荷在0~0.15 m/s·（kg/m3）之间。
塔釜物系在导热油的加热下，产生的蒸汽从下向上经过装满液体的填料，展开相际传质传热后，被塔顶冷凝器全部冷凝，再经过塔顶液体分布器分布均匀后，回流到填料顶部，最后流入塔釜。
待到全塔状态稳定之后，对回流流量、回流温度、塔顶上升蒸气温度、塔顶、塔釜压力进行记录，与此同时，还会取塔顶和塔釜样品，对所取样品进行气相色谱仪的分析处理，之后得到样品组成，使用 Fenske方程计算理论板数。
为了减少试验中的误差，首先由低至高的一组试验，然后由高至低的一组试验，再由高至低的一组试验。
三、材料对填充剂的传质特性影响HETP是表征填料传质特性的一个重要指标，其值为理论层数的倒数。
当等板高较大时，可获得1个理论板级所需要的填充物厚度较大，也就是填充物的传质能力较低。
当等板高较小时，填充物在等板高时，其理论层数较大，且填充物在等板高时的传质效果较好。
其中，富 Si的SCFP-1-71*6.5具有最大的 HETP，但传质能力最差，而纯 Si的SCFP-2-71*6.5具有最大的传质能力，且填充量最多可达到10个理论板数。
随着气体负载系数的增加， HETP也随之增加，也就是说，传质性能将会降低。
这是由于在较低的 F因子下，液体流速较慢，这使得液体在碳化硅表面微孔的毛细作用下，沿着碳化硅填料的三维骨架流动，此时，液体的主要流动方式为准壁流。
该特性可实现液体在填料中的均匀分布、及时补充和增大空气中液相的接触面，从而提高了传质效率。
流体速度随 F系数的增加而增加，当流体速度更大时，流体可以克服毛细管效应而直接流过填充层表面，而不是沿三维空间的骨架运动。
这时，液体的主要流动模式从准壁向液膜流模式发生变化，这种变化会使填料表面逐渐被液膜所覆盖，导致气体很难渗入到填料内部的孔隙中，降低了气液相的传质面积，进而削弱了填料的传质性能。
另外，通过对片状填料的流体流动试验，还发现，在较低的流体流速下，在片状填料的表面会出现显著的漩涡，并且漩涡现象会强化流体的紊动。
因此，加强了在填料表面上的液相更新速度，改善了传质性能；当液相流量的增大时，涡流现象会被削弱，而气相负载与液相负载正相关，气相负载的增大也会使得塔顶回流液流量增大，从而削弱填料表面的涡流现象，因此传质性能下降。
纯质 SiCSCFP-2-*型的总体 HETP比富硅型SCFP-1-*的总 HETP要低，这表明纯质SiC3种 SiC型的总 HetP比富 SiC、SCFP-1-*型高。
将这两种材料的原材料和工艺进行比较，结果表明，富硅型的碳化硅填料质地比较紧密，它的碳化硅骨架相对于纯质碳化硅类型的要更粗大一些，在同样的体积空间下，富硅型的碳化硅骨架的数量更少一些。
同时，由于填充材料具有较大的三维连通框架，流体难以在填充材料上自由流动，从而使填充材料的孔隙率降低。
由于结构太过致密、太过厚实的“框架”，使得本应连通的空腔由于结构致密而被隔离、封闭。
由于孔隙连通性降低，填充材料的孔隙特征受到影响，使得气液两相接触区域显著减少，传质效率降低。
而纯质碳化硅具有明显的三维框架结构，与富硅型填料相比，其沿框架进行的液体要多，具有更大的气液相传质面积，因此具有更优良的传质性能。
这是因为，当气相的流速增加时，由于气体和液体和填充层之间的相互摩擦而引起的形状阻力增加，并且气体的能量损失也增加，因此呈现出压降。
在试验确定的小气体负载范围内，各填料间压降无显著差异，平均每 m填料压降均在150 Pa以下。
气体在填料中流动时的压降，主要是由于气体与液体、填料表面的摩擦力和由于流动通道的改变而引起的形状阻力。
在较小的气相负载下，塔底上升蒸气的气速较小，这时，气流通过不同型号的填料所产生的摩擦阻力大致相同，另外，由于流动变化而造成的形体阻力在气速较小时，差别不大。
四、填料薄板的液滴浸润特性泡沫填充材料内部复杂的空间构型，导致其不但具有纵向，而且还具有横向，从而极大地强化了气液两相间的传质界面，使其比常规填充材料具有更高的传质效率。
液体在薄层上的侧向扩散能力可由侧向扩散长度表征，其既能体现填充材料自身的液相分布能力，又能体现填充材料孔隙性质的强度。
不同孔隙率下，富硅填料的侧向扩散长度随孔隙系数的降低而增大，且孔隙率越低， SiC骨架的数目越多，拟壁流的流态越强，从而促进了液相的扩散。
纯质碳化硅类型的填料，其横向扩散长度随孔隙率的变化规律不明显，这可能是由于孔隙率较小的SCFP-2-61*7.5填料具有更大的压缩比，骨架层数比SCFP-2-65*6.5多。
二者的侧向扩散长度随流速的改变而改变，从而在某种程度上弥补了由于气孔缺陷而造成的性能差别。
从整体上看，纯 SiC型填料的液相润湿面积和侧向润湿长度都比富 SiC型填料好，这是因为结果表明，纯 SiC填料比富 Si填料具有更好的传质特性。
对富硅填料而言，其浸润性随孔隙率的增加而降低，而对纯质碳化硅而言，增加孔隙率和压缩比可以有效地提高填料的浸润性，这与其传质性能的变化规律相一致，也就是浸润性越好，传质效率就越高。
结语由于泡沫 SiC波纹结构填充物的多孔性，导致填充物内的气-液传质过程较为复杂，导致其传质系数等因素很难得到更为详细和全面的研究。
进一步探索更为直观和深入地研究影响填料传质特性的各种因素的合适途径是十分必要的。
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