精餾塔板氣液兩相流體力學(xué)和傳質(zhì)CFD模擬與新塔板的開(kāi)發(fā).pdf

1、本文以雙歐拉兩相流模型為基礎(chǔ)，建立了三維精餾塔板氣液兩相流場(chǎng)和濃度場(chǎng)的CFD模型。模型中考慮了相含率對(duì)湍流狀態(tài)的影響，使用改進(jìn)的混合相k-ε湍流模型來(lái)描述氣液兩相湍流流動(dòng)，其中相間動(dòng)量和質(zhì)量傳遞源相分別采用Krishna和Higbie的計(jì)算方法。 為了證明混合相湍流模型的優(yōu)越性，在直徑為1.2m的工業(yè)級(jí)篩孔塔板上，模擬計(jì)算了氣液兩相流場(chǎng)，將混合相湍流模型和單相湍流模型的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了對(duì)比，發(fā)現(xiàn)混合相湍流CFD模型計(jì)算結(jié)

2、果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果能夠更好的吻合。為了進(jìn)一步考察所建模型的適用性，本文在0.5×0.5m的矩形篩孔塔板上，模擬了包括漏液、正常和霧沫夾帶等全范圍操作狀態(tài)下氣液兩相流場(chǎng)，計(jì)算結(jié)果和本文的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)吻合較好，表明了所建模型不受操作狀態(tài)的限制，可以模擬全范圍操作狀態(tài)下塔板氣液兩相流場(chǎng)。另外，本文還對(duì)F1浮閥塔板氣液兩相流場(chǎng)進(jìn)行了CFD模擬，模型中的平均體積相含率由本文實(shí)驗(yàn)進(jìn)行關(guān)聯(lián)。模擬得到的板上清液層高度與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，證明了模型對(duì)不同形式塔板的

3、兩相流場(chǎng)具有很好的適用性。 利用本文提出的流動(dòng)與組分傳遞相耦合的氣液兩相CFD模型，對(duì)直徑1.2m工業(yè)級(jí)篩孔塔板氣液兩相濃度場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，研究了塔板上氣液兩相濃度場(chǎng)、點(diǎn)效率和傳質(zhì)量的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)泡沫層和氣錐是傳質(zhì)發(fā)生的主要區(qū)域，傳質(zhì)面積和板上液流狀況是影響塔板效率的主要因素。 為了改善傳統(tǒng)塔板上液體流動(dòng)狀況，以提高塔板傳質(zhì)效率，本文采用擬單相流CFD模型，模擬改進(jìn)塔板結(jié)構(gòu)來(lái)改善塔板上液體的不均勻流動(dòng)狀態(tài)。模擬是在直