大口徑復(fù)合式氣體分布器流場CFD模擬和實驗研究.pdf

1、復(fù)合式氣體分布器由雙切向環(huán)流式氣體分布器和雙列葉片式氣體分布器組合而成,是一種應(yīng)用于大入口直徑的大型塔設(shè)備上的氣體分布裝置,其性能優(yōu)劣對塔器的分離效率和產(chǎn)品質(zhì)量有重大影響。本文以應(yīng)用于焦?fàn)t氣CO2吸收塔氣體進(jìn)口,塔徑為6200mm,入口直徑為3000mm的復(fù)合式氣體分布器為研究對象,采用了實驗與計算流體力學(xué)模擬相結(jié)合的研究方法,對流經(jīng)復(fù)合式氣體分布器的氣相流場進(jìn)行了較系統(tǒng)和深入的研究。為大直徑大口徑氣體分布器的設(shè)計提供必要的實驗數(shù)據(jù),以

2、及影響分布性能的主要參數(shù)。
　　 表征氣體分布器分布性能的指標(biāo)有分布器壓降ΔP、分布不均勻度Mf以及不同截面上的平均壓力、速度、湍動能、湍動能耗散率等。本文中主要針對壓降和不均勻度兩個指標(biāo),就導(dǎo)流葉片數(shù)量Nv、折流板數(shù)Nb、環(huán)板寬度w和氣體入口內(nèi)外分流比μio等四個主要參數(shù)對分布性能的影響,進(jìn)行了定量研究分析。結(jié)果表明,在本文所選塔徑和入口直徑參數(shù)下:導(dǎo)流葉片數(shù)量Nv對分布性能影響甚微,且無明顯規(guī)律；折流板數(shù)Nb增加,壓降變化很

3、小,不均勻度先減小后增大,但變化幅度很?。画h(huán)板寬度w增大,壓降和不均勻度均先減小后增大,w=500mm時分布性能最好；氣體入口內(nèi)外分流比μio。增大,壓降逐漸減小,不均勻度先減小后增大,μio=4時分布性能最好。
　　 另外,針對影響復(fù)合式氣體分布器性能的因素對其進(jìn)行了結(jié)構(gòu)改進(jìn),包括改變內(nèi)分布器上蓋板位置、改變外分布器環(huán)板位置、環(huán)板上開均布圓孔、環(huán)板上開環(huán)形孔、直接去除環(huán)板、去除環(huán)板且翻轉(zhuǎn)折流板、內(nèi)筒前部開條形孔、內(nèi)筒后部開條形

4、孔、蓋板上開三角形孔、增設(shè)內(nèi)折流板和增設(shè)翻轉(zhuǎn)的內(nèi)折流板等,共十一種嘗試。結(jié)果發(fā)現(xiàn),環(huán)板下移、環(huán)板開孔或直接去除環(huán)板的結(jié)構(gòu)變化,會使分布性能有較大的改善；蓋板下移、蓋板開孔和內(nèi)筒前部開孔,則只能使分布性能略有好轉(zhuǎn)；而其余內(nèi)筒后部開孔和增設(shè)內(nèi)折流板的形式,反而會使得分布性能惡化。
　　 為驗證模型與軟件的可靠性,本文中對裝有復(fù)合式氣體分布器的實驗塔內(nèi)的氣相流場進(jìn)行了實驗測定,并與相同條件下的模擬結(jié)果進(jìn)行了對比,兩者吻合較好。從而驗證