微細泡塔盤流體力學的測定與傳質(zhì)性能的研究.pdf

1、塔設備是廣泛應用于煉油、化工等行業(yè)物質(zhì)分離的一種重要的氣液和液液傳質(zhì)設備。在痕量分離中，無論是對填料塔還是板式塔的開發(fā)，都存在結(jié)構復雜和生產(chǎn)成本高的缺點，所以研究者們開始尋找不使塔板效率降低同時又能使篩板結(jié)構簡單的方法。因在痕量分離過程中，氣泡直徑大小對塔板效率的高低起著決定性的作用，所以提高分離效率的有效方法是破除較大氣泡，強化表面更新和增大兩相接觸面積。其中破除大氣泡最簡單直接的方法是在篩板上鋪設一層篩網(wǎng)，即建立重整化微尺度篩板結(jié)構

2、?；谶@種結(jié)構，本文通過CFD模擬和實驗驗證的方法對整微板的結(jié)構和流體力學性能進行了系統(tǒng)的研究。
　　本文采用歐拉-歐拉雙流體模型構建了非穩(wěn)態(tài)三維塔板氣液流場，通過對氣含率和開孔率等分析得出其最佳結(jié)構:方形篩網(wǎng)的安裝高度為25 mm，開孔率為55.7％為最佳;且單層篩網(wǎng)更適用于工業(yè)推廣應用;采用CFD-PBM耦合模型對整微板進行模擬分析，得出大、小氣泡群在塔內(nèi)的分布規(guī)律，且整微板中氣泡平均直徑僅為篩板的12％;通過對比兩種塔板的模

3、擬結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)能夠使氣相分布變得更為均勻，還消除了所在位置上的大旋渦，規(guī)整了氣相流動方向，這些改變都是有利于傳質(zhì)的。
　　為了定量分析影響塔板效率的各參數(shù)，本文選用空氣-水系統(tǒng)進行篩板和整微板的流體力學實驗測定，并對氣泡特性進行了一系列的研究，實驗結(jié)果表明整微板的最優(yōu)結(jié)構是:篩網(wǎng)的安裝高度為25mm，孔徑為5目。并與篩板做了對比，結(jié)果表明:整微板的平均濕板壓降達到0.243kPa，比篩板高出44個百分點，導致能耗較大;整微板

4、的平均氣泡直徑為5.16mm，僅為篩板的15％，與模擬值基本吻合;整微板的氣含率較篩板平均高出3.28％;整微板中的壓力波動較為平穩(wěn)，且功率譜密度圖也反映了小氣泡能更好的保持其形態(tài)，破碎頻率遠遠低于篩板，對塔的操作狀態(tài)有較大程度的改善。
　　本文選取SO2的解吸實驗來分析篩板和整微板的傳質(zhì)效率。實驗結(jié)果表明:普通解吸時，同等條件下，整微板的解吸效率為86.85％，是篩板的1.87倍;痕量解吸時，整微板的解吸效率仍能保持在50％以上