多層槳攪拌槽內(nèi)的氣液傳質(zhì)模擬研究.pdf

1、氣液攪拌反應(yīng)器廣泛的應(yīng)用于化工中的各個(gè)領(lǐng)域，而氣液傳質(zhì)是許多工藝過(guò)程中的關(guān)鍵控制因素，密切關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量與產(chǎn)量。而近年來(lái)，隨著氣液攪拌反應(yīng)器逐漸向大型化發(fā)展，其配備的攪拌槳越來(lái)越多的使用多層槳的結(jié)構(gòu)，因?yàn)槎鄬訕氖褂糜欣跀嚢杵鬏斎氲哪芰吭诜磻?yīng)器內(nèi)部按需分配，并且可以按照具體要求而使用不同功能的組合形式，來(lái)實(shí)現(xiàn)有利于實(shí)際過(guò)程的流體循環(huán)。隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)與計(jì)算流體力學(xué)(CFD，Computational Fluid Dynamics)的發(fā)

2、展，利用計(jì)算機(jī)對(duì)反應(yīng)器內(nèi)氣液相互作用進(jìn)行模擬計(jì)算正成為氣液攪拌反應(yīng)器科學(xué)合理放大的一種高效手段，可以脫離實(shí)際實(shí)驗(yàn)而對(duì)實(shí)際工業(yè)過(guò)程進(jìn)行估測(cè)。
　　本文采用CFD數(shù)值模擬的手段，使用CFX軟件對(duì)于配有三層組合攪拌槳(底槳為HEDT,上兩層槳為WHU)的氣液攪拌反應(yīng)器進(jìn)行模擬。模擬中分別以水與空氣作為液相和氣相，重點(diǎn)考察了不同的模擬計(jì)算方案與不同的傳質(zhì)模型相結(jié)合的情況，研究了單位質(zhì)量功、總體氣含率與容積傳質(zhì)系數(shù)之間的關(guān)系，并與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行

3、對(duì)比，探索影響反應(yīng)器內(nèi)傳質(zhì)性能的因素，并以此歸納出最優(yōu)的模擬計(jì)算方法并對(duì)這些方法做出比較與評(píng)價(jià)。
　　對(duì)于單位質(zhì)量功，不同的模擬方案與實(shí)驗(yàn)值對(duì)比的平均誤差在2.5％左右;而對(duì)于總體氣含率的計(jì)算結(jié)果有一定的偏差，平均誤差在14％左右，容積傳質(zhì)系數(shù)的平均誤差則在12％左右。模擬計(jì)算的相對(duì)誤差在可接受的范圍之內(nèi)，可以為工業(yè)放大提供一定的參考。
　　在氣液攪拌反應(yīng)器中，輸入功率較大、氣液相互作用強(qiáng)烈的區(qū)域，對(duì)于氣液相界面積及傳質(zhì)系數(shù)

4、都有著增強(qiáng)的作用，因而具有較大的容積傳質(zhì)系數(shù)。
　　研究中采用了四種模擬計(jì)算方案與四種傳質(zhì)模型相互結(jié)合來(lái)進(jìn)行研究，從中歸納出了四種最優(yōu)的組合計(jì)算方法。四種方法各有優(yōu)劣，具有不同的適用方位:采用低精度的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型與小渦模型的計(jì)算方法有著不錯(cuò)的準(zhǔn)確度且計(jì)算簡(jiǎn)單，但在局部量的分布預(yù)測(cè)時(shí)存在一定的問(wèn)題;采用高精度的標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型與速度滑移模型的計(jì)算方法對(duì)于容積傳質(zhì)系數(shù)的計(jì)算準(zhǔn)確度最高但是計(jì)算其它的參數(shù)時(shí)偏差較大;采用RNG k-ε模型