隔板精餾塔流場(chǎng)的計(jì)算流體力學(xué)模擬.pdf

1、精餾是化工生產(chǎn)中一項(xiàng)能耗很高的單元操作，據(jù)統(tǒng)計(jì)資料顯示，其能耗占到石化行業(yè)生產(chǎn)總能耗的一半左右。近年來能源價(jià)格持續(xù)走高，因此精餾過程的節(jié)能研究有著十分重要的意義。隔板塔（DividingWallColumns，DWC）是近年來這方面研究的熱點(diǎn)，相較于傳統(tǒng)的兩簡單塔分離序列，隔板塔可使生產(chǎn)能耗和設(shè)備投資均降低約30％。隔板塔的水力學(xué)研究尚不充分。精餾塔水力學(xué)性能研究有兩種常用方法：實(shí)驗(yàn)測(cè)定和計(jì)算機(jī)模擬。塔板的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果準(zhǔn)確可靠，但是

2、投入較大，且難于提供塔板流場(chǎng)的微觀信息。近幾十年來，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于計(jì)算流體力學(xué)（ComputationalFluidDynamics,CFD）的計(jì)算機(jī)模擬日漸成為輔助設(shè)計(jì)的重要手段。CFD模擬簡潔方便，其結(jié)果不僅可以提供流場(chǎng)的微觀信息，而且可以直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
　　為對(duì)隔板塔內(nèi)的流場(chǎng)進(jìn)行研究，比較隔板塔與常規(guī)精餾塔在水力學(xué)性能上的異常，本文展開了相關(guān)研究工作。本文使用歐拉方法建立了精餾塔板上考慮氣相分布不均勻性

3、的三維氣液兩相流動(dòng)模型，使用商用流體力學(xué)軟件Fluent以水—空氣系統(tǒng)計(jì)算了常規(guī)精餾塔板在各工況下的流場(chǎng)，將模擬計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比對(duì)以驗(yàn)證模型的精確性。然后，使用驗(yàn)證過的數(shù)學(xué)模型對(duì)相同尺寸的隔板精餾塔的流場(chǎng)進(jìn)行了模擬計(jì)算，對(duì)計(jì)算出的流場(chǎng)進(jìn)行了分析，并將模擬所得常規(guī)精餾塔流場(chǎng)和隔板精餾塔流場(chǎng)進(jìn)行了對(duì)比。
　　模擬計(jì)算結(jié)果表明：本文建立的精餾塔板上考慮氣相分布不均勻性的三維氣液兩相流動(dòng)模型有足夠高的精確性。此外，本文通過模擬計(jì)算了