隔板精餾塔流場的計算流體力學(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)測定和計算機(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的微觀信息。近幾十年來，隨著計算機(jī)技術(shù)的迅猛發(fā)展，基于計算流體力學(xué)（ComputationalFluidDynamics,CFD）的計算機(jī)模擬日漸成為輔助設(shè)計的重要手段。CFD模擬簡潔方便，其結(jié)果不僅可以提供流場的微觀信息，而且可以直接應(yīng)用于實(shí)際生產(chǎn)。
　　為對隔板塔內(nèi)的流場進(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模型，使用商用流體力學(xué)軟件Fluent以水—空氣系統(tǒng)計算了常規(guī)精餾塔板在各工況下的流場，將模擬計算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)值進(jìn)行比對以驗(yàn)證模型的精確性。然后，使用驗(yàn)證過的數(shù)學(xué)模型對相同尺寸的隔板精餾塔的流場進(jìn)行了模擬計算，對計算出的流場進(jìn)行了分析，并將模擬所得常規(guī)精餾塔流場和隔板精餾塔流場進(jìn)行了對比。
　　模擬計算結(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模型有足夠高的精確性。此外，本文通過模擬計算了