烴類混合物在規(guī)整填料內的直接接觸傳熱傳質過程研究.pdf

1、本文首先對直接接觸傳熱過程、直接接觸冷凝過程和降膜冷凝理論及研究進展進行了總結和介紹。對規(guī)整填料內氣—液兩相流動過程和傳熱傳質行為的研究進展進行了綜述，并簡介了連續(xù)熱力學方法及其研究進展。
　　針對的原油減壓塔換熱段波紋板規(guī)整填料的體積傳熱系數缺乏理論預測模型的現狀，本文分別建立了三個數學模型并結合了實驗研究。本文第二部分建立了減壓下氣液兩相烴類混合物在傾斜通道內直接接觸傳熱傳質過程的二維CFD模型。模型中提出了一種新的基于VOF

2、方法的傳熱傳質源項，源項采用“松弛因子×距離熱力學平衡的推動力”的形式，在氣—液相界面上構建了一個動態(tài)的氣液兩相接近熱力學平衡的“內邊界條件”。模型中的烴類混合物采用5個虛擬組分來描述。本文還對該模型進行了氣液進口邊界條件的參數學習。本文第三部分在第二部分所建模型的基礎上，建立了基于連續(xù)熱力學方法的氣液直接接觸傳熱傳質過程的二維CFD模型?；谶B續(xù)熱力學的汽液平衡關系、傳遞方程等已有理論，本文提出基于連續(xù)熱力學方法的氣液傳熱傳質源項形式

3、。本文還對該模型進行了氣液進口邊界條件的參數學習，模擬結果同第二章類似。
　　本文第四部分別對常、減壓下水-水蒸氣系統和柴油系統在規(guī)整填料內的直接接觸冷凝過程進行了實驗研究。實驗發(fā)現在常、減壓下，兩種系統中氣相冷凝速率均為在填料段下端第一盤填料內最高，在減壓操作下，這種趨勢更為明顯。當汽液溫差及噴淋密度均較大時，會發(fā)生劇烈的霧化現象從而使填料的局部體積傳熱系數下降。實驗得到的填料局部體積傳熱系數均比工業(yè)減壓塔中填料的全局體積傳熱系

4、數高一個數量級。
　　本文第五部分在第三部分所建模型的基礎上，建立了整盤及多盤波紋板規(guī)整填料內氣液直接接觸傳熱傳質過程的數學模型，并根據第四部分中柴油系統的實驗數據，對該模型進行了初步實驗驗證。模擬結果與實驗結果吻合較好。本文還根據原油減壓塔的現場數據，對減壓塔頂循段進行了模擬計算。模擬結果顯示，氣相中烴類混合物的冷凝過程主要發(fā)生在填料下方的四盤填料內，并且每盤填料的體積傳熱系數從填料下端向上依次降低。沿氣體流動方向，氣相中烴類混