烴類混合物在規(guī)整填料內(nèi)的直接接觸傳熱傳質(zhì)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(jìn)展進(jìn)行了總結(jié)和介紹。對規(guī)整填料內(nèi)氣—液兩相流動(dòng)過程和傳熱傳質(zhì)行為的研究進(jìn)展進(jìn)行了綜述，并簡介了連續(xù)熱力學(xué)方法及其研究進(jìn)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(shù)缺乏理論預(yù)測模型的現(xiàn)狀，本文分別建立了三個(gè)數(shù)學(xué)模型并結(jié)合了實(shí)驗(yàn)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(nèi)直接接觸傳熱傳質(zhì)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(zhì)源項(xiàng)，源項(xiàng)采用“松弛因子×距離熱力學(xué)平衡的推動(dòng)力”的形式，在氣—液相界面上構(gòu)建了一個(gè)動(dòng)態(tài)的氣液兩相接近熱力學(xué)平衡的“內(nèi)邊界條件”。模型中的烴類混合物采用5個(gè)虛擬組分來描述。本文還對該模型進(jìn)行了氣液進(jìn)口邊界條件的參數(shù)學(xué)習(xí)。本文第三部分在第二部分所建模型的基礎(chǔ)上，建立了基于連續(xù)熱力學(xué)方法的氣液直接接觸傳熱傳質(zhì)過程的二維CFD模型?；谶B續(xù)熱力學(xué)的汽液平衡關(guān)系、傳遞方程等已有理論，本文提出基于連續(xù)熱力學(xué)方法的氣液傳熱傳質(zhì)源項(xiàng)形式

3、。本文還對該模型進(jìn)行了氣液進(jìn)口邊界條件的參數(shù)學(xué)習(xí)，模擬結(jié)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(tǒng)和柴油系統(tǒng)在規(guī)整填料內(nèi)的直接接觸冷凝過程進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究。實(shí)驗(yàn)發(fā)現(xiàn)在常、減壓下，兩種系統(tǒng)中氣相冷凝速率均為在填料段下端第一盤填料內(nèi)最高，在減壓操作下，這種趨勢更為明顯。當(dāng)汽液溫差及噴淋密度均較大時(shí)，會(huì)發(fā)生劇烈的霧化現(xiàn)象從而使填料的局部體積傳熱系數(shù)下降。實(shí)驗(yàn)得到的填料局部體積傳熱系數(shù)均比工業(yè)減壓塔中填料的全局體積傳熱系

4、數(shù)高一個(gè)數(shù)量級。
　　本文第五部分在第三部分所建模型的基礎(chǔ)上，建立了整盤及多盤波紋板規(guī)整填料內(nèi)氣液直接接觸傳熱傳質(zhì)過程的數(shù)學(xué)模型，并根據(jù)第四部分中柴油系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，對該模型進(jìn)行了初步實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。模擬結(jié)果與實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好。本文還根據(jù)原油減壓塔的現(xiàn)場數(shù)據(jù)，對減壓塔頂循段進(jìn)行了模擬計(jì)算。模擬結(jié)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(nèi)，并且每盤填料的體積傳熱系數(shù)從填料下端向上依次降低。沿氣體流動(dòng)方向，氣相中烴類混