槽式液體分布器孔口流動(dòng)特性的研究.pdf

1、 槽式液體分布器孔口流動(dòng)特性的研究 槽式液體分布器孔口流動(dòng)特性的研究 Investigation of Outflow through Orifices of Trough-type Liquid Distributor 一級(jí)學(xué)科：化學(xué)工程與技術(shù) 學(xué)科專業(yè)：化學(xué)工程 研 究 生：于洪鋒 指導(dǎo)教師：李鑫鋼教授 天津大學(xué)化工學(xué)院 二零一一年十二月 摘 要 液體分布器可以為填料提供均勻的液體分布，進(jìn)而提高填料塔的分離效率。所以，液體分布器是

2、填料塔內(nèi)極為關(guān)鍵的部件。因此，在本文中，借助實(shí)驗(yàn)和計(jì)算流體力學(xué)兩種方法，對(duì)槽式液體分布器的孔口出流特性進(jìn)行研究。 本文首先對(duì)液體分布器的單孔流動(dòng)進(jìn)行實(shí)驗(yàn)研究。 研究結(jié)果表明， 孔板厚度一定時(shí)，孔流系數(shù)的值隨著孔口直徑的增加逐漸減少。當(dāng)孔口直徑比較小時(shí)，孔流系數(shù)的值隨孔徑增加變化比較劇烈； 而當(dāng)孔口直徑比較大時(shí)， 尤其是孔口直徑大于 10mm 后，孔流系數(shù)的值隨孔徑增加變化趨于平緩。當(dāng)孔口直徑相同時(shí)，孔流系數(shù)在一定液位高度范圍內(nèi)隨著孔板厚

3、度的增加而增大。 依照板厚孔徑比的不同，可以把孔口分成厚壁孔和薄壁孔，兩種孔口的孔流系數(shù)變化規(guī)律有所不同。研究結(jié)果還表明，在其它條件相同時(shí)，沖孔的孔流系數(shù)要大于鉆孔的孔流系數(shù)，當(dāng)孔口直徑比較小時(shí)， 沖孔的孔流系數(shù)與鉆孔的孔流系數(shù)差距比較大， 隨著孔口直徑的增加， 兩者之間的差距逐漸縮小。 由于孔口位置對(duì)孔流系數(shù)基本沒有影響，因此側(cè)開孔的孔板經(jīng)實(shí)驗(yàn)研究而歸納得到的關(guān)于孔流系數(shù)與孔口尺寸和加工方式的變化規(guī)律，也適用于底開孔的孔口。 接下來，

4、 本文利用高湍流雷諾數(shù) CFD 模型和低湍流雷諾數(shù) CFD 模型分別對(duì)孔徑 4mm 板厚 2mm 和孔徑 8mm 板厚 2mm 的孔口的孔流系數(shù)進(jìn)行計(jì)算。計(jì)算結(jié)果表明， 高湍流雷諾數(shù) CFD 模型的模擬值比低湍流雷諾數(shù) CFD 模型的模擬值更接近實(shí)驗(yàn)值，因此，高湍流雷諾數(shù) CFD 模型更適合計(jì)算孔徑較小時(shí)孔口的孔流系數(shù)。而對(duì)于孔壁網(wǎng)格加密的低湍流雷諾數(shù) CFD 模型，由于其在預(yù)測(cè)分離流方面的優(yōu)勢(shì)，因此應(yīng)用于計(jì)算孔徑較大的孔口的孔流系數(shù)。

5、 本文還對(duì)槽式液體分布器中槽內(nèi)流動(dòng)對(duì)孔口流動(dòng)的影響進(jìn)行研究。 在對(duì)槽內(nèi)橫向流動(dòng)如何影響孔口出流的研究中， 本文首次提出了孔前流動(dòng)區(qū)繞流的概念來解釋槽內(nèi)橫向流動(dòng)對(duì)孔口出流的影響， 并在此基礎(chǔ)上， 對(duì)不同液位下槽內(nèi)橫向流速與孔流系數(shù)的關(guān)系進(jìn)行了研究。 在對(duì)進(jìn)口處縱向流動(dòng)如何影響孔口出流的研究中， 依然運(yùn)用孔前流動(dòng)區(qū)繞流的概念以及進(jìn)口縱向流動(dòng)的特性來研究和解釋進(jìn)口處縱向流速與孔流系數(shù)的關(guān)系。 基于以上的分析， 本文提出了兩種槽式液體分布器的結(jié)