新型塔的開發(fā)及計(jì)算流體力學(xué)與傳質(zhì)研究.pdf

1、在分離設(shè)備中,板式塔由于其造價(jià)較低,在高粘度,高壓力等惡劣的工況下都能得到廣泛的應(yīng)用,因此有著較大的優(yōu)勢(shì).但在冷卻、增濕、吸收、高壓精餾等大液氣比的工況條件下,若用傳統(tǒng)的板式塔,必然要極大地增大降液管的面積,在塔截面積不變的條件下必然會(huì)使傳質(zhì)面積減少,從而使塔板的效率降低,塔的處理能力降低,為了有效的解決此類工況下的傳統(tǒng)塔設(shè)備的不足,天津市新天進(jìn)科技開發(fā)有限公司發(fā)明了一種新型氣體折流塔板.自行設(shè)計(jì)了實(shí)驗(yàn)裝置對(duì)該塔板的流體力學(xué)和傳質(zhì)情況進(jìn)

2、行了研究,我們得到,此種塔板的霧沫夾帶率最大只有0.06％,遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)塔板要求霧沫夾帶率小于10％的上限,因此塔板操作彈性比較大;在相同氣液流動(dòng)參數(shù)條件下,此塔板的壓降遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于傳統(tǒng)塔板,如果根據(jù)操作需要,即使在折流塔板內(nèi)加一定數(shù)目擋板,其壓降也遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)塔板,這使得此種塔板在高液氣比下,具有傳統(tǒng)塔板無可比擬的優(yōu)點(diǎn);運(yùn)用空氣增濕的方法對(duì)氣體折流塔板進(jìn)行了傳質(zhì)實(shí)驗(yàn),實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,此塔板的傳質(zhì)效率隨著空塔氣速的增加下降,隨著噴林密度的增加而

3、降低,隨著堰高增加傳質(zhì)效率逐漸變小,在塔板間加擋板的傳質(zhì)效率明顯高于不加擋板的傳質(zhì)效率,并且擋板的開空率60％的傳質(zhì)效果要好于開空率40％的,并且在氣液比小于10的條件下,折流塔板的傳質(zhì)效率明顯高于篩板,而在氣液比大于19情況正好相反.建立了以RNG K一ε模型為基礎(chǔ)的三維擬單相流模型,該模型與其它研究者所建立的模型的最大進(jìn)步是,前人在塔板流場(chǎng)的計(jì)算中沒有考慮傳質(zhì)的影響,并且在傳質(zhì)過程中沒有也沒有考慮傳熱對(duì)傳質(zhì)產(chǎn)生的影響,實(shí)際上在傳質(zhì)過

4、程中,拋開傳熱來計(jì)算和研究傳質(zhì)是不準(zhǔn)確的,因?yàn)樵趥髻|(zhì)過程中伴隨著傳熱,并且傳熱和傳質(zhì)是互相影響、互相制約的,該文所建立的傳熱與傳質(zhì)模型,把傳熱和傳質(zhì)進(jìn)行了有效的藕合.首次在CFD塔板計(jì)算過程中提出了傳熱和傳質(zhì)相互作用的模型.該文采用有限體積法及計(jì)算流體力學(xué)軟件"FLUENT6.0"對(duì)氣相在氣體折流塔內(nèi)的流場(chǎng)和傳熱傳質(zhì)過程進(jìn)行了計(jì)算,與實(shí)驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比有力地說明了我們的模型是正確.該文通過穩(wěn)定性分析得到了無限大平板間作二維層流流動(dòng)一維傳質(zhì)的