精餾塔板氣液兩相流體力學(xué)和傳質(zhì)CFD模擬與新塔板的開發(fā).pdf

1、本文以雙歐拉兩相流模型為基礎(chǔ)，建立了三維精餾塔板氣液兩相流場和濃度場的CFD模型。模型中考慮了相含率對湍流狀態(tài)的影響，使用改進的混合相k-ε湍流模型來描述氣液兩相湍流流動，其中相間動量和質(zhì)量傳遞源相分別采用Krishna和Higbie的計算方法。 為了證明混合相湍流模型的優(yōu)越性，在直徑為1.2m的工業(yè)級篩孔塔板上，模擬計算了氣液兩相流場，將混合相湍流模型和單相湍流模型的計算結(jié)果與實驗數(shù)據(jù)進行了對比，發(fā)現(xiàn)混合相湍流CFD模型計算結(jié)

2、果與實驗結(jié)果能夠更好的吻合。為了進一步考察所建模型的適用性，本文在0.5×0.5m的矩形篩孔塔板上，模擬了包括漏液、正常和霧沫夾帶等全范圍操作狀態(tài)下氣液兩相流場，計算結(jié)果和本文的實驗數(shù)據(jù)吻合較好，表明了所建模型不受操作狀態(tài)的限制，可以模擬全范圍操作狀態(tài)下塔板氣液兩相流場。另外，本文還對F1浮閥塔板氣液兩相流場進行了CFD模擬，模型中的平均體積相含率由本文實驗進行關(guān)聯(lián)。模擬得到的板上清液層高度與實驗結(jié)果吻合較好，證明了模型對不同形式塔板的

3、兩相流場具有很好的適用性。 利用本文提出的流動與組分傳遞相耦合的氣液兩相CFD模型，對直徑1.2m工業(yè)級篩孔塔板氣液兩相濃度場進行了模擬計算，研究了塔板上氣液兩相濃度場、點效率和傳質(zhì)量的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)泡沫層和氣錐是傳質(zhì)發(fā)生的主要區(qū)域，傳質(zhì)面積和板上液流狀況是影響塔板效率的主要因素。 為了改善傳統(tǒng)塔板上液體流動狀況，以提高塔板傳質(zhì)效率，本文采用擬單相流CFD模型，模擬改進塔板結(jié)構(gòu)來改善塔板上液體的不均勻流動狀態(tài)。模擬是在直