旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)流體流動(dòng)與傳質(zhì)的三維CFD模擬.pdf

1、旋轉(zhuǎn)填充床是一種利用高速旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力來增加氣液間的有效接觸的新型傳質(zhì)設(shè)備，目前在納米材料合成、有機(jī)物脫揮、油田注水脫氧等方面已得到應(yīng)用。探索旋轉(zhuǎn)填充床內(nèi)流體流動(dòng)與傳質(zhì)特征對(duì)于其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及優(yōu)化有重要的影響，進(jìn)而使旋轉(zhuǎn)填充床在工業(yè)上的應(yīng)用越來越廣泛。因此，本文采用實(shí)驗(yàn)與模擬相結(jié)合的手段，一方面利用實(shí)驗(yàn)手段總結(jié)旋轉(zhuǎn)填充床流體流動(dòng)與傳質(zhì)的規(guī)律，另一方面利用CFD模擬軟件可獲得設(shè)備內(nèi)流動(dòng)特征與傳質(zhì)性能，揭示過程機(jī)制，且更省時(shí)省力。
　　本

2、文采用水-氮?dú)怏w系分別研究了兩種類型填料（聚四氟乙烯散堆球填料和絲網(wǎng)填料）旋轉(zhuǎn)填充床的干濕壓降特性，并采用氮?dú)饨馕械难鮼砜疾烨蝾w粒旋轉(zhuǎn)床的傳質(zhì)性能。在此基礎(chǔ)上，建立了超重力旋轉(zhuǎn)填充床氣液流動(dòng)與傳質(zhì)過程的三維CFD模型，考察了氣量、轉(zhuǎn)速等操作條件的壓降、持液量及傳質(zhì)性能的影響規(guī)律，主要研究成果如下:
　　1、球填料與絲網(wǎng)填料的壓降實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:兩種填料的干床壓降隨氣量、轉(zhuǎn)速的增加而增大;在氣液比16-125的條件下測量兩種填料的

3、濕床壓降，發(fā)現(xiàn)氣量對(duì)濕床壓降影響最為顯著，但受液量影響較小，濕床壓降略高于干床壓降;球填料的干床壓降大于絲網(wǎng)填料的，而濕床壓降絲網(wǎng)填料大于球顆粒填料。
　　2、球填料的傳質(zhì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:在氣液比2-14的條件下，水中氧的解吸率最高可達(dá)到95％，當(dāng)氣量、液量以及轉(zhuǎn)速增大，解吸率上升;傳質(zhì)系數(shù)隨各操作條件的增大也在不斷升高，且變化范圍在0.10-0.40之間，但氣量對(duì)傳質(zhì)系數(shù)的影響較小。
　　3、采用多孔介質(zhì)模型與建立的真實(shí)球顆

4、粒模型對(duì)氣相流動(dòng)特性模擬研究發(fā)現(xiàn)，在低轉(zhuǎn)速、低氣量下，Standard k-ε湍流模型計(jì)算的模擬值與實(shí)驗(yàn)結(jié)果誤差在±20％以內(nèi)，在低轉(zhuǎn)速、高氣量或者高轉(zhuǎn)速、高低氣量下，Realizable k-ε湍流模型計(jì)算的模擬值與實(shí)驗(yàn)值的誤差在±20％以內(nèi);模擬結(jié)果為選擇合適的湍流模型提供依據(jù)，同時(shí)證明了模型的正確性，為氣液兩相流動(dòng)奠定基礎(chǔ)。
　　4、建立了氣液兩相逆流流動(dòng)旋轉(zhuǎn)填充床的三維模型，采用歐拉-歐拉模型對(duì)氣液流動(dòng)與氣液傳質(zhì)進(jìn)行模擬，