大型CO2捕集塔內(nèi)氣液流動(dòng)特性模擬研究.pdf

1、百萬(wàn)噸燃煤電廠煙氣CO2捕集系統(tǒng)中填料塔直徑達(dá)到十米以上，其所引起的放大效應(yīng)易造成氣液相分布不均勻，從而導(dǎo)致塔效率降低、產(chǎn)品質(zhì)量下降、系統(tǒng)能耗增高。為了減少或者消除放大效應(yīng)，本文從提升入塔氣體分布技術(shù)和分析優(yōu)化填料內(nèi)部氣液相分布規(guī)律等角度開(kāi)展了填料塔內(nèi)氣液流動(dòng)特性模擬研究。
　　利用計(jì)算流體力學(xué)軟件FLUENT對(duì)雙列葉片式氣體分布器進(jìn)行流場(chǎng)模擬，以氣體不均勻度和壓降為評(píng)判準(zhǔn)則，從速度場(chǎng)、壓力場(chǎng)、湍動(dòng)能及湍動(dòng)耗散率分布場(chǎng)等角度進(jìn)行描

2、述分析。結(jié)果表明第一組葉片通道處和分布器遠(yuǎn)端部位氣流量相對(duì)較小，分布器中心平面及上下蓋板處存有一定數(shù)量的漩渦。經(jīng)過(guò)分布器后氣體大多沿塔壁向上流動(dòng)，不均勻度較大。因氣流摩擦和速度梯度的原因，氣流的壓降損失和湍流耗散主要集中在分布器的上下蓋板和擋板葉片處。
　　為了減小氣體不均勻度，改善雙列葉片式氣體分布器的分布性能，本文從其物理結(jié)構(gòu)的優(yōu)化著手，分別改變?nèi)~片數(shù)量N、葉片傾角α、葉片半徑R、葉片高度H等結(jié)構(gòu)尺寸。模擬結(jié)果顯示當(dāng)N=14、

3、α=12°、R=500mm、H=3500mm時(shí)分布器性能最佳。
　　為了探究填料表面氣液相分布規(guī)律，將規(guī)整填料簡(jiǎn)化為平板和波紋板兩種結(jié)構(gòu)形式，利用界面追蹤技術(shù)VOF方法研究了壁面結(jié)構(gòu)、波紋板傾角、液體速度及氣相等因素對(duì)降膜流動(dòng)穩(wěn)定性的影響。結(jié)果發(fā)現(xiàn)相對(duì)于平板而言，波紋板上的流動(dòng)液膜隨著波峰波谷的交替震蕩而易發(fā)生斷裂。液膜厚度隨流速的增大而增大，壁面剪切力隨流速的增大而減小。雖然在一定程度上增大流速可以強(qiáng)化傳質(zhì)，但對(duì)于尺寸較大的波紋