新型固定閥塔板流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)研究及數(shù)值模擬.pdf

1、板式塔，是石油化工行業(yè)中一種重要的氣液傳質(zhì)設(shè)備，其中的固定閥塔板，以其壓降小和抗堵塞等性能得到了廣泛的應(yīng)用。本文在現(xiàn)有塔板研究的基礎(chǔ)上，以提高單位閥孔投影面積下的潤濕周邊長、增加氣液接觸面積為目的，提出了一種新型的十字正交型固閥塔板。同時，從流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)及計(jì)算流體力學(xué)（CFD）兩方面入手，對十字正交型固閥塔板的性能及板上流場進(jìn)行了分析。
　　流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)在直徑為1200mm的不銹鋼塔器內(nèi)、采用空氣—水物系于常溫常壓下完成。通過改變

2、操作參數(shù)（液流強(qiáng)度和空塔氣速）及設(shè)備結(jié)構(gòu)參數(shù)（出口堰高、固閥排布方向及塔板開孔率）來測試塔板的流體力學(xué)性能，其中包括塔板壓降、霧沫夾帶量、塔板漏液及板上清液層高度。同時，通過對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合，得到了相應(yīng)的關(guān)聯(lián)計(jì)算式。
　　為了進(jìn)一步分析新型固閥板上方的流場分布，本文借助于計(jì)算流體力學(xué)軟件分別在單相氣流和氣液兩相流的情況下進(jìn)行了流體模擬計(jì)算。
　　單相氣流模擬中分別采用了三種不同的湍流方程（Realizablek-e、stan

3、dardk-e和RNGk-e），通過對比干板壓降的計(jì)算結(jié)果與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，以驗(yàn)證CFD模型的正確性；同時，在考慮收斂速度的前提下，探討各湍流方程下的收斂情況，結(jié)果表明Realizablek-e模型具有更好的準(zhǔn)確性和更低的計(jì)算成本。此外，根據(jù)模擬結(jié)果，本文詳細(xì)分析了固閥塔板上方的氣相流場分布，并通過改變固閥間距和加開導(dǎo)向孔對固閥進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化。
　　氣液兩相流模擬以雙歐拉模型為基礎(chǔ)，采用混合相Realizablek-e湍流方程，利用氣相