精餾塔板氣液兩相流體力學和傳質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，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果與實驗數據進行了對比，發(fā)現(xiàn)混合相湍流CFD模型計算結

2、果與實驗結果能夠更好的吻合。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，計算結果和本文的實驗數據吻合較好，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聯(lián)。模擬得到的板上清液層高度與實驗結果吻合較好，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、點效率和傳質量的分布規(guī)律，發(fā)現(xiàn)泡沫層和氣錐是傳質發(fā)生的主要區(qū)域，傳質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，以提高塔板傳質效率，本文采用擬單相流CFD模型，模擬改進塔板結構來改善塔板上液體的不均勻流動狀態(tài)。模擬是在直