尿素合成塔氣液兩相流的CFD模擬.pdf

1、尿素合成塔氣液兩相流的CFD模擬重慶大學碩士學位論文（學術學位）學生姓名：朱新指導教師：魏順安副教授專業(yè)：化學工程與技術學科門類：工學重慶大學化學化工學院二O一五年四月重慶大學碩士學位論文中文摘要I摘要尿素合成塔是一種高溫高壓操作、氣液兩相共存、內(nèi)置塔盤的塔式反應器，是整個尿素生產(chǎn)過程中的關鍵設備。為了強化反應效果，其內(nèi)置塔盤在生產(chǎn)實踐中被不斷改進，出現(xiàn)了許多類型的塔盤。因為缺乏實驗數(shù)據(jù)，對尿素合成塔內(nèi)的氣液兩相流場進行基于計算流體力學

2、(CFD)的模擬計算及分析，將在塔盤的改進、設計及操作中具有重要的理論指導意義。本文以計算流體力學(CFD)軟件Fluent為平臺，對尿素合成塔內(nèi)的氣液物流，在經(jīng)過不同類型塔盤之后的兩相流狀態(tài)進行數(shù)值模擬分析。為此，將尿素合成塔相鄰兩塔板之間的反應空間可看作一個鼓泡段，氣液兩相以并流的方式經(jīng)過塔盤進入鼓泡段。每個鼓泡段內(nèi)的經(jīng)過了反應平衡、物料平衡和氣液平衡計算之后的物料數(shù)據(jù)，由其它計算軟件提供，因此本計算中忽略鼓泡段內(nèi)的化學反應。在CF

3、D模擬中，選擇EulerEuler雙流體多相流模型，采用Realizablekε湍流模型，對安裝有平篩板和波形塔盤的尿素合成塔氣液兩相非定常流動分別進行了二維模擬，并采用群體平衡模型（PBM）對兩種塔板的氣泡大小分布規(guī)律進行了數(shù)值模擬?？疾炝嗽诓煌谋碛^氣速下，合成塔內(nèi)平均氣含率的變化規(guī)律；又設定10組不同的氣泡尺寸，研究氣泡經(jīng)過不同的多孔塔板后的變化及其在塔內(nèi)的分布情況。結果表明：隨著空塔氣速的增大，鼓泡塔內(nèi)的氣含率與空塔氣速近似成線