翅片導(dǎo)流板填料在旋轉(zhuǎn)床中的流體力學(xué)模擬與精餾性能研究.pdf

1、精餾是一種利用回流手段使具有不同揮發(fā)度的液體混合物得到高純度分離的多級蒸餾方法，廣泛用于石化、輕工、食品、冶金等部門工業(yè)上，是化工分離工程工業(yè)中最重要的組成部分，其能耗占化工過程工業(yè)消耗總量的40％以上。隨著全球范圍能源的危機和環(huán)保需求的高漲，具有高分離效率，低能耗以及較小空間占用等特性的超重力精餾技術(shù)已經(jīng)成為世界性的科研熱點。
　　論文對國內(nèi)外超重力精餾技術(shù)和超重力精餾用填料的發(fā)展現(xiàn)狀進行了闡述，提出了充分利用填料床層空間，能有

2、效改善氣液均勻分布的翅片導(dǎo)流板填料進行流體力學(xué)性能模擬與精餾性能研究。
　　在流體力學(xué)性能模擬方面，論文使用多物理場耦合有限元軟件建立了翅片導(dǎo)流板填料的二維軸對稱模型，并模擬了旋轉(zhuǎn)速度、液相負(fù)荷和氣相負(fù)荷對液體速度分布和氣相壓降影響規(guī)律；應(yīng)用甲醇/水體系為物系進行了翅片導(dǎo)流板填料超重力精餾實驗，整塔最大氣相壓降僅為1.091kPa，其單板氣相壓降約為37.87Pa-69.32Pa；實驗結(jié)果與模擬值進行了對比，實驗值與模擬值吻合較好

3、，其偏差范圍為14.46%-37.5%。
　　在精餾傳質(zhì)性能研究方面，論文以甲醇/水和乙醇/水為研究物系。首先，通過測定293.15K時甲醇/水和乙醇/水體系的比重-質(zhì)量分?jǐn)?shù)關(guān)聯(lián)式，簡化了產(chǎn)品和原料的檢測手段；其次，通過對比多種常用理論塔板數(shù)計算方法，選擇了基于MATLAB的理論塔板數(shù)逐板圖解法；第三，在超重力因子(20.9024-130.6397)、回流比(1.5-4)、原料液流量(25L/h-50L/h)和原料液濃度(15%-

4、45%)的操作條件下，考察了超重力因子、回流比、原料液流量和原料液濃度對于旋轉(zhuǎn)床的理論塔板數(shù)(NTP)和塔頂產(chǎn)品質(zhì)量濃度xD的影響。結(jié)果顯示：NTP和xD均隨超重力因子的增大先升增加后減少，甲醇/水體系的拐點在83.6094，乙醇/水體系的拐點在105.8182。NTP均隨回流比的增大先減少后增加，甲醇/水體系的最優(yōu)點在2.5，乙醇/水體系的最優(yōu)點在2；xD均隨回流比的增大而增大。NTP和xD均隨原料液流量的增大先增加后略有下降，甲醇/

5、水體系的最優(yōu)點在35L/h，乙醇/水體系的最優(yōu)點在40L/h。NTP和xD均隨原料濃度的增大而增加。第四，應(yīng)用MATLAB對實驗數(shù)據(jù)進行了顯著性檢驗，超重力因子和回流比對于精餾傳質(zhì)性能的影響最為顯著。第五，對本工藝與其它兩種工藝的傳質(zhì)性能進行了比較，其結(jié)果顯示，使用翅片導(dǎo)流板填料的最佳轉(zhuǎn)速在三者中最低，為700-800rpm，最優(yōu)NTP在三者中最高，為59.4283，最優(yōu)理論等板高度在三者中最低，為6.73mm，顯示其具有良好的精餾傳質(zhì)