填料塔內(nèi)兩相流動(dòng)與相界面?zhèn)髻|(zhì)的數(shù)值模擬研究.pdf

1、早期關(guān)于填料塔內(nèi)多相流流動(dòng)的研究多是通過(guò)實(shí)驗(yàn)來(lái)實(shí)現(xiàn)的,但是實(shí)驗(yàn)室規(guī)模小,研究結(jié)果在實(shí)際工程中放大效應(yīng)嚴(yán)重。相比實(shí)驗(yàn)方法,CFD方法不僅投入少,且能很好地重現(xiàn)各種工況下真實(shí)的物理模型。因此用CFD方法研究規(guī)整填料塔內(nèi)兩相流的流動(dòng)特性成為填料塔研究的新趨勢(shì)。
　　基于COMSOL Multiphysics4.1的兩相流模塊,對(duì)宏觀尺度的兩相流運(yùn)動(dòng)進(jìn)行數(shù)值模擬計(jì)算,并利用相場(chǎng)方法研究在周期性邊界條件下,單元填料表面氣液兩相流的流動(dòng)特性以

2、及相互作用,進(jìn)而闡述兩相流流動(dòng)的流體力學(xué)理論。氣液兩相相互制約,相互影響,相界面隨時(shí)間動(dòng)態(tài)變化,是一個(gè)非常復(fù)雜的過(guò)程。分析計(jì)算結(jié)果得出,液相在自身重力的作用下沿著填料自上而下流動(dòng)。氣相在壓差DP的作用下從塔底逆向流向塔頂,且存在明顯的氣液界面,界面隨著時(shí)間以波動(dòng)的形式發(fā)生變化。首先,流體的速度會(huì)因?yàn)閴翰畹母淖兌兓?氣流速度隨著壓差DP的增大而增大;而液相的速度隨著壓差DP的增大而減小;其次,兩相流體在填料內(nèi)的體積分布也是隨著壓差DP的

3、變化而改變。單元填料內(nèi)壓差DP在1Pa~10Pa間,液相在填料內(nèi)的體積分布不發(fā)生變化,屬于恒液區(qū);壓差DP在10Pa~20Pa間,液相的體積不斷減小,這一區(qū)域?qū)儆谳d液區(qū);當(dāng)壓差DP>30Pa時(shí),液相在單元填料內(nèi)的體積分?jǐn)?shù)迅速增大,幾乎充滿整個(gè)填料層,且此時(shí)氣液兩相發(fā)生混合,界面不明顯。
　　此外,本文研究油相吸收油霧的過(guò)程,傳遞采用“相似相容”的原理,只要兩相能充分接觸,就能實(shí)現(xiàn)傳質(zhì)作用,而不考慮兩相吸收平衡的影響,因此傳質(zhì)阻力主