列管內(nèi)構(gòu)件對鼓泡塔流動發(fā)展的影響研究.pdf

1、鼓泡塔反應(yīng)器因其具有良好的傳熱傳質(zhì)性能、操作簡單、建造及操作成本低等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用于石油化工、煤化工、環(huán)保和冶金等領(lǐng)域。鼓泡塔內(nèi)流動區(qū)域的劃分及其發(fā)展條件屬于反應(yīng)器開發(fā)中最基本的問題，對于無列管的空塔流動情況，國內(nèi)外已經(jīng)開展了大量研究，將塔內(nèi)從下到上依次劃分為分布器影響區(qū)、充分發(fā)展區(qū)、氣液分離區(qū)，給出了各區(qū)大小與存在判據(jù)。但對于塔內(nèi)安裝密集列管內(nèi)構(gòu)件的情況，目前還沒有流動區(qū)域劃分及流動發(fā)展的研究報道。本文率先在Φ500×4000 mm

2、的大型冷模實驗裝置內(nèi)考察了列管束內(nèi)構(gòu)件對鼓泡塔區(qū)域劃分與流動發(fā)展的影響，測定了塔內(nèi)流動參數(shù)分布，采用計算流體力學(xué)(CFD)方法進行了流場模擬，從實驗與理論兩個方面闡明了列管內(nèi)構(gòu)件的存在對塔內(nèi)流動發(fā)展的影響，為氣液鼓泡塔流體力學(xué)提供了新的內(nèi)容。
　　本文首先以空氣-水為工作體系，分別采用電導(dǎo)探針和Pavlov管測量了有、無列管的鼓泡塔內(nèi)不同軸向高度的氣含率和液體流速徑向分布。實驗表明，在安裝密集列管的鼓泡塔內(nèi)也存在著充分發(fā)展段。與空

3、塔不同的是，列管束的存在使分布器影響區(qū)顯著延長，從空塔的約兩倍塔徑高度增至約四倍塔徑高度，在本文冷模裝置中占據(jù)塔體積的50％以上，充分發(fā)展段不再占據(jù)鼓泡塔的主要部分。而當(dāng)液位高度足夠高時，列管塔內(nèi)流動仍可以充分發(fā)展，在充分發(fā)展段內(nèi)氣含率和液體速度徑向分布較空塔變得更為陡峭。在本文實驗條件下，高徑比或液位高度對流動發(fā)展沒有明顯的影響，分布器影響區(qū)大小不變。
　　隨后，在實驗基礎(chǔ)上對列管塔進行了流體力學(xué)建模與CFD模擬，將列管內(nèi)構(gòu)件的