F1型浮閥塔板兩相流場(chǎng)的CFD模擬.pdf

1、精餾塔在現(xiàn)代化工生產(chǎn)中占有重要的地位，其主要形式有板式塔與填料塔兩種。近些年來，板式塔的研究取得了很大的進(jìn)展，其中一個(gè)重要方面就是應(yīng)用計(jì)算流體力學(xué)(Computational Fluid Dynamics，簡(jiǎn)稱CFD)對(duì)塔板上流體流動(dòng)狀況進(jìn)行數(shù)值模擬。目前CFD模擬主要集中在篩孔板塔上，而應(yīng)用十分廣泛的F1型浮閥塔板流場(chǎng)的CFD模擬研究卻鮮有報(bào)道。本文應(yīng)用CFD，對(duì)F1型浮閥塔板全開狀態(tài)下的兩相流場(chǎng)進(jìn)行了模擬研究。 在國(guó)內(nèi)外已有

2、的研究基礎(chǔ)上，本文建立了瞬時(shí)三維500×500mm全開狀態(tài)的F1型浮閥塔板兩相流模型。模型以Euler兩相流模型為基礎(chǔ)，采用標(biāo)準(zhǔn)κ-ε湍流模型描述氣液兩相的湍流流動(dòng)。模型中，氣液兩相的相間作用力主要考慮了相間曳力，其中曳力系數(shù)采用Schiller等提出的方法進(jìn)行計(jì)算。模型采用有限體積法進(jìn)行數(shù)值求解，壓力速度耦合采用相間耦合SIMPLE算法求解，時(shí)間項(xiàng)采用隱式方法求解，對(duì)流項(xiàng)采用一階迎風(fēng)方法求解。 為了對(duì)模型結(jié)果進(jìn)行檢驗(yàn)，本文采用

3、空氣-水物系測(cè)量了500×500mmF1浮閥塔板在浮閥全開狀態(tài)下的清液層高度。并且研究了清液層高度隨空塔氣速、堰高和液流強(qiáng)度變化的規(guī)律，發(fā)現(xiàn)清液層高度隨空塔氣速增加而減小，隨液流強(qiáng)度和堰高增加而增加。通過和實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)對(duì)比發(fā)現(xiàn)，模型結(jié)果和實(shí)驗(yàn)結(jié)果吻合較好，證明本文所建立的CFD模型能夠較為準(zhǔn)確的描述全開的F1浮閥塔板上氣液兩相流的瞬時(shí)流場(chǎng)。 通過模擬結(jié)果的進(jìn)一步分析，發(fā)現(xiàn)在液體出口處存在垂直渦流，低于堰高位置上還有兩個(gè)水平渦流，氣體