隔壁塔内半圆填料层中壁流与返混特性研究

在填料塔三参数壁流模型的基础上,提出了应用于隔壁塔半圆型填料层的壁流模型。通过实验对模型参数进行了估计。模型计算值与实验值吻合较好。在内径为580 mm、高2800 mm的半圆冷模塔内,常温常压下以空气-水为介质,测取了散堆填料的壁流曲线,分析了气液速率变化对壁流的影响。以氯化钠溶液为示踪剂,通过脉冲注入扰动响应技术获得停留时间分布曲线。发现气液速率变化均对停留时间分布产生不同程度影响。同时比较了同一填料层高度塔壁区和整体区的平均停留时间,在壁流充分发展阶段,塔壁区的平均停留时间明显小于整体区。从另一方面量化了壁流效应的影响。应用线性回归得到单相流和气液逆流时计算Pe_d的关联式。对于新型填料及塔内件的开发、改进隔壁塔的设计方法,从而实现安全有效放大具有参考意义。     

海水脱硫散堆填料塔的流体力学计算

采用体积平均法建立了描述散堆填料塔内气、液两相的流动模型；通过数值计算，获取了在不同液气比下塔内流体速度、孔隙率分布及压力分布，并就压力损失与实验值进行了对比，预测值与实验值吻合较好，趋势完全一致。分析海水速度分布图发现，靠近壁面处存在显著的壁流现象，并在沿流方向上液体有向壁区积聚的趋势，壁流现象变得更严重。由3种填料径向孔隙率分布图可看出，近壁面处的孔隙率明显高于中间区域，这是形成壁流的原因所在。     

海水脱硫散堆填料塔的数值模拟及传质计算

采用体积平均法建立了描述散堆填料塔内气、液两相的流动模型;在双膜理论的基础上建立了平均体积传质模型。通过数值计算,获取了在不同液气比下塔内流体速度、孔隙率分布、压力分布及脱硫效率,并就压力损失和脱硫效率与实验值进行了对比,预测值与实验值吻合较好,趋势完全一致。分析填料塔内海水的速度分布矢量图和填料塔中间高度断面上的速度分布图发现,靠近壁面处存在着显著的壁流现象,并在沿流方向上液体有向壁区积聚的趋势,壁流现象变得更严重。由3种填料径向孔隙率分布图可看出,近壁面处的孔隙率明显高于中间区域,表明这是形成壁流的原因所在。     

三角形螺旋填料旋转床气相压降特性

为深入了解三角形螺旋填料旋转床气相压降的影响因素及规律,以空气-水为实验物系进行了实验和模型研究。改变气、液流量及转速测定气相压降的实验结果表明,气体流量和转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量增大时湿床气相压降先减小,而后基本保持不变;该旋转填料床具有气相压降小、操作弹性大的优点。按照气相压降产生的机理,将其分为局部压降、离心压降、转子外内腔压降和填料主体压降4部分进行模型研究,其中用旋涡理论描述转子外内腔压降、用简化的模型描述填料主体压降是新提出的方法,且所建模型能较好地描述气相压降的规律。     

气体通过堆叠筛板填料的压降特性研究

单一气相通过堆叠筛板填料的压降是研究气液两相并流通过筛板填料压降的基础。文章对气体通过不同规格堆叠筛板填料的压降进行了系统的测试,并利用Realizable k-ε模型进行了数值模拟,揭示了气相流量、筛板开孔率、相对板厚、填料板间距等因素对气体压降的影响。结果表明:气相流量与筛板开孔率是压降的2个主要影响因素,压降随气量的增大而增大,随开孔率的增大而减小;受锐缘效应影响,随着相对板厚的增加,阻力系数逐渐减小;流体通过筛板后会冲击下层筛板,使得压降阻力系数随填料板间距的减小而增大。在此基础上,综合实验与模拟结果获得了气体通过堆叠筛板填料的阻力系数预测公式。     

气液两相并流下行通过堆叠筛板填料的压降特性

堆叠筛板填料已在核电站放射性气体除气塔中得到成功应用。针对这一新型填料的应用设计,在较广泛的气液流量下,对气液并流下行通过不同规格堆叠筛板填料的阻力特性进行了系统的实验。实验填料共6种规格,孔径参数包括6、10和14 mm,不同孔径填料对应不同的孔间距、板间距,每种孔径填料具有正方形和正三角形两种筛孔分布方式。通过压降数据分析,研究了流动参数和几何参数（孔径、开孔率、布孔方式、板间距）对气液两相并流通过填料的流动行为及压降特性的影响;结合多孔板阻力系数经验公式提出了堆叠筛板填料干板阻力系数的计算模型,模型很好地反映了不同几何参数对干板阻力系数的影响,预测偏差在5%范围以内;基于均相流模型提出了堆叠筛板填料气液两相压降的预测模型,模型预测偏差在10%范围以内。研究工作对堆叠筛板填料塔的应用设计及进一步的传质动力学研究有一定参考价值。     

气液两相并流下行通过堆叠筛板填料的压降特性

堆叠筛板填料已在核电站放射性气体除气塔中得到成功应用。针对这一新型填料的应用设计,在较广泛的气液流量下,对气液并流下行通过不同规格堆叠筛板填料的阻力特性进行了系统的实验。实验填料共6种规格,孔径参数包括6、10和14 mm,不同孔径填料对应不同的孔间距、板间距,每种孔径填料具有正方形和正三角形两种筛孔分布方式。通过压降数据分析,研究了流动参数和几何参数(孔径、开孔率、布孔方式、板间距)对气液两相并流通过填料的流动行为及压降特性的影响;结合多孔板阻力系数经验公式提出了堆叠筛板填料干板阻力系数的计算模型,模型很好地反映了不同几何参数对干板阻力系数的影响,预测偏差在5%范围以内;基于均相流模型提出了堆叠筛板填料气液两相压降的预测模型,模型预测偏差在10%范围以内。研究工作对堆叠筛板填料塔的应用设计及进一步的传质动力学研究有一定参考价值。     

填料吸收塔实验操作条件的优化

文章对现有的填料塔中水吸收CO2体系的操作条件进行分析研究。分析了CO2的浓度,空气流量、吸收剂用量等因素对填料吸收塔的吸收效率的影响,通过单因素和正交实验验证,确定最佳的实验操作条件：空气流量为1．5m^3／h。清水流量为400L／h,CO2流量为40mh。     

规整填料塔中精馏过程的三维模拟(Ⅱ)模型的验证及液相分布和混合行为对精馏过程的影响

用简化三维混合池模型对Gorak所做精馏实验作了实例计算。模型的计算结果与Gorak实验数据符合良好,以简化三维混合池模型为工具,用数值计算的方法研究了规整填料塔中液体流动分布和混合对精馏过程的影响。结果表明：液相轴向返混对精馏有着显著的不利影响;当液体流动分布为严重壁流分布（严重沟流分布）时,必须用三维模型描述才不会产生较大偏差;横向混合系数的增大有利于填料塔分离效率的提高,但不能完全抵消液相严重不均匀分布对精馏过程的不利影响。     

气液并流筛板式填料压降的数值模拟

基于欧拉-欧拉模型,采用CFX软件对筛板式填料的气液两相并流流动进行了模拟。将模拟所得的压降与填料的出厂特性值进行了对比,发现在液气动能参数较小的情况下,两者吻合较好。分析了该流场内的速度分布和压力分布的特点,射流卷吸作用使流场内两相流体混合,但涡旋使筛板下方压强减小,射流撞击使筛板上方压强增加。对不同结构的矩形筛板式填料的压降进行研究,结果表明：筛板孔径和液相流量是影响筛板压降的重要因素,开孔直径越小,液相流量对单板压降的影响越大;上层筛孔投影与下层筛孔相交的结构更能有效降低单板压降。液相流量较大时,两个不同板间距的单板压降曲线将相交于一点,气相流量低于此交点时,板间距越小,单板压降越大;气相流量高于此交点时,则相反。     

规整填料塔的壁流对分离特性的影响

规整填料塔的壁流对分离特性的影响张志炳１Ｐ．Ｈｉｇｇｉｎｂｏｔｈａｍ２Ｋ．Ｅ．Ｐｏｒｔｅｒ２余国琮３（１南京大学化学化工学院，南京２１００９３）（２ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＣｈｅｍｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｉｎｇ＆ＡｐｐｌｉｅｄＣｈｅｍｉｓｔｒｙ，Ａｓ...     

浮选柱中液相轴向返混的研究

An experimental study on the axial dispersion of liquid was carried out in a 0.382-m-ID flotation column packed with different structured packings or free of packings. The correlations of axial Peclet numbers with the liquid and gas superficial Reynolds numbers were developed for various packings. Among the packings tested, it is found that in the column packed with 250Y or 350Y packings the axial dispersion is the lowest. The addition of frother can decrease the axial dispersion. By the simulation analysis of the one-dimension dispersion model of packed flotation column, it is found that small axial dispersion, high collection rate constant and low axial liquid velocity can increase the collection zone recovery.     

AXIAL AND RADIAL DISPERSION IN TRICKLE-BED REACTORS WITH TRICKLING GAS-LIQUID DOWN-FLOW

In cocurrent down-flow trickle-bed reactors in the trickling flow regime, the liquid flows down the column in the form of liquid films or rivulets on the surfaces of packings. Depending on system variables such as liquid flow rate, packing size, surface tension, etc., the liquid flow paths can be so well-connected that all packings are completely wetted or some of them remain dry. Dispersion of the liquid phase is confined within, and is controlled by the topology and flow field of, the flow paths. To provide a model for dispersion, flow paths are first developed on a computer-generated, two-dimensional packed column of uniform spheres. Then axial and radial dispersion coefficients are determined based on Monte Carlo simulation. Model predictions are in general agreement with experimental data in the literature.     

A stochastic model for the simulation of the natural flow in random packed columns

A stochastic model has been developed to simulate the “natural flow” and the spatial evolution of flow patterns in the downstream direction in randomly packed beds. The natural flow is defined as the tendency of liquids flowing down a packed bed to redistribute radially in a natural fashion. A column of 0.5 m diameter with 25 mm Pall rings is selected to test the model. The simulation results of flow distributions are in good agreement with available experimental data from the literature. Unlike the existing models, our approach can simulate liquid flow distributions for different realizations of random packings.     

超临界流体填料萃取塔流体力学和传质性能(Ⅰ) 流体力学数学模型

推导和建立了描述超临界流体填料萃取塔两相流体力学特性的数学模型。在25mm内径的连续逆流填料萃取塔中,应用超临界二氧化碳-异丙醇-水、超临界二氧化碳-乙醇-水2种实验体系和金属板波、金属丝网θ环2种填料对流体力学模型进行了实验验证,计算结果与实验数据符合较好。     

Hydrodynamics and mass transfer characteristics of co-current downflow packed tube columns

Hydrodynamics and effective interfacial area in a 25 mm i.d. packed tube column were studied over a wide range of operating conditions for demister pad packings (DPP). Flow maps have been prepared. Values of effective interfacial area as high as 1880 m^?1 in the spray flow regime were obtained. Data on pressure drop and effective interfacial area have been correlated for different flow regimes. Values of liquid side volumetric mass transfer coefficient, k_L a , were measured by absorption and desorption of oxygen in different packed tube columns containing Pall rings (standard and low height to dia. ratio), multifilament wire gauge packings (MFWGP) and DPP. kL a was found to vary from 0.017 to 0.34 s^?1 for DPP. Values of wall side solid-liquid mass transfer coefficient, k_SL, were obtained in a 25 mm i.d. copper tube column packed with MFWGP by the dissolution of copper in acidic dichromate solutions. Values of wall side heat transfer coefficient could be obtained by analogy.     

波纹板规整填料塔液体分布

将填料单元处理成立体节点网,根据节点网内网线液流和节点液流各自的运动方式建立了填料单元的液体分布模型.通过将填料与塔壁间的液体交换规范成填料节点网与塔壁节点网间的液量传递建立了填料单元对应塔壁区的流体分布模型.提出了规整填料塔液体分布问题的边界条件.2个描述填料单元及其对应塔壁区液体分布的数学模型与2类边界条件共同构成了波纹板规整填料塔的液体分布模型.采用单纯形法对3个模型参数进行了估计.模型计算结果与实验数据一致,表明模型能合理地描述波纹板规整填料塔的液体分布性能.     

Identification of Flow Regimes in a Concurrent Gas Liquid Upflow through Packed Beds

The flow regimes bubble flow, pulse flow, and spray flow were identified by visual observation in a packed column. Three gas‐liquid systems (air/water, air/56 % glycerol, and air/monoethanolamine) and four column packings (Raschig rings, Intalox saddles, and two sizes of spheres) were investigated to cover wide ranges of physical properties of gas liquid systems and characteristics of column packings affecting the flow regime transition. Criteria for the flow regime transition were developed in terms of system and operating variables.     

金属板波填料液流分布的研究

根据金属板波填料的结构,建立其液流分布模型.在φ500mm和φ200mm塔内,实测了6.3型和4.5型不锈钢板波填料的液流分布.结果表明:模型值与实测值基本相符.对不同填料在相同条件下的实测证明:金属板波填料的液流分布性能,优于拉西环、鲍尔环和阶梯环.文中就气液负荷和喷淋装置等因素的影响作了讨论,并提出了分布器喷淋点密度的推荐范围.