三角形螺旋填料旋转床气相压降的数值模拟

为研究三角形螺旋填料旋转床内部流场的复杂流动,建立了正三角形结构的填料物理模型来描述实际的三角形螺旋填料,并基于Gambit-Fluent的计算平台,采用realizable k-ε湍流模型对逆流旋转填料床进行气相干床压降的计算流体力学(CFD)模拟。结果表明:正三角形填料模型比较符合大比表面积,高空隙率的三角形螺旋填料的实际情况;气相在填料表面剧烈湍动,对强化传质极为有利;不同气体流量和转速下的正三角形填料旋转床气相干床压降的CFD模拟值与三角形螺旋填料床气相干床压降的实验值较吻合,两者的平均相对误差为15.8%。     

气相剪切旋转填料床流场特性的数值模拟

气相剪切旋转填料床是化工领域中一类新型高效的传质过程强化设备,适用于受气相阻力控制的吸收、精馏等过程。本文以计算流体力学方法(CFD)对该设备内气相流场进行了模拟研究,分析了气量为140 m~3/h、转速为1200 rpm时床内气相压力、速度和湍动能的分布情况,计算使用RSM湍流模型和SIMPLEC算法,填料部分用Porous Media模型。结果表明,GPS-RPB内压降主要来自旋转填料区;流场以旋流为主,切向速度远大于径向速度,沿径向的变化规律与实验值基本一致;扰流翅片可明显增强气相湍流,湍动能高于分层式填料旋转床。     

旋转填料床间歇精馏不稳态开工过程

为了深入了解三角形螺旋填料旋转床间歇精馏不稳态开工过程的影响因素及规律,以乙醇-水为实验物系进行实验和模型研究。改变料液浓度、再沸器加热功率和转速的开工实验结果表明,旋转填料床中强大的离心力和高效填料的协同作用使得间歇精馏不稳态开工过程得到极大强化、开工时间很短(30min左右),节能;在最佳转速下开工可使馏出液浓度最大,馏出液浓度随料液浓度和再沸器加热功率的增加而增大。旋转填料床间歇精馏过程在最佳转速和较大的再沸器加热功率下开工,效果最好;以平衡级理论为基础建立的数学模型能较好地描述该过程的不稳态开工规律,模拟值与实验值吻合良好,平均相对误差在2%以内。旋转填料床是强化间歇精馏过程的有效途径。