立体旋流筛板并流时的流型特征及其操作域

流型影响气液通过塔板时传热传质效率,为了确定立体旋流筛板上不同喷淋密度Lw,空塔气相动能因子Fs的流型及其操作域,采用安装立体旋流筛板内构件的冷模实验塔,在Lw=39—260 m~3/(m~2·h),Fs=0.78—3.9(m/s)(kg/m~3)~(0.5)的操作条件下,测量立体旋流筛板内部差压脉动信号并记录流动照片。使用时域及标准偏差分析并结合流动图片的方法,主要考察了气液并流通过立体旋流筛板的流型特征及其操作域。实验结果表明:液相通量对各流型转变影响较大,Lw70 m~3/(m~2·h)时为连续-分层流,Lw=70—145 m~3/(m~2·h)之间时为鼓泡-分层流或栓塞流,Lw145 m~3/(m~2·h)为泡沫流;当Lw=70—145 m~3/(m~2·h)时,鼓泡-分层流和栓塞流的转变主要受气相通量Fs影响,Fs1.95(m/s)(kg/m~3)~(0.5)为鼓泡-分层流,Fs2.34(m/s)(kg/m~3)~(0.5)为栓塞流。     

摇摆对气液并流模式立体旋流筛板压降的影响研究

以空气-水为实验介质,在喷淋密度78～182 m³·(m²·h)^-1、气相动能因子1.19～2.77 m·s^-1·(kg·m^-3)^0.5、摇摆幅值Θ=5°～15°、周期T=8～20 s的条件下,测定了气液并流模式下立体旋流筛板(TRST)的压降,考察了气液通量、塔板数量、位置和方式对压降的影响,并与直立和倾斜工况对比。结果表明：增加倾斜及摇摆角度干板压降略微下降;摇摆时的湿板压降介于直立和倾斜之间,受摇摆角度影响较大,基本不受周期影响;增大气量有利于抵抗倾斜及摇摆的影响,而增大液量会使倾斜及摇摆的影响作用加剧。整体上,塔板顺、逆向安装时的湿板压降分别在100 Pa和170 Pa以内,而逆向安装的变化率约为顺向的2倍,这是由于逆向安装下改变了气液流动方向,增大了能量损失。建立了气液并流摇摆工况下TRST的湿压降预测模型,相对误差在15%以内。     

TEP系统脱气塔的操作特性与压降实验

针对压水堆核电站TEP系统中的脱气塔,分析其操作特性,建立筛板填料气液并流的实验装置来研究其两相流压降特性,并提出压降预测关联式。结果表明,脱气塔使用的堆叠筛板填料和总体逆流分段并流气液接触方式使得脱气塔结构简单,流体力学性能优良,处理量大;气体单相流和气液两相流的压降与筛板数、气液两相流量和两相之间相互作用有关;压降预测关联式计算值与实测值的误差在10%以内。     

立体旋流筛板空间气相流场的CFD模拟

应用STAR-CCM+软件,采用Realizable k-ε模型,对立体旋流筛板空间气相流场特性进行了数值模拟研究。结果表明:立体旋流筛板空间主要存在贴近筛板壁面的穿孔流动与两筛板间的旋流流动2种方式,气体经立体旋流筛板的流动过程分起旋阶段与旋流发展阶段。在贴近筛板壁面的区域,由内筒外壁至外筒内壁方向,穿孔流动速度在各流动阶段均呈增加的趋势;在两筛板间区域,起旋阶段,由内筒外壁至外筒内壁方向旋流流动速度值变化较小,沿旋流方向靠近下一块筛板区域的速度值较大;旋流发展阶段,由内筒外壁至外筒内壁方向旋流流动速度值呈先降低再增加的趋势,沿旋流方向靠近上一块筛板区域的速度值较大。在轴向不同高度区域,贴近筛板壁面的穿孔速度为中部最大、上部次之、下部最小;两筛板间的旋流流动速度为上部较小,中、下部较大。各区域速度值随着气相动能因子的增加而增加。     

NaOH-CO2体系下并流立体旋流筛板塔传质性能

二氧化碳捕集是应对全球气候变暖问题的重要技术之一。本文使用NaOH溶液和CO₂作为实验体系,在并流塔中对立体旋流筛板（TRST）的传质性能进行实验研究,测定并计算出全塔及塔板段的气相总体积传质系数[K_Ga_e,(K_Ga_e)_t],重点考察塔板安装数量和方式、空塔气相动能因子和喷淋密度、CO₂和NaOH浓度等参数的影响规律。研究结果表明,塔板段是传质过程的主要区间,增加塔板数量以及采用塔板逆向安装方式是提升传质性能的有效技术手段;塔板段的气相总体积传质系数随空塔气相动能因子和NaOH浓度的增加呈先增大后减小的趋势,随喷淋密度和CO₂浓度的增加而减小,最高可达12.18kmol/(m³·h·kPa);建立塔板段的气相总体积传质系数的经验模型,模型计算值与实验数据的吻合性较好,相对误差小于20%。     

填料塔气液并流接触时压降的研究

以内径72 mm的玻璃吸收塔为主体,分别采用Mellapack-250X型金属孔板波纹规整填料以及Dg16塑料阶梯环散堆填料作为传质媒介。以水-SO2作为研究体系,结合气液逆流接触吸收试验对比分析气液并流接触时填料层压降的情况,并分别考察了气相动能因子F和液气比L/V对填料吸收塔气液并流接触时填料层压降的影响。填料层压降随着气相动能因子F的增大呈指数型增长,随着液气比的增加而升高,并流操作时的影响相对逆流操作时变化幅度较小。通过试验结果拟合出相应压降的关联式,为进一步的工艺设计与优化提供相关依据与理论指导。     

旋流筛板流化床压力脉动特性的研究

为探究新型立体旋流筛板内构件对流化床流化质量的影响,文中以CRP-1催化裂化颗粒为介质,在气速U为0.087—1.311 m/s范围内,对比分析了自由床和旋流筛板流化床的压力脉动、压力脉动标准偏差和功率谱密度(PSD)。结果表明:低气速下,旋流筛板内构件破碎气泡效果显著,且颗粒分布均匀;U<0.7 m/s时,旋流筛板内构件对气泡的破碎作用大于扰动作用,床层波动较小,U>0.7 m/s时则效果相反;速度增大,旋流筛板内构件的作用逐渐减小,功率谱密度波峰多于自由床,且峰值对应的主频也随之增大。研究结果有助于旋流筛板内构件设计的进一步优化和工业应用。     

双效并流立体旋液式塔板压降的实验研究

采用全新工艺流程,设计了一种新型双效气液并流吸收塔,塔内安装有改进型立体旋液式塔板。分别以空气、空气-水作为研究体系进行实验,考察了不同操作参数与塔板结构参数下双效气液并流吸收塔的干塔压降、湿塔压降以及立体旋液式塔板的干板压降、湿板压降,明确了双效气液并流吸收塔的操作参数范围。实验结果表明:立体旋液式塔板单板干板压降及湿板压降分别控制在70 Pa,180 Pa以内。在一效、二效各逆向安装3块塔板,全塔共完全安装6块塔板时,全塔压降最大,但是干塔压降及湿塔压降可分别控制在2 400 Pa,2 800 Pa以内,双效气液并流吸收塔与立体旋液式式塔板的组合在能耗及操作弹性方面优势明显。     

一种新型的喷射鼓泡传质设备:泡罩立体筛板

介绍了泡罩立体筛板的结构特点和实验情况,采用空气-水物系在1 000 mm×400 mm的有机玻璃塔中进行了塔板压降、雾沫夹带和漏液量的流体力学性能研究,并与垂直筛板的流体力学性能进行对比,结果表明,泡罩立体筛板的流体力学性能优于垂直筛板。     

Flow regimes and pressure drop of a composite tridimensional rotational flow sieve tray under concurrent gas-liquid flow

A composite tridimensional rotational flow sieve tray (CTRST) is proposed. The flow patterns of CTRST were visually categorized, combined with the standard deviation of the pressure difference. In the TRST area of the internal packing-type tray, the membrane-drip column and foam-embolic flow is present, while bubbly and milk froth-ribbon flow is present in the packing area of the external packing-type tray. The effect of the tray structure parameters on the pressure drop under co-current flow was investigated. The dry and wet pressure drop is within 160 and 900 Pa, respectively. Under the same structural parameters, the pressure drop of the internal packing-type tray was higher than that of the external packing-type tray. The flow characteristics of the standard tray under the countercurrent flow were compared. The CTRST was found to be more suitable for co-current flow. A prediction model pressure drop under co-current was established with an error of 15.5%.     

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。     

气-液并流通过堆叠筛板填料的脉冲流特性

通过高速摄像机和压力传感器测量,对脉冲流的产生机理、筛板数的影响、液相脉冲传播速度及频率进行了系统的研究。实验发现：脉冲流是重力和气流曳力作用下,孔口液相波动在向下传播过程中被叠加放大的动力学过程,且与气、液流量及筛板数密切相关;一定气量下,脉冲流的产生需要有一个最小（临界）液相流量,且增加液量可促进局部脉冲的产生,并使液相脉冲传播速度与频率均增大;临界液量之上,增大气量,气相的扰动作用增强,局部脉冲越容易产生,从而导致脉冲传播速度与频率均增大;进一步增大气量,液相脉冲会被逐渐分散,导致脉冲传播速度与脉冲频率均减小。增加筛板数,有利于增强脉冲流强度,从而导致脉冲流范围变宽,当筛板数少于三块时不会出现脉冲流。最后,基于实验结果分析,提出了脉冲传播速度及频率的预测关联式。     

板式塔气液传质三维与一维塔板的比较分析

板式塔的气液传质三维塔板与传统的二维塔板比较有许多特点,通过比较它们的性能,突出分析了它们在处理能力上的差异.计算实例和使用实例都表明,在同样的质量要求下三维传质塔板比二维的可提高产量一倍左右.     

筛孔塔板两相流场的CFD模拟研究

本文采用双欧拉两相流模型（Eulerian）模拟计算了直径为0．6m筛孔塔板气液两相流流场，考虑了气液两相间的曳力、虚拟质量力和升力，应用CFD商用软件STAR—CD进行求解。模拟的结果和文献报道的相一致。