倾斜塔板液相三维流场的数值模拟

由于塔体受到横向载荷作用,板式塔的塔板倾斜,塔板上的液体流动发生变化。采用VOF两相流模型,利用计算流体力学(CFD)商用软件FLUENT数值计算了直径0.38 m倾斜塔板上液相的三维流场分布,模拟计算过程中选用塔板上液体持有量作为流动达到准稳态的标准。在不同液体流量和塔板倾斜角度下,对比了塔板上液面高度的模拟计算值和冷模实验塔测量的实验数据,二者吻合较好,说明所建的数学模型可以很好地数值计算倾斜塔板液相的三维流场分布。模拟结果表明,塔板倾斜时,板上液体的回流区中心偏向塔板倾斜方向,与无倾斜的塔板相比,液流方向与塔板倾斜方向相同时的回流区增大,而液流方向与塔板倾斜方向相反时,回流区面积减小。     

固旋阀塔板液相等停留时间分布的实验研究

以空气-水为实验物系,采用温度阵列-热水示踪技术测试了固旋阀塔板上液相等停留时间分布,并研究了溢流强度和气相动能因子等因素对液相等停留时间分布的影响。实验结果表明:溢流强度和气相动能因子减小,液相停留时间会有所增加。低溢流强度下固旋阀在塔板上形成的旋转流场对塔板上液相总体流动影响较为明显,塔板上液相分布更加均匀。较大气相动能因子操作下,液相湍动能较大使液相在塔板上分布更加均匀。利用已有的模型对实验数据进行关联获得塔板上的流动参数。     

基于OpenFOAM模拟精馏塔板的气液流动

本研究对筛孔型精馏塔板上的空气-水两相流进行了模拟，模拟方法采用基于开源软件平台OpenFOAM的双流体模型框架。模拟体系选用Solari-Bell经典实验体系，研究了不同操作条件下的气液两相流动参数，包括清液层高度、气相速度、液相速度和塔板压降等，模拟结果与实验结果的变化趋势基本一致。基于CFD模拟结果，分析了不同工况下塔内气液两相速度场与气含率分布等流动参数，结果表明本工作可以较好地捕捉塔板上的气液流动特征。进一步地，讨论了应用OpenFOAM模拟精馏塔内气液两相流动的若干影响因素，在此基础上分析了气液错流体系相间曳力对模拟结果的影响，实现了与使用商业软件模拟结果相接近的预测效果，验证了使用OpenFOAM模拟精馏塔体系的可行性。     

不均匀漏液对精馏塔板效率的影响

在塔板上液体二维不均匀流动和二维涡流扩散模型基础上,建立了不均匀漏液时计算塔板效率的数学模型,并比较了均匀漏液和工业实践中常遇到的2种不均匀漏液对塔板效率的影响,计算结果表明,不均匀漏液对塔板效率及塔板操作气速的下限将产生更为不利的后果.     

新型多降液管塔板的流体力学性能及其流场CFD模拟

开发了一种流场均匀且液相处理能力大的新型多降液管塔板。本文以水和空气为介质，在内径1219mm的有机玻璃塔内，研究了新型多降液管塔板的流体力学性能。结果表明，在相同气液负荷下，相较于弓形降液管塔板，新型多降液管塔板具有湿板压降低、雾沫夹带量小和漏液少等优点。同时新型多降液管塔板继承了多降液管（MD）塔板液相负荷高的特点，在空塔动能因子2.4(m/s)·(kg/m³)^0.5的条件下，全塔喷淋密度仍可高达80m³/(m²·h)。对塔板上液相流场的流体流动特性进行了计算流体力学（CFD）分析，并将模拟结果与MD塔板进行对比。结果表明，新型多降液管塔板降液管的结构和排布方式使得塔板上液体流动更加均匀，预期可以获得更高的塔板效率。     

精馏塔塔板两相流理论及实验研究

塔板上气液两相的流动状况尤其是液相的流速分布对塔板效率有重要影响。针对塔板上的气液两相流动 ,研究者提出了许多理论及实验方法 ,以期准确模拟和测量塔板上液相的流动分布。文中介绍并评价了塔板两相流动计算的各种理论模型以及两相流动测量的各种实验方法     

双溢流立体传质塔板上液相流场CFD研究

采用计算流体力学方法对直径为2 600 mm的工业规模双溢流立体传质塔板板上气液二相流动进行了模拟研究。计算了不同工况下收缩流和扩张流2种流型的液相流场分布,得到了双溢流塔板收缩流和扩张流2种流型的板上气液二相流场分布规律。通过将清液层高度的CFD结果和经验公式的计算结果进行对比,验证了所建模型的正确性。模拟计算结果表明:边降液管收缩流板面液相流动较均匀,近似于均匀的收缩流,不存在回流区;中降液管扩张流板面液相流动不均匀,靠近塔板中心流速较快,塔板弓形区存在着回流现象;板孔处的帽罩区液层较其他地方小,液相体积分数较其他地方低,扩张流受气相的影响较收缩流大。     

浅述流体力学因素对精馏塔塔板效率的影响

塔板效率在实际塔设备设计中作为一个极为重要的指标,不仅描述了塔板上的传质效果,而且也是传统平衡级理论中连接工艺变量(理论板数)与设备变量(实际塔板数)的桥梁。从气液构型、液相返混、气液不均匀分布、塔板上气体混合、漏液、雾沫夹带等方面详细剖析了影响塔板效率的各个因素,以期为各种塔板的最佳操作点提供理论依据。     

组合导向浮阀塔板的CFD模拟及反向流分析

精馏塔板上的气液两相流动对传质效率有重要影响。根据实验数据拟合得到平均气含率关联式,将其加入动量源项,采用Fluent软件对1.2 m直径的组合导向浮阀塔板上的气液两相流动进行CFD模拟,考察了塔板上的气液两相流动状况。清液层高度的模拟结果与实验数据关联式相吻合,验证了模拟的正确性。对塔板上液相的非理想流动进行了分析,通过对反向流进行量化和统计计算出反向流体积分数(即反向流体积占塔板总体积的百分比)。3块不同浮阀排布塔板的反向流体积分数时均值的计算结果表明,梯形浮阀和矩形浮阀的排布方式对反向流影响很大,通过合理排布能够使工业塔板的反向流体积分数时均值从22.0%下降到19.4%,降幅达到11.8%。本研究结果可望对塔板的设计和优化提供指导。     

组合导向浮阀塔板的CFD模拟及反向流分析

精馏塔板上的气液两相流动对传质效率有重要影响。根据实验数据拟合得到平均气含率关联式,将其加入动量源项,采用Fluent软件对1.2 m直径的组合导向浮阀塔板上的气液两相流动进行CFD模拟,考察了塔板上的气液两相流动状况。清液层高度的模拟结果与实验数据关联式相吻合,验证了模拟的正确性。对塔板上液相的非理想流动进行了分析,通过对反向流进行量化和统计计算出反向流体积分数(即反向流体积占塔板总体积的百分比)。3块不同浮阀排布塔板的反向流体积分数时均值的计算结果表明,梯形浮阀和矩形浮阀的排布方式对反向流影响很大,通过合理排布能够使工业塔板的反向流体积分数时均值从22.0%下降到19.4%,降幅达到11.8%。本研究结果可望对塔板的设计和优化提供指导。     

基于OpenFOAM的精馏塔内气液两相流传热传质模拟

对于精馏塔内的多相传质过程,计算流体力学(Computational Fluid Dynamics, CFD)不仅可用于模拟流动现象,而且可以用于研究传热传质过程及其与流动的相互作用规律。基于之前精馏塔板气液流动模拟的研究工作,本研究应用OpenFOAM平台的多相流求解器,考虑了能量方程与组分输运方程,构建了精馏体系的传热传质模型,分别对环己烷-正庚烷理想体系与乙醇-水非理想体系进行了模拟,并分析了塔板上气液两相流动、组分浓度及温度等参数的分布规律。对于理想体系,理想溶液传质模型能够较准确地预测多层塔板上的温度及浓度场;对于非理想体系,需要在理想溶液传质模型的基础上引入活度系数模型,为此对比了UNIQUAC与NRTL两种活度系数模型的效果。在当前模拟框架下,引入活度系数模型有助于提升非理想体系温度场与浓度场的模拟精度,两种活度系数模型预测的整体趋势与文献结果基本一致,但在数值上UNIQUAC模型与文献结果吻合更好。此外,气液两相流场与浓度场分布的对比分析表明,液相的循环流动能够提升塔板的局部传质效率,导致液相入口与塔板堰处的效率高于塔板中心,但是循环区域内气液两相无法及时更新,将导致塔...     

筛孔塔板气液两相流动的速度场模拟

<正>由于气体的搅动,筛孔塔板上的流动是极其复杂的气液两相流。目前两相流理论尚不成熟,未见运用此理论对塔板流速场的研究报道,Zhang和Yu的研究虽考虑了气相对液相流动的影响,但由于利用单相流理论,计算结果与实际情况有较大偏差。本文利用Elghobashi等建立的两相流双流体模型,建立了塔板上气液两相流二维流速场计算模型。在此基础上,通过调整模型参数,考虑了液层高度对塔板上返流区二维流型的影响,建立了模型参数值与液层高度的关系,实现了考虑液层高度影响的二维流动——拟三维流动的模拟。计算结果与Porter的实验结果基本相符。     

塔板上流型变化对板效率影响的计算传质学

利用能够描述塔板上气液两相错流过程的流体力学模型,建立了同时模拟气液两相流动与传质过程的数学模型;通过对气液两相传质方程和流体力学模型方程的联立求解,计算得到了塔板上液相速度分布和气液两相浓度分布的数值解,考察了气相完全混合和气相部分混合两种条件下塔板上的气液两相浓度分布,同时考察了气相完全混合时流型变化对塔板效率的影响.     

新结构气液相并流鼓泡塔式反应器流动特性与CFD模拟

构建了一种新型结构的气液相并流多级鼓泡塔式反应器,具有单层液相混合均匀、轴向返混小的特点,适用于慢反应以及对传质要求较高的情况。采用基于双流体欧拉模型的计算流体力学方法,能够准确模拟反应器内部的气液两相流动特性、液相混合特性与停留时间分布特性,与冷态模拟实验结果相符。此反应器在宽泛的操作范围内均能正常运作,整塔气液并行流动稳定;塔板压降较低,维持在0.2 KPa左右;多釜串联虚拟级数在3~3.4。     

混合箱塔板流体力学性能实验研究

研究开发了一种大通量高效率的混合箱塔板 ,它的非传质区仅占塔截面积的 5 %左右 ,在塔板上设计了用于提高气液传质效率的混合箱结构。在冷模试验塔内对混合箱塔板的压降、漏液、雾沫夹带以及降液管清液层高度等流体力学性能进行了试验 ,试验表明该塔板的漏液和雾沫夹带都比传统筛板有所减少 ,且通量大幅度提高     

CFD在精馏分离中的应用

计算流体力学(CFD)是研究精馏塔内气液两相流动和传质的重要工具.本文介绍了板式塔和填料塔内气液流动状况,塔板上和填料层的流体力学模型,论述了国内外CFD技术在精馏塔流场模拟方面的应用,指出了CFD技术在精馏领域的发展方向,对于板式塔,应充分考虑气液两相间的相互作用,对于填料塔,应根据填料的具体形状建立每个孔道的流体力学方程,进行更接近实际的三维两相流模拟.     

垂直筛板塔流体力学与传质研究状况

对我国在新型垂直筛板塔的流体力学性能 ,诸如塔板干板压降与湿板压降、板孔漏液、塔板过量雾沫夹带、板上帽罩单元的液体提升能力与液体循环程度的研究及其传质性能 ,诸如塔板传质效率模型、塔板空间气相中液体大小与分布、板间空间立体传质作用的研究等进行了综合 ,并予以分析论述 ,从中看出我国对新型垂直筛板塔已进行了较全面深入的研究工作 ,并取得了新进展。     

氯气干燥系统常见故障及排除方法

给出氯气处理工艺流程。在氯气处理过程中,干燥是整个处理工艺的关键。造成干燥后氯气的含湿量偏高的原因有工艺设计问题,有设备本身的问题,也有操作上的原因。具体包括:泡罩塔气相温度较高,出泡罩塔气相温度高,出酸浓度过低,塔阻力降过低,塔板倾斜;干燥塔塔板积液,塔板上没有泡沫层。针对各类情况,分析出现这些情况的原因,并给出处理方法。     

管栅塔板的流体力学和传质性能初试

本文报导了以圆管为栅条元件的管栅塔板(带降液管)的流体力学和传质性能初试结果。试验得出管栅塔板的气液流动工况与筛板相似,但气泡湍动剧烈,管栅塔板的气体通量大,压降小,操作弹性比可达2.8～4,液相板效率比较稳定,其比塔压降和比塔容积均小于筛板。 本文认为管栅塔板适于老厂塔设备改造,也可在伴有热效应的吸收、精馏中应用。     

鼓泡塔内气液两相湍流实验研究

介绍了研究鼓泡塔气液两相流的实验装置、实验方法。液相用激光多普勒测速技术(LDV)测量,气相用粒子示踪测速技术(PIV)测量。实验表明,轴向液相速度的径向分布呈塔中心峰值、壁面附近倒流形式,且与气相表观速度大小有关,当液相表观速度一定时,随气相表观速度增大而愈加陡峭,返混也剧烈。当表观液速与表观气速之比小于19．6时,返混区总是存在,且返混区大小与高度有关：当表观液遣与表观气速之比大于19．6时,返混消失,含气率分布由塔中心峰值转向壁面峰值。径向液相速度既与气相表现速度有关又与位置高度有关,在塔底部呈现负值,这意味着向塔轴心方向流动。随着塔高增加。流动方向逐渐转变为向塔壁方向,且又有明显的峰值。