新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟

目前鲜有关于错流旋转填料床结构改进研究方面的报道。以自主研发的错流旋转填料床为计算模型,建立了三维物理模型,采用标准k-ε湍流模型和SIMPLE算法,填料层用多孔介质模型,运用CFD方法对其内部气相流场进行了模拟,研究了转速和气量对速度场和干床压降的影响规律,并通过实验进行了验证。由结果可知:干床压降几乎不受转速的影响,模拟值与实验值相对误差在11.2%以内;旋转填料层内气相流场主要以旋流场为主,切向速度与填料线速度大小相当,且不受气量的影响。轴向速度值受气量的影响,其径向分布受转速的影响。与切向速度和轴向速度相比,径向速度小1—2个数量级,说明气体在径向的偏移量很小;中间静止填料层能够有效减小气旋,强化气相流场扰动,表明新型错流旋转填料床能够强化气相传质。     

除雾、除尘用旋流板塔的结构设计的特点

除雾、除尘过程的目的在于将雾、尘收集起来,其工艺过程与一般的气液接触过程有所不同,即除雾、除尘过程有这样一些特点和要求:雾、尘在较短时间内能实现迅速沉降;在过程中保持足够的离心力;液量较少;压降相对较大;易堵塞等。因此,除雾、除尘用旋流板塔在结构设计上须符合除雾、除尘过程的特点和要求。当旋流板径向角β>0时,内向板运动的轨迹最长,径向板次之,径向角β<0时的外向板轨迹则最短。由此看到,除雾、除尘用旋流板塔结构的显著特点之一是旋流片应选用外向     

旋流塔板罩筒高度计算分析

本文通过对旋流塔板详尽的几何分析,认为在影响罩筒高度的诸因素中,叶片径向角和叶片在塔板平面的投影重迭度是不容忽视的。对于大直径的旋流塔板更是如此。从而导出了旋流塔板罩筒高度计算的普遍表达式,并对文献1、2、3、4、7等中罩筒高度计算公式的误差变化规律进行了讨论。     

新型立体传质塔板及其流体力学性能

新型立体传质塔板（CTST）结构新颖, 充分利用塔板空间进行传质,具有通量大、效率高、压降低、抗堵性能强、消泡性能好等优点.在工业规模的实验塔上对立体传质塔板的塔板压降、帽罩底隙处罩内外压强、帽罩内部气相速度分布规律、雾沫夹带量、气体对液体的提升能力、塔板空间持液量等几个方面的流体力学性能进行了研究.结果表明,立体传质塔板克服了穿过塔板液层的阻力,板压降较低;塔板上帽罩底部的进液口处,罩内压强低于罩外,利于吸液;罩内气相速度分布比较合理;气液两相负荷均可较大幅度提高,而且雾沫夹带量非常低;气体对液体的提升性能以及塔板空间的持液性能都比较理想.     

Kenics型静态混合器性能优化的数值与应用分析

采用计算流体力学方法研究了旋流元件对静态混合器内气相流场分布和混合性能的影响.结果表明:旋流元件的加入有效降低了管路外缘处气流切向速度和径向压强分布,管内流场分布较为均匀,其中以旋流元件数N=6时最为明显;在353K的管壁加热温度下,速度均方根值再次降低,明显提高了管内气相组分的质量分数均匀性.     

旋流板塔的试验和设计

对塔板操作性能的分析表明,气、液负荷所受的限制为雾沫夹带、淹塔、压降等因素。旋流板的基本特点,是使气流通过它后旋转,其中的雾滴在离心力的作用下甩向塔壁,而且开孔率大。对新型除雾器的试验中,得知它在高气荷下的除雾效果好而压降低,结构也较简单。因此有可能突破目前的限制,制成新型的高负荷塔板。考虑到用作塔板有别于除雾板的主要特点是:     

旋流塔板的气相传质系数

本文利用非平衡级塔板模型处理水冷却饱和湿空气实验数据,得到了A-25型和B-25型旋流塔板的气相面积传质系数(k_ga),喷射态气相面积传质系数可关联为:A-25型:k_ga=1.07×10~3△p_s~(0.74)w_o~(0.35)B-25型:k_ga=5.46×10~2△p_s~(0.67)w_o~(0.59)研究证实,喷射态关联结果可推算全喷射态k_ga,但不适用于泡花态。气速对喷射态气相传质系数有较大的影响,但液体喷淋量的影响几乎可以忽略,根据本文提出的液滴直径计算方法,可使用气体与单液滴间的传质系数表达式-Frssling方程:Sh=2(1+0.276Re~(1/2)Sc~(1/3))计算旋流塔板喷射态气相传质系数。     

旋流塔板的锥形溢流装置

一、前言旋流板问世九年来,在生产实践中不断得到充实、完整、提高。特别是粉碎“四人帮”后的两年多来,得到了迅速的推广,现已在传质、传热、除雾沫、除尘等方面几十种用途的挖潜、革新、改造中发挥作用,收到大幅度增加生产能力或节约钢材,以及减低压降,增大操作弹性,延长运转周期,提高工艺指标等不同的效果。用于气液接触的旋流塔板,其简图如下     

气液旋流分离器排气管结构优化的数值模拟

利用FLUENT提供的RSM模型和DPM模型对采用扩散锥形排气管的切流式气液旋流分离器内部气相流场和液滴轨迹进行了数值模拟,模拟结果显示锥角在0²0°范围内,随着锥角的不断增大,压降小幅度减小,当达到临界角度时压降略高于传统型排气管压降,但分离效率提高了9.2%,因此扩散锥形排气管应用到切流式气液旋流分离器内既可以保持压降基本不变又能提高分离效率。     

导流叶片螺距对前置型超音速分离器流场特性的影响

超音速分离器主要由Laval喷管、旋流管和扩压管等主要部件组成,是一种高效节能的脱水净化装置。由于旋流位置的不同,分离器内部流场的特性变化也会不同。本文通过研究前置型旋流段内导流叶片螺距的不同对分离器内部流场产生的影响,进而实现对分离器旋流段内部结构和旋流段位置的优化设计,以提高超音速分离器的脱水效率。     

三种固阀塔板的性能比较

为了研究固阀的尺寸大小对塔板性能的影响,采用空气-水系统,在直径1200mm不锈钢塔内,对3种结构相似、尺寸不同的固阀塔板,在不同堰高、不同溢流强度的条件下进行了流体力学与传质性能测试,测定了塔板压降、漏液、雾沫夹带与传质效率。实验结果表明:随着固阀尺寸的减小,雾沫夹带降低,传质效率增高;随着阀缝面积与阀孔面积比例的减小,干板压降与湿板压降增加,漏液减少;尺寸越小的固阀,综合性能越加优异。     

喷射式并流填料塔板流体力学和传质性能

提出一种新型高效塔板——喷射式并流填料塔板（ＪＣＰＴ），介绍１２００ｍｍ冷模塔流体力学实验结果和２００ｍｍ热模塔传质效率，给出了适用于工业设计性能参数的计算关联式。通过与新垂直筛板（ＮＶＳＴ）的比较表明，ＪＣＰＴ具有雾沫夹带小、处理能力大、塔板效率高等特点，是一种具有广泛应用前景的新型高效塔板。     

微通道内单乙醇胺水溶液吸收CO2/N2混合气的传质特性

采用高速摄像仪对400 μm×400 μm T形微通道内单乙醇胺（MEA）水溶液吸收混合气中CO₂过程的气液两相流及传质特性进行了实验研究,微通道内的压力降采用压力传感器进行测量。考察了弹状流型下气液两相流量及MEA浓度对压力降、比表面积和传质性能的影响。结果表明,当MEA浓度不变,气液两相流量增大时,压力降、比表面积、传质系数、体积传质系数和增强因子均增大,并逐渐趋于恒定。当气液流量不变,MEA浓度增大时,压力降、传质系数、体积传质系数和增强因子增大,但比表面积减小。实验条件下,压力降范围为2.00~5.23 kPa,化学吸收过程的传质系数范围为7.74×10^-4~2.97×10^-3 m·s^-1。对于伴有快速化学反应的传质过程,以Sherwood数、Reynolds数、Schmidt数及增强因子为变量建立了体积传质系数的预测关联式,平均偏差为5.09%,具有良好的预测性能。     

气体折流塔板流体力学和传质实验研究

对气体折流塔板的流体力学和传质进行了实验,找出了气液流动对塔板压降和传质的影响规律,通过气体折流塔板与传统筛板在流体力学与传质等方面的比较,找到了气体折流塔板的适用范围及相对于传统筛板的优点,为以后此塔板的应用提供了有效数据。     

Hydrodynamics and Mass Transfer in Gas‐Liquid‐Solid Circulating Fluidized Beds

Although extensive work has been performed on the hydrodynamics and gas‐liquid mass transfer in conventional three‐phase fluidized beds, relevant documented reports on gas‐liquid‐solid circulating fluidized beds (GLSCFBs) are scarce. In this work, the radial distribution of gas and solid holdups were investigated at two axial positions in a GLSCFB. The results show that gas bubbles and solid particles distribute uniformly in the axial direction but non‐uniformly in the radial direction. The radial non‐uniformity demonstrates a strong factor on the gas‐liquid mass transfer coefficients. A local mass transfer model is proposed to describe the gas‐liquid mass transfer at various radial positions. The local mass transfer coefficients appear to be symmetric about the central line of the riser with a lower value in the wall region. The effects of gas flow rates, particle circulating rates and liquid velocities on gas‐liquid mass transfer have also been investigated.     

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。     

A Novel SiC Foam Valve Tray for Distillation Columns

The novel SiC foam valve tray was made of thin slices of SiC foam material with a high specific surface area. Hydrodynamic performances of the novel SiC foam valve tray were studied with air-water system at atmospheric pressure. These performance parameters included pressure drop, entrainment, weeping and clear liquid height. The mass transfer efficiency of the SiC foam valve tray was measured in laboratory plate column. Compared with the F1 float valve tray, the dry pressure drop was decreased about 25%, the entrainment rate was about 70% lower at high gas load, the weeping was much better, and the mass transfer efficiency was far higher. Thus, the overall performance of the novel SiC foam valve tray was better than that of F1 float valve tray.     

垂直筛板流化床中FCC催化剂的流化性能

以FCC催化剂颗粒研究垂直筛板流化床内构件对气固两相流化性能的影响,考察了板孔气速、颗粒循环量和帽罩开孔比等筛板结构对流化床压降和提升量强度的影响. 结果表明,气固两相总体逆流流动条件下,帽罩内气速达4 m/s,气固高速并流喷射无气泡,两相接触好、返混小,属快速流态化. 由于没有气泡,床层压力波动小,在塔板上颗粒返混小. 垂直筛板压降随板孔气速、帽罩底隙高度增大而增大,随帽罩开孔比、板孔径增大而减小,颗粒提升量大,床层压降大. 提升量强度随板孔气速、帽罩底隙高度、颗粒循环量增加而增大,随帽罩高度与塔节高度比增大而减少,随帽罩筛孔孔径变化存在最大值. 当帽罩开孔比为1.2~2.5、板孔面积与帽罩截面积比为0.42、帽罩底隙高与板孔孔径比为0.36~0.64时帽罩流化性能较好.     

网板填料复合旋转床的流体力学与传质性能

开发了一种新型的气液接触设备——网板填料复合旋转床。常压下以空气-水物系和乙醇-水物系在网板填料复合旋转床中进行流体力学与传质性能实验,考察了气液流量和转子转速对网板填料复合旋转床压降和传质性能的影响。实验结果表明,气体流量和转子转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量的增加对湿床压降的影响不明显。回流量和转速的增加均使等板高度减少至一定值后几乎不变。网板填料复合旋转床具有通量大、效率高、压降小的特点。     

喷嘴孔VST的流体力学和传质性能研究

本文用空气-水系统,在φ1.2m的圆塔上研究了喷嘴孔垂直筛板塔盘(喷嘴孔VST)的流体力学性能,考察了各种几何因素和流体力学条件对塔板压降、漏液、气速下限、雾沫夹带和气速上限等参数的影响,获得了相应的关联式.在φ100mm的塔上,用乙醇-水系统测定了喷嘴孔VST的板效率,并与筛板搭进行了比较.