耦合CTST的新型槽盘式液体分布器的性能研究和数值模拟

• 作 者: 闫磊
• 出 处: 河北工业大学
• 发表日期: 2004年期
• 关键词: 立体传质塔板 液体分布器 流体力学 CFD模拟 孔流系数

液体分布器在设计、使用时追求低压降、气液分流,只有单一的均布作用。本文结合高效立体传质塔板的特点,设计出兼具传质功能的槽盘式液体分布器。该分布器在对气液均布的同时进行相间传质,增强了分布器的功能性和塔内空间利用率。本研究设计、制作液体分布器并采取流体力学研究方法对设计的分布器进行性能评价和分析。本研究制作PVC实验装置,对单孔出流的孔流系数进行研究。结果显示:用厚度为2mm的有机玻璃板制作的小孔出流情况符合“大孔”机理,孔流系数C₀介于0.68⁰.78,为分布器设计提供了初值。结合分布器设计原则和高效立体传质塔板特点,设计并制做Ⅰ型液体分布器。本文搭建直径580mm有机玻璃塔,以空气-水系统对该分布器进行性能测试,结果显示:布液点出流速率较为均匀,流率偏差超过4%的布液孔数量小于8%,分布质量较优,操作弹性最大1:5.1。为提高传质效果,设计并制做Ⅱ型液体分布器,并进行性能测试,结果显示:压降上升趋势接近指数函数或者幂函数,操作弹性最大1:4.5,Ⅱ型液体分布器性能优于Ⅰ型液体分布器。本文通过数值模拟,探究影响液体均布效果的因素。依据实验数据,采用欧拉多相流模型,RNG k^ε湍流模型,用VOF追踪分布器的气液两相流场分布。模拟结果显示:分布器内液相流动时受到进料液速度冲击和升气管的阻碍,液体流动过程中存在绕流和流动不均匀现象,对不同位置处的布液孔出流速度有影响;由于Ⅱ型分布器布液孔位置设计在喷射板正下方,因此布液孔上方的液层高度和横向流动极为相似,布液孔出流速度较为均匀,分布效果良好。