發(fā)布時(shí)間：2017-04-11 02:01

  本文關(guān)鍵詞：組合導(dǎo)向浮閥塔板的流體力學(xué)模擬及反向流分析，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：精餾塔板的傳質(zhì)效率受板上氣液兩相流動(dòng)影響很大,而兩相流動(dòng)狀況與塔內(nèi)件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。組合導(dǎo)向浮閥塔板因其優(yōu)良的流體力學(xué)性能和傳質(zhì)性能而廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)中。本文以組合導(dǎo)向浮閥塔板的浮閥排布優(yōu)化為目標(biāo),利用實(shí)驗(yàn)研究結(jié)合精確的CFD流場(chǎng)模擬和量化分析,深層次的揭示復(fù)雜流動(dòng)系統(tǒng)的區(qū)域和數(shù)量特征,主要研究?jī)?nèi)容和結(jié)論如下：主要考慮相間曳力作用,根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)擬合得到了氣相平均體積分率關(guān)聯(lián)式,將其加入動(dòng)量源項(xiàng),以雙歐拉模型為基礎(chǔ),湍流模型選取標(biāo)準(zhǔn)k-ε模型,建立了板上氣液兩相三維流動(dòng)模型。在浮閥全開工況下,采用空氣-水系統(tǒng)對(duì)1.2m直徑的組合導(dǎo)向浮閥塔板上的氣液兩相流動(dòng)進(jìn)行了CFD模擬,考察了塔板上的氣液兩相的流動(dòng)狀況。以清液層高度為檢驗(yàn)指標(biāo),對(duì)比CFD模擬值與實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)關(guān)聯(lián)值,兩者吻合程度很高,并探討了不同工況下液相速度、堰高和表觀氣速與清液層高度的關(guān)系,從而驗(yàn)證了本文所建CFD模型的正確性。對(duì)塔板上氣液兩相流動(dòng)特征進(jìn)行了分析,考察了不同截面上相分率的分布、兩相流速度場(chǎng)的分布情況和清液層高度分布特征。模擬結(jié)果表明,塔板上存在液面落差,液層高度在浮閥排布區(qū)存在較大降幅,尤其是導(dǎo)向孔處降幅劇烈；在弓形區(qū)、溢流堰出口和浮閥四周都發(fā)現(xiàn)存在著液相回流現(xiàn)象,梯形導(dǎo)向浮閥比矩形導(dǎo)向浮閥更強(qiáng)的導(dǎo)向作用,更有利于消除液面落差和減少液相回流。在工業(yè)塔板基礎(chǔ)上,通過改變梯形導(dǎo)向浮閥的數(shù)量和排布位置設(shè)計(jì)了6塊塔板,統(tǒng)計(jì)了各塊塔板的反向流體積分率、反向流流量分率,取時(shí)均算數(shù)平均值以表征各塔板的液相返混程度。結(jié)果表明,不同的梯形導(dǎo)向浮閥的數(shù)量和位置排布對(duì)流場(chǎng)影響很大,通過矩形導(dǎo)向浮閥和梯形導(dǎo)向浮閥的合理排布,能夠使實(shí)際工業(yè)塔板的反向流體積分率時(shí)均值Tav%從38.2%下降到30.4%,降幅可達(dá)20.4%,反向流流量分率時(shí)均值Qav%從31.1%下降到25.2%,降幅可達(dá)19.0%,有效地減少了板上液相的返混。本文的研究結(jié)果可望對(duì)今后的塔板設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：傳質(zhì)效率 組合導(dǎo)向浮閥塔板 CFD模擬 反向流 優(yōu)化
【學(xué)位授予單位】：華東理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ053.5
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-11
• 符號(hào)說明11-13
• 第1章 概述13-16
• 1.1 研究背景13-14
• 1.2 研究思路14-15
• 1.3 研究?jī)?nèi)容15
• 1.4 創(chuàng)新點(diǎn)15-16
• 第2章 文獻(xiàn)綜述16-30
• 2.1 精餾塔板上氣液兩相流動(dòng)狀況16-20
• 2.1.1 精餾塔板上氣液流態(tài)16-17
• 2.1.2 塔板上氣液兩相的流動(dòng)分布17-18
• 2.1.3 塔板流體力學(xué)性能18-20
• 2.2 新型精餾塔板20-24
• 2.2.1 篩孔型新型塔板20-21
• 2.2.2 浮閥型新型塔板21-23
• 2.2.3 立體噴射新型塔板23-24
• 2.3 計(jì)算流體力學(xué)CFD在塔板研究中的應(yīng)用24-29
• 2.3.1 計(jì)算流體力學(xué)(CFD)概述24-25
• 2.3.2 塔板計(jì)算流體力學(xué)模型發(fā)展和應(yīng)用25-29
• 2.4 本章小結(jié)29-30
• 第3章 組合導(dǎo)向浮閥塔板上的氣液兩相流動(dòng)計(jì)算模型30-39
• 3.1 塔板上的氣液兩相流數(shù)學(xué)模型選擇30-34
• 3.1.1 氣液兩相流動(dòng)的控制方程30-31
• 3.1.2 相間動(dòng)量傳遞源項(xiàng)31-33
• 3.1.3 湍流模型的選擇33-34
• 3.2 塔板上的氣液兩相流物理模型構(gòu)建34-38
• 3.2.1 幾何模型建立34-35
• 3.2.2 邊界條件35-37
• 3.2.3 網(wǎng)格劃分及獨(dú)立性檢驗(yàn)37-38
• 3.3 CFD求解器設(shè)置38
• 3.4 本章小結(jié)38-39
• 第4章 結(jié)果討論與流場(chǎng)分析39-54
• 4.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果討論39
• 4.2 CFD模型驗(yàn)證39-42
• 4.2.1 收斂判斷39-40
• 4.2.2 清液層高度驗(yàn)證40-42
• 4.3 氣液相分率分布42-45
• 4.3.1 氣相分率分布42-43
• 4.3.2 清液層高度沿x軸變化43-44
• 4.3.3 清液層高度沿y軸變化44-45
• 4.4 液相速度分布45-53
• 4.4.1 x-y平面45-49
• 4.4.2 y-z平面49-51
• 4.4.3 x-z平面51-53
• 4.5 本章小結(jié)53-54
• 第5章 CFD模擬中反向流量化與分析54-65
• 5.1 反向流量化方法54-55
• 5.1.1 反向流面積分率和體積分率54
• 5.1.2 反向流流量分率54-55
• 5.2 浮閥排布設(shè)計(jì)55-56
• 5.3 二維平面上的反向流量化56-57
• 5.4 三維空間的反向流量化57-64
• 5.4.1 a(1),a(2),a(3)塔板比較58-60
• 5.4.2 b(1),b(2),b(3)塔板比較60-62
• 5.4.3 a(1),b(2),c塔板比較62-64
• 5.5 本章小結(jié)64-65
• 第6章 結(jié)論與展望65-67
• 6.1 結(jié)論65-66
• 6.2 展望66-67
• 參考文獻(xiàn)67-72
• 碩士期間論文發(fā)表情況72-73
• 致謝73

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：組合導(dǎo)向浮閥塔板的流體力學(xué)模擬及反向流分析，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號(hào)：298036