翅片管型吸附床的数值模拟及优化

摘要

吸附床采用翅片管型结构,具有换热性能好、结构简单和造价低廉等优势.在已有的翅片管型吸附床,都缺乏对翅片管尺寸的优化设计.本文针对活性炭—氨翅片管吸附床,建立了传热传质的数学模型,在低高温工况下进行数值模拟,对翅片管尺寸和换热流体流速进行优化设计.模拟结果表明,最优的翅片间距与高度和最优的热∕冷流体流速分别为:低温工况－4mm、12mm和2m/s∕2m/s;高温工况－7mm、12mm和3m/s∕2m/s.有无翅片的对比中,有翅片的传热速率几乎是无翅片的2倍.低∕高温工况对比中,后者的加热时间约是前者的2倍,而冷却时间则是10倍.造成这样的原因为:a)传热温差的增大;b)T55流体的粘度大,不利于传热.因此本文研究的吸附床应在低温工况使用或者高温工况时采用蒸汽为换热流体.