立体旋液式并流塔板上气液两相流场的CFD研究与塔板结构优化

摘要

立体旋液式并流塔板（Stereoscopic And Swirl Parallel Flow Tray，简称SSPT），是河北工业大学张少峰教授课题组自主研发的新式塔板。此塔板结合了旋流板，筛板的长处，这种新式塔板有着非常广阔的利用前景，深入研究它的板上气液两相流体流动的具体状况和优化塔板结构，对新型塔板的研发与推广有着十分重要的意义。
　　本文建立了直径为219mm的立体旋液式并流塔板 SSPT板上两相流体流动的计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，简称CFD）物理模型，使用STAR-CCM+软件对SSPT进行了模拟计算，分别考察了叶片扭转角和塔板高度对塔板的湿板压降以及流场的影响，并以此为依据优化塔板结构。进一步模拟研究了板内的气液两相流场，计算了不同操作工况下的液相流场分布。分别从不同截面考察了板内气液两相的流动状况，分析研究了立体旋液式并流塔板内部流场状况。
　　模拟计算结果表明塔板整体内部液相流动均匀，没有出现回流现象，不存在回流区；板内不存在明显的漩涡，气液接触均匀，塔板压降较低，适合复杂工况；在靠近入口处叶片上表面气液湍动剧烈，由于特殊的叶片结构，使得气液两相在塔板内部能够两次通过筛孔，提高了传质效率；叶片上表面液层高度很小，基本杜绝了液层留滞，有利于减少整体塔板压降，有效消除了气沫夹带。

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第一章 文献综述

1.1 两相流体力学研究

1.2 计算流体力学

1.3 本文研究内容与工作

第二章 立体旋液式并流塔板物理模型和数学模型的建立

2.1 立体旋液式并流塔板的物理模型

2.2 立体旋液式并流塔板两相流场的数学模型

2.3 边界条件以及模型假设

2.4 小结

第三章 立体旋液式并流塔板气液两相流的CFD模拟与实验的验证

3.1 立体旋液式并流塔板的湿板压降模拟值与实验值对比

3.2小结

第四章 立体旋液式并流塔板两相流流场CFD模拟

4.1立体旋液式并流塔板两相流模拟结果分析

4.2单个叶片速度流场分布

4.3 小结

第五章 立体旋液式并流塔板结构优化

5.1 立体旋液式并流塔板叶片偏转角优化

5.2 立体旋液式并流塔板塔板高度优化

5.3 小结

第六章 结论与展望

6.1 结论

6.2展望

参考文献

致谢