大型填料塔气液分布器的流体力学性能研究

摘要

该文主要工作是针对Φ2400mm填料塔槽式液体分布器的多点进料形式,进行了一系列的实验研究来考察其对液面波动、主槽分布均匀性能的影响,并与CFD模拟结果进行对比及验证;对Φ6400mm双切向环流气体分布器的进气分布流场进行了CFD模拟,并就不同结构对其进行模拟结果的对比与分析.槽式液体分布器进料点数的增加,在一定程度上可以改善分布器的布液性能,如减少液体的卷吸作用,维持液面稳定.用流体体积两相流(VOF)模型模拟液体分布器的进料情况比较成功.特别是对水射流在空气中的发展、液面的波动等,与实验现象基本吻合.作者还对进料管内的水流流动,进行了单相湍流模拟,获得了令人满意的结果;在进料管结构上改进后,计算结果表明其分布均匀性能方面得到明显的改善.双切向环流气体分布器进气速度初场的单相模拟,较好的揭示了气体经过分布器在塔内发展的规律.对进气口和内环流通道的导流改型后,模拟计算结果表明,其湍动动能和能量耗散降低不少;通过对不同塔底结构的模拟对比研究,发现不同塔底结构将极大地左右气体在塔内的流型和速度分布.

目录

文摘

英文文摘

独创性声明和学位论文版权使用授权书

绪论

前言

本文研究主要内容

第一章文献综述

§1.1填料塔气体及液体两种分布器的研究与应用

1.1.1液体分布器

1.1.2填料塔进气结构的研究

1.1.3小结

§1.2计算流体力学模型分析和应用

1.2.1湍流模型概述

1.2.2湍流边壁处理

1.2.3多相流模型

1.2.4数值计算方法

1.2.5计算流体力学软件介绍

1.2.6小结

第二章槽式液体分布器的实验研究

§2.1实验装置与过程

2.1.1实验设计及其装置

2.1.2实验仪器

2.1.3实验过程

§2.2实验结果与分析

2.2.1流量变化对分布性能的影响

2.2.2进料点数对分布性能的影响

2.2.3流量对液面波动的影响

2.2.4进料点数对液位的影响

2.2.5槽内液面的波动分布情况

2.2.6进料点流出形式与液面波动的研究

§2.3小结

第三章液体分布器的数值模拟研究

§3.1槽式液体分布器一级主槽的多点进料数值模拟

3.1.1工况介绍与模型选择

3.1.2数学模型方程

3.1.3初始条件

3.1.4边界条件

3.1.5分布器尺寸与网格的划分和计算

3.1.6计算结果与讨论

§3.2槽式分布器进料管的模拟研究

3.2.1数学模型建立与求解

3.2.2计算结果及其讨论

3.2.3进料管的结构改型模拟研究

§3.3本章小结

第四章双切向环流气体分布器的数值模拟和结构优化

§4.1数学模型的建构与方程的求解

4.1.1基本方程

4.1.2边界条件

4.1.3计算域轮廓尺寸

4.1.4网格生成及其数值计

§4.2计算结果与讨论

4.2.1速度场的模拟

4.2.2湍动能量k的分布

4.2.3湍动能量耗散率ε的分布

§4.3结构改型的模拟研究

4.3.1分布器的局部改型

4.3.2塔底结构的该型

§4.4本章小结

第五章结论与展望

§5.1结论

§5.2展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

附 录 :符号表

致谢