模块化分子筛吸附器与板翅式换热器芯体内气流分布特性研究

摘要

分子筛吸附器和板翅式换热器都是保证空分装置安全稳定运行的关键设备，分子筛床层和板翅式换热器芯体内的气流分布特性直接影响到分子筛吸附器对空气中的水、二氧化碳等杂质的吸附性能和板翅式换热器的换热性能，因此对分子筛床层和板翅式换热器芯体内的气流分布特性进行研究有很重要的意义。
　　本文将分子筛床层和板翅式换热器芯体看作是含有孔隙的多孔连续介质，将其简化为多孔介质模型，结合数值模拟的方法对分子筛床层和板翅式换热器芯体内的气流分布特性进行了研究。
　　本文在传统立式轴向流分子筛吸附器的基础上进行叠加，设计了一种新型立式模块化分子筛吸附器，对这种新型分子筛吸附器内的气流分布特性进行了研究。对单级吸附器内气流分布的研究结果表明，由于吸附器进出口管位置的变化导致分子筛床层内的气流分布不够均匀，因此有必要加布气装置，而且孔板布气装置要优于孔管布气装置，并研究了孔板布气装置的最佳位置。对两级模块化分子筛吸附器内气流分配的研究结果表明，进出口气流方向相反的管道布置形式要比进出口气流方向相同的管道布置形式的气流分配更加均匀。
　　本文将板翅式换热器物流流道视为多孔介质孔隙，其它结构视为多孔介质骨架，分别采用多孔跳跃模型、多通道多孔区域模型及整体各向异性多孔区域模型对板翅式换热器芯体进行简化，进而建立包括封头和芯体的整体计算模型，研究了芯体内单股物流流体分配特性。研究结果表明，各向异性整体多孔介质区域模型能够反映芯体内的流场分布信息，采用这种模型对板翅式换热器芯体进行简化有合理有效的。研究成果对今后板翅式换热器结构设计提供了理论参考依据。

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1 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状

1.3 主要研究内容

2 多孔介质模型理论研究

2.1 连续介质方法

2.2 多孔介质模型宏观结构特性参数

2.3 多孔介质流动方程

2.4 本章小结

3 模块化立式分子筛吸附器气流分布特性研究

3.1 单级吸附器气流分布特性研究

3.2 模块化吸附器管道布置形式对流量分配的影响

3.3 本章小结

4 板翅式换热器芯体内气流分布均匀性的研究

4.1 建立计算模型

4.2 边界条件

4.3 计算结果及分析

4.4 本章小结

5 结论与展望

5.1 全文总结

5.2 课题展望

致谢

参考文献