大流量立式径向流吸附器分层并联均布方法研究

摘要

随着世界经济的高速发展，钢铁、冶金、化工等诸多工业领域对氧、氮等工业气体的需求急剧增长。未来需要更大规模、更高效的低温空分系统来适应这个趋势。在低温空分过程中，吸附纯化环节对整个系统的安全运行意义重大。如何进一步提高吸附器的空气处理量和吸附颗粒利用效率，是目前制约空分系统大型化和低能耗化发展的一大障碍。然而，立式径向流吸附器具有占地面积小、床层压降小、再生能耗低等优点，在国内外大型和超大型空分系统中得到了广泛应用。改进立式径向流吸附器的结构，优化其流场分布，则是实现吸附系统大型化和高效化的有效途径。为此，本文开展了以下研究工作：
　　(1)为降低径向流吸附器高度对均布的影响，提出了径向流吸附器的分层并联设计方法，设计并加工了分层并联吸附器，对其内部流体压力场的分布进行了测量。
　　(2)建立了径向流分层并联吸附器的数值计算模型。应用了计算流体力学方法，对分层并联式径向流吸附器中流体在床层内的流场进行了数值模拟计算，并在相同条件下与普通结构后的径向流吸附器的流场分布进行对比。结果表明，分层并联结构呢的均匀度相比于普通结构的均匀度提高了80％，有效清除了径向流吸附器过高对床层内流体均布的负面影响。
　　(3)对分层并联径向流吸附器的多个结构参数进行了优化，使其均匀度更好，吸附颗粒利用率更高；并对分层并联方法与其他均布方法的耦合进行了探讨。

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第一章 绪论

1.1 研究背景和意义

1.2 吸附器的结构研究

1.3 立式径向流吸附器均布研究

1.4 本文工作的意义

第二章 分层并联吸附器数值模拟研究

2.1 分层并联设计方法的提出

2.2 流动特性数学模型的建立

2.3 吸附特性模拟研究

2.4 本章小结

第三章 分层并联吸附器实验研究

3.1 测压实验台流程简介

3.2 实验装置简介

3.3 实验结果分析

3.4 本章小结

第四章 分层并联吸附器的优化设计

4.1 环形流道入口优化

4.2 床层厚度优化

4.3 分层并联方法与其他均布方法的耦合

4.4 本章小结

第五章 总结与展望

5.1 全文工作总结

5.2 主要创新点

5.3 展望

参考文献

作者简历及在学期间所取得的科研成果