微細(xì)泡塔盤流體力學(xué)的測定與傳質(zhì)性能的研究.pdf

1、塔設(shè)備是廣泛應(yīng)用于煉油、化工等行業(yè)物質(zhì)分離的一種重要的氣液和液液傳質(zhì)設(shè)備。在痕量分離中，無論是對(duì)填料塔還是板式塔的開發(fā)，都存在結(jié)構(gòu)復(fù)雜和生產(chǎn)成本高的缺點(diǎn)，所以研究者們開始尋找不使塔板效率降低同時(shí)又能使篩板結(jié)構(gòu)簡單的方法。因在痕量分離過程中，氣泡直徑大小對(duì)塔板效率的高低起著決定性的作用，所以提高分離效率的有效方法是破除較大氣泡，強(qiáng)化表面更新和增大兩相接觸面積。其中破除大氣泡最簡單直接的方法是在篩板上鋪設(shè)一層篩網(wǎng)，即建立重整化微尺度篩板結(jié)構(gòu)

2、?；谶@種結(jié)構(gòu)，本文通過CFD模擬和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的方法對(duì)整微板的結(jié)構(gòu)和流體力學(xué)性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究。
　　本文采用歐拉-歐拉雙流體模型構(gòu)建了非穩(wěn)態(tài)三維塔板氣液流場，通過對(duì)氣含率和開孔率等分析得出其最佳結(jié)構(gòu):方形篩網(wǎng)的安裝高度為25 mm，開孔率為55.7％為最佳;且單層篩網(wǎng)更適用于工業(yè)推廣應(yīng)用;采用CFD-PBM耦合模型對(duì)整微板進(jìn)行模擬分析，得出大、小氣泡群在塔內(nèi)的分布規(guī)律，且整微板中氣泡平均直徑僅為篩板的12％;通過對(duì)比兩種塔板的模

3、擬結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)篩網(wǎng)能夠使氣相分布變得更為均勻，還消除了所在位置上的大旋渦，規(guī)整了氣相流動(dòng)方向，這些改變都是有利于傳質(zhì)的。
　　為了定量分析影響塔板效率的各參數(shù)，本文選用空氣-水系統(tǒng)進(jìn)行篩板和整微板的流體力學(xué)實(shí)驗(yàn)測定，并對(duì)氣泡特性進(jìn)行了一系列的研究，實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明整微板的最優(yōu)結(jié)構(gòu)是:篩網(wǎng)的安裝高度為25mm，孔徑為5目。并與篩板做了對(duì)比，結(jié)果表明:整微板的平均濕板壓降達(dá)到0.243kPa，比篩板高出44個(gè)百分點(diǎn)，導(dǎo)致能耗較大;整微板

4、的平均氣泡直徑為5.16mm，僅為篩板的15％，與模擬值基本吻合;整微板的氣含率較篩板平均高出3.28％;整微板中的壓力波動(dòng)較為平穩(wěn)，且功率譜密度圖也反映了小氣泡能更好的保持其形態(tài)，破碎頻率遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于篩板，對(duì)塔的操作狀態(tài)有較大程度的改善。
　　本文選取SO2的解吸實(shí)驗(yàn)來分析篩板和整微板的傳質(zhì)效率。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:普通解吸時(shí)，同等條件下，整微板的解吸效率為86.85％，是篩板的1.87倍;痕量解吸時(shí)，整微板的解吸效率仍能保持在50％以上