規(guī)整填料表面點傳質(zhì)的可視化研究.pdf

1、近十幾年來，精餾的發(fā)展雖然已經(jīng)比較成熟，但是仍然存在許多問題。例如計算全塔效率和流體力學(xué)性能的經(jīng)驗和半經(jīng)驗公式在精餾計算中占有主導(dǎo)地位，然而這些公式卻存在15％-20％左右的誤差，并且這些誤差是由于采用宏觀尺度上平均傳質(zhì)的研究方法，對精餾操作中最重要的傳質(zhì)單元——規(guī)整填料研究而產(chǎn)生的。為了改變現(xiàn)狀，本文嘗試采用一種新的方法，即研究規(guī)整填料在微觀尺度上的點傳質(zhì)。 本文采用顯色化學(xué)反應(yīng)的流體可視化方法研究規(guī)整填料表面上的點傳質(zhì)效果，

2、并且首次用高精度彩色掃描儀進行后處理，把顏色值轉(zhuǎn)化為數(shù)字值。實驗使用200dpi的分辨率對實驗結(jié)果進行掃描，每個象素點的大小只有0.016×0.016mm2，因此填料表面單元網(wǎng)格的大小也是0.016×0.016mm2。然后通過風(fēng)洞的標定特性來建立數(shù)字值和點傳質(zhì)量之間的關(guān)系，進而得到填料表面的點傳質(zhì)系數(shù)。通過填料表面點傳質(zhì)系數(shù)的三維分布圖，可以首次清晰地看到在每兩片填料交叉形成的任一傳質(zhì)單元當(dāng)中，存在三個傳質(zhì)高峰，代表基元中傳質(zhì)效果較好的

3、部分。同時傳質(zhì)較差的地方也為填料的進一步改進提供了依據(jù)。 在雷諾數(shù)從200到3000時，對規(guī)整填料點傳質(zhì)效果進行了研究。研究結(jié)果表明隨著雷諾數(shù)的增大，湍動越來越充分，傳質(zhì)逐漸變得均勻，而且整體傳質(zhì)效果增強。由于填料幾何形狀對傳質(zhì)有決定性的影響，所以為了提高填料傳質(zhì)效率，我們對填料表面結(jié)構(gòu)進行了初步的改進。打孔填料的點傳質(zhì)試驗表明，孔周圍3—4個毫米內(nèi)的點傳質(zhì)效果得到明顯增強，達到50％。 然后本文用計算流體力學(xué)來模擬規(guī)整