规整填料塔内流体力学行为模拟研究

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1、天津大学硕士学位论文规整填料塔内流体力学行为模拟研究姓名：张雪申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：张卫江20070101中文摘要本课题组正在研究用化学交换法分离硼同位素的实验室中试实验研究。该过程分离要求高，需要较大的理论板数。基于此，课题组引入了两种新型金属丝网规整填料CDGl700Y和CDG2500Y，并对它们的流体力学性能和传质性能进行初步的考察。本文在此基础上，进一步研究了规整填料塔内流体力学分布情况，为课题组以后的研究提供参考。本文通过引入表征体元的概念，采用了体积平均的方法使在规整填料塔

2、内的流体非连续介质连续化，并分别建立了描述填料塔内流动规律的气、液单相流流动方程和气液两相流状况下的气相和液相的流动方程。采用商业软件Fluent6．1．22对上述建立的规整填料塔内的连续性方程和动量方程进行模拟研究。在模拟过程中，本文先建立了三维CFD模型，然后根据建立的方程选用了Fluent中的多孔介质模型、多相流欧拉模型和用户自定义模型分别对液相单相流和气液两相流进行了模拟计算，得到了塔内不同截面的压力分布图、速度矢量分布图，相含率分布图等流体力学分布情况，模拟结果能较好的反应规整填料塔内流场的分布

3、情况。为了验证模拟计算的结果，对于液相单相流模拟做了压力降的验证实验，结果表明本文提出的模型能够较好的模拟流体的流动趋势，每米填料压降的模拟值与实验值的平均偏差为18．94％；对于气液两相流模拟引入了文献的压力降实验数据进行验证，结果表明模拟值与实验值的平均偏差为26．69％。关键词：计算流体力学规整填料气液两相流模型模拟ABSTRACTThetechnologicalprocessoftheboronisotopesseparationbychemicalexchangemethodinthepilot

4、scaleisdoneinourgroup．Astrictseparationstandardisrequiredintheprocess，whichleadstoaratherhighheightoffilledtower．Accordingtothat，twonewstyleofwiregauzestructurepackingCDG1700YandCDG2500Ywerechosen．Theirfluiddynamicsperformanceandmasstransferperformancewer

5、estudiedpropaedeutically．Basedontheformerresearches，afurtherstudyonthesimaltionofdynamicflowinastructuredpackedtoweristakeninthispaper’whichsuppliesreferencefortheresearchesinthefuture．AccordingtothedefinitionoftheRepresentativeElementaryUnit(REU)，thevolu

6、meaveragingtechniqueWasappliedtomakethediscretemediatobecontinuuminstructuredpackedtower．Thentheflowequationsfordiscripingthedynamicflowinpackedtowerundersingle-phaseflowandtwo-phaseflowconditonswerederived．ThesoftwareFluent6．1．22isusedtodostudiesonthesim

7、ulationbasedonthecontinuityequationandmomentumequationderivedabove．Athree—dimensionalCFDmodelisbuiltasaphysicalmodelinthesimulation．Andporousmediummodel，multiphaseflowmodel，EulermodelanduserdefinefunctionmodelinFluentarechosentosimulatethedynamicflowunder

8、thetwoconditonsrespectively．Theresultsofsimulation，suchaspressureprofileandvelocityvectorprofile，indiffersectionalofthetoweraregiven，whichcanrepresenttheflowbehaviorwellinthepackingtower．Totestthecalculatedresult，an