降液管出口流体力学性能研究

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1、⑧中国近代第一所大学FOUNDED』N1895天洋火蓦TlANJINUNlVERSlTY硕士学位论文●学科专业：作者姓名：指导教师：天津大学研究生院2004年12月Y8S815l降液管出口流体力学性能研究StudyontheHydrodynamicsofthe0utletofDowncomer学科专业：化学工程研究生：周海龙指导教师：徐世民副研究员天津大学化工学院二零零四年十二月摘要精馏塔在现代化工设备中占有重要的地位，主要形式有板式塔与填料塔两种，近些年来，板式塔的研究进展很快，其中板式塔研究的一个重要方面就是应用计算流体力学对塔板上流体流动状况进行研究，降液管出口流体力学

2、性能的研究是进行塔板研究的一个重要因素。本文采用计算流体力学软件FLUENT，针对两种不同形式的降液管出口进行了流体力学性能研究，一种是传统弓形降液管，另一种是倾斜式降液管。通过对降液管出口流体力学性能的研究．得出降液管出口内侧及外侧流体的流速沿不同坐标方向的变化以及液体在降液管内的混合程度。弓形降液管底部，速度沿x方向的变化分三个区，中心处速度较大，而沿着Y的方向，速度在中心处较小；倾斜式降液管底部流场的速度分布与弓形降液管不同，速度沿x方向分四个区，速度沿Y方向的分布，当流量较小时，在靠近管中心台勺区域，速度沿Y方向基本不变，只在靠近边壁处，速度才有所减小。当流量较大时，

3、速度沿Y方向没有恒定段。对于两种不同形式的降液管，液体都是处于部分混合状态，倾斜式降液管内液体混合更充分，在计算塔板效率时，可以近似认为其内浓度是均匀的。通过CFD计算得出两种结构形式下，塔板入口处的速度分布。对于两种降液管结构，塔板入口处速度不是均～的，中心处速度较均匀，两边速度比较混乱。文中把模拟的结果与实验进行了对比，结果表明，模拟的结果是可靠的。关键词：计算流体力学，降液管，塔板流场，塔板，FLUENTABSTRACTDistillationcolumnisaveryimportantequipmentinthechemicalindustry,itcontainst

4、wostyles：platecolumnandpackingcolumn．Inrecentyears，theresearchonplatecolumnhasmademuchprogress，thefluidfieldindistillationtrayisoneofthemainaspect，butthebdrodynamicsoftheoutletofdowncomerisanimportantfactorforresearchontray．ThehydrodynamicsoftheoutletoftwodifferentdowncomerswasstudiedwithFL

5、UENT(aCFDsoftware)，oneistraditionalarcdowncomer,theotherisleandowncomer．Theprofileoffluidvelocityalongdifferentaxisattheoutletandtheconditionofmixtureatthebottomofdowncomerwereobtainedfromtheresearch．Forthetraditionalarcdow!rlcorfler,theprofileofvelocityalongXaxishasthreeregions，itislargera

6、tthecenteLbutalongYaxis，itissmalleratthecenteLTherearesomedifferencesbetweentheleandowncomerandthearCdowncomer,theprofileofvelocityalongXaxishasfourregions，alongYaxis，whenthefluxissmall，itisalmostuniformncarthecenter，justatthesides，therearesomewaves．Whenthefluxislarge，theuniformregionisdisa

7、ppeared．Thefluidispartlymixedinthetwodowneomers．theconditionofmixtureiSmQresu伍cientinthe1eandowncomer,itiSreasonablethatassumingtheecmcentrationisuniformwhencomputingtrayemciency．neprofileofvelocityattheinletoftraycanbegainedthroughtheresearch．Nearthecen