基于大型填料塔气液分布器的流体力学性能研究

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1、天津大学硕士学位论文大型填料塔气液分布器的流体力学性能研究姓名：周海鹰申请学位级别：硕士专业：化学工程指导教师：李鑫钢20030101中文摘要鉴于填料塔的放大效应，利用目前的实验手段对大尺寸的塔内件进行流体力学性能测试，难度很大。计算流体力学(CFD)模拟结果不受放大效应的影响，利用CFD来模拟大型填料塔内气体分饰器、液体分布器流体速度场，探讨其中的流体流动规律，就可弥补实验的不足，为分布器的设计提供理论上的数据与支持。本文主要工作是针对02400mm填料塔槽式液体分御器的多点进料形式，进行了一系列的实验研究来考察其对液面波动、主槽分布均匀性能的影响，并与

2、CFD模拟结果进行对比及验证；对中6400mm双切向环流气体分布器的进气分布流场进行了CFD模拟，并就不同结构对其进行模拟结果的对比与分析。槽式液体分布器进料点数的增加，在一定程度上可以改善分布器的布液性能，如减少液体的卷吸作用，维持液面稳定。用流体体积两相流(VOF)模型模拟液体分布器的进料情况比较成功。特别是对水射流在空气中的发展、液面的波动等，与实验现象基本吻合。作者还对进料管内的水流流动，进行了单相湍流模拟，获得了令人满意的结果；在进料管结构上改进后，计算结果表明其分布均匀性能方面得到明显的改善。双切向环流气体分布器进气速度初场的单相模拟，较好的揭

3、示了气体经过分伟器在塔内发展的规律。对进气口和内环流通道的导流改型后，模拟计算结果表明，其湍动动能和能量耗散降低不少；通过对不同塔底结构的模拟对比研究，发现不同塔底结构将极大地左右气体在塔内的流型和速度分布。由此可见，提高分布器的分布性能不仅仅是其本身结构问题，而是与塔内其它构件相结合起来，统一优化。关键词：填料塔，槽式分布器，双切向环流气体分布器，多点进料，进气速度初场，计算流体力学，VOF两相流模型ABSTACTAswea11knOW．itiSveryhardtomeasurethehvdrodynamicspropertiesofsomebigsca

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6、nletInitialdistributioncapacityComputationalfluiddynamicsVOFmodel独创性声明本人声明所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作和取得的研究成果，除了文中特别加以标注和致谢之处外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得墨壅盘茎或其他教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均己在论文中作了明确的说明并表示了谢意。学位论文作者签名：签字日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解苤洼盘堂有关保留、使用学位论文的规定。特授权墨

7、洼塞鲎可以将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，并采用影印、缩印或扫描等复制手段保存、汇编以供查阅和借阅。同意学校向国家有关部门或机构送交论文的复印件和磁盘。(保密的学位论文在解密后适用本授权说明)学位论文作者签名导师签名签字日期：年月日签字日期：年月目前言绪论70年代以来，新型规整填料以及新型塔内件的不断开发，使得填料塔有了新的突破。著名国际精馏专家、英国阿斯顿大学的K．E．Porter教授曾经指出：“近l·五年来，在精馏和吸收领域最突出的变化是新型填料、特别是规整填料在大直径塔中开始广泛应用，这标志着塔填料、塔内件及填料塔的综合技术进入一个

8、新的阶段。’’f1】填料在填料塔气液两相均匀分布过程中起着关键的作