旋流板塔内两相流场的CFD模拟与分析

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1、摘要旋流板塔(RST)是浙江大学发明的一种高效通用型传质设备，其综合性能优于国外常用的吸收器，作为主设备已成功应用于大中型燃煤工业锅炉的烟气脱硫除尘工程上。旋流塔板上的气液运动是决定塔板效率的主要因素，因此研究气液两相流场将对塔板操作的优化及结构的放大具有重要而现实的指导意义。本文以商用软件FLUENT为求解软件，拥有双CPU及2G内存的服务器为硬件基础，生成了含有大量网格的由150mm和西4000mm的旋流板塔的三维模型，用双方程RNGK-e湍流模型、Eulerian多相流模型和Gran妇流体模型，对RST内气液运动进行了较为深入的仿真研究。研究并优化了旋流板塔的绘制方法与网格的生成，为

2、本文模拟所涉及的各种小型、大型及各种板型参数的RST生成了计算所需的三维网格。用双方程RNGK-e模型模拟湍流，Elllefian模型模拟气液两相流动，得到了西150mm及04000mmRST内一定空塔气速下两相流场的分布及特征，发现RST经放大后液相流场分布的一些问题。通过改进数学模型，引进Gran妇流体模型对液体的湍流粘性进行修正，并选用相应的流体-固体交换系数。选用几种特定的液滴粒径，得到了西150mm及西4000mmRST内更为合理的流场分布结果，发现大型RST内气液流场受液滴粒径影响较大，对较小颗粒(小于300j．u'n)的去除能力较小型RST要低。本文为RST内两相流场的数值模

3、拟提供了有效的方法，模拟结果有助于旋流板塔的结构优化和放大设计。本文工作也为迸一步的研究打下了良好的基础，在RST流场CFD数值模拟的基础上可以进一步进行传热及化学反应过程的CFD数值模拟研究。关键词旋流板塔，两相流场，放大效应，模拟，计算流体力学一涨脯簟塑垩查堂堡主堂些丝塞——AbstractRotating．stream．tray(RSDabsorber,whichWaSinventedbyZhejiangUniversity,isahigh—efficientequipmentformasstransfer．ItsperformanceisbeRerthanthatofcommerc

4、ialabsorbersusedindevelopedcountries．Ithasbeensuccessfullyimplementedinfuelgasdesulfurizationprojectforlargeandmediumscalecoal—bumingboiler．ThemotionofthegaSandliquidphaSesinRSTabsorberisthemainfactoraffectingits．efficiency．Thestudyofthetwo—phaSevelocityfieldinRSTabsorberisveryimportantandinstruct

5、ivetothefurtheroptimizationofRSTandtheameliorationofoperatingconditions．BaSeduponpowerfulcomputersandcommerciallyavailableComputationalFluidDynamics(CFD)software(FLUENT)，3Dmodelsof0150mmand04000mmRSTwimplentynumbersofmeshesweregeneratedandthetwo-phaseflowfieldsinRSTabsorbersweresimulatedusingEuler

6、ianmultiphasetheory,tWO·equationRNGK-eturbulencemodelandgranularflowmodelinthisWOrk．MethodformeshgenerationofRSTWaSstudiedandoptimized．ThecomputationalRSTmodelsstudiedinthispaperwerestrictlybuildandfinelymeshed．Twophaseflowdistributionundercertainoperatingconditionin中150mmand04000mmRSTWaSobtainedb

7、yusingRNGK-eandEnierianmodel．TheflowfieldofRSTafteramplifywasquesfionedforthedistributionofwaterbeingabnormal．ThemodelofturbulenceviscosityofwaterphaseWaSimprovedbyadoptinggranularflowmodelandthemodelforinterphas