大型双溢流立体传质塔板CTST板上液相流场的CFD分析

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1、大型双溢流立体传质塔板CTST板上液相流场的CFD研究KEYWORDS:double-passflowComputationalFluidDynamics(CFD)gas-liquidtwo-phaseflowCombinedTrapezoidSprayTray(CTST)liquidflowfieldsiv河北工业大学硕士学位论文符号说明英文字母A——液膜横截面积，m2。w——底隙宽度，m。3f——气体阻力作用，N/m。3希腊字母Fi——动量源项，N/m。30.5a——体积分率，无因次。F0——板孔动能因子，（kg/m）·m/s。2相

2、含率，无因次。g——重力加速度，kg·m/s。d——液膜厚度，m。2Q——液体质量流率，kg/(s·m)。e——湍流动能耗散率，N/s。h——清液层高度，mm。clfk——所求问题的因变量。k——湍流湍动动能，N·m。k——卡门常数，取k=0.418。n——前一时间步指示因子，无因次。2m——有效粘度，m/s。effn+1——当前步指示因子，无因次。)m——涡流粘度，m2/s。n——单位曲面法向量，无因次。tn)——壁面处流体相界面的单位法向量,无因q——接触角，rad。wq——壁面处的固液接触角，rad。次。w3p——压强，Pa。r—

3、—密度，kg/m。Dp——板压降，Pa。σ——表面张力系数，N/m。2t——层流剪应力，N/m。3ijL——溢流强度，m/(m/s）。w2t——气液表面剪切力，N/m。Re——雷诺准数，无因次。jS——平均应力张量系数，无因次。t——液体与壁面间剪切力，N/m2。wt——时间，s。2t¢——均相混合物与壁面间剪切力，N/m。w3tˆ——壁面处流体相界面的单位切向量，N/m。wq——壁面处的固液接触角，rad。wu0——板孔气速，m/s。x——系数，无因次。u——局部相速度，m/s。kj3V——控制单元体积，m。vii大型双溢流立体传质塔

4、板CTST板上液相流场的CFD研究特殊字符2G——扩散系数，m/s。Ñ——散度。下标0——初始值。板孔。G——气相。L——液相。i,j——空间坐标。q——相标记。viii原创性声明本人郑重声明：所呈交的学位论文，是本人在导师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本学位论文不包含任何他人或集体已经发表的作品内容，也不包含本人为获得其他学位而使用过的材料。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人或集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。学位论文作者签名：日期：关于学位论文版权使用授

5、权的说明本人完全了解河北工业大学关于收集、保存、使用学位论文的以下规定：学校有权采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供本学位论文全文或者部分内容的阅览服务；学校有权将学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索、交流；学校有权向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版。（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：日期：导师签名：日期：河北工业大学硕士学位论文第一章文献综述板式塔是一种在工业上有着极为重要地位的精馏设备，广泛应用于化工、炼油、制药、化肥等行业的分离过程中。在目前新型高效填料发展迅猛

6、的情况下，板式塔因其结构简单、造价低、且易于放大，特别是对于大塔径、多侧线采出等常压和加压物系的分离有较大的优势。所以当前工业上的大型精馏塔仍以板式塔为主，无法被填料塔取代。近年来，随着计算机技术和计算流体力学（CFD）的发展，人们开始用流体力学理论对填料塔和板式塔上流体的流动进行研究。其中板式塔内气液两相流动的CFD研究主要目的就是通过对塔板上气液两相流场进行模拟以得到塔板上浓度的准确分布和塔板效率的准确计算。由于CFD模拟可以得到不同塔板结构和操作条件下气液两相流动的液流情况和流体力学特性，相对于实验具有省时、省力、投入少、重复性好

7、的优点，因而是解决塔板两相流研究的重要方法和手段，同时又可为塔板的工业设计和结构改进提供有力的帮助。§§§1§111----1111两相流体力学两相流体力学的研究111-1---1111----1111两相流简介两相流简介相是具有相同成分和物理、化学性质的均匀物质部分，即相是物质的单一状态，如固相、液相和气[1]相。在两相流动的研究中，两相流就是指物质两相同时并存且具有明显相界面的混合流动。两相流动中，通常将物质分为连续介质和离散介质。气体和液体属于连续介质，称为连续相或流体相，固体颗粒、液滴和气泡属于离散介质，称为分散相或颗粒相。连续

8、相和分散相组成的流动称为两相流。两相流及多相流广泛存在于自然界和工程问题中，常见的分为气液两相流、气固两相流、液固两相流、液液两相流及多相流。111-1---1111----2222两相流的研究方法两相流的