分离空间结构对旋流器流场和传质面积的影响.pdf

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1、第45卷第3期2017年3月化学工程CHEMICALENGINEERINGfCHINA)V01．45No．3Mar．2017分离空间结构对旋流器流场和传质面积的影响程治良，邱发成，徐飞，全学军，李瑞恒(重庆理工大学化学化工学院，重庆400054)摘要：为了揭示分离空间结构对水力喷射空气旋流器(WSA)的气液传质性能影响作用机理，采用雷诺应力模型(RSM)和流体体积多相流(VOF)模型对圆柱型和柱锥结合型水力喷射空气旋流器内部耦合场进行了数值模拟，并以CO：一NaOH化学吸收体系测定了这2种分离空间结构WSA的有效比相界面积。

2、结果表明：分离空间结构对WSA内的射一旋流耦合场中轴向、切向和径向速度分布都有较大影响。柱锥结合型WSA的耦合场具有较高的切向速度、较低的轴向速度和较稳定的径向速度；而圆柱型WSA的耦合场具有较大的轴向速度、较小的切向速度和稳定性较小的径向速度场。与圆柱型WSA相比，柱锥结合型WSA的流体湍动能和有效比相界面积高于前者，这是后者传质效率高的主要原因。关键词：水力喷射空气旋流器；气液两相流；分离；计算机模拟；流场分析中图分类号：TQ021．1文献标识码：A文章编号：1005-9954(2017)03-0052-07DoI：10

3、．3969／j．issn．1005-9954．2017．03．011Effectsofseparationspaceconfigurationonflowfieldandmasstransferareainawater-spargedaerocycloneCHENGZhi-liang，QIUFa-cheng，XUFei，QUANXue-jun，LIRui-heng(SchoolofChemistryandChemicalEngineering，ChongqingUniversityofTechnology，Chongqing

4、400054，China)Abstract：Inordertorevealthemechanism，thecouplingfieldsformedbythejetfieldwithrotatinggasfieldintwokindsofWSAwithacylindricalandaconicalseparationspaceconfigurationwassimulatedusingcomputationalfluiddynamics(CFD)method．Moreover，effectivegas—liquidinterr

5、acialareaperunitvolume(a)ofthetwoWSAwasalsodeterminedbychemicalreactionmethodwithC02一NaOHsolutionsystem．Theresultsindicatethattheseparationspaceconfigurationhasagreatereffectonthevelocitiesofthreedimensionalspacesinthecouplingfield．ThecouplingfieldintheWSAwithaconi

6、calstructurehasahighertangentialvelocity，loweraxialvelocityandmoresteadyradialvelocity，whereasthecouplingfieldintheWSAwithacylindricalstructurehasalowertangentialvelocity，greateraxialvelocityandunsteadyradialvelocity．ComparedwiththeWSAwithacylindricalstructure，theW

7、SAwithaconicalstructurealsoexhibitsbettermasstransferperformancebecauseofthelargervalueofaandturbulentkineticenergyoftheflow．Keywords：water—spargedaerocyclone；gas—liquidflow；separation；computersimulation；flowfieldanalysis传统的气液传质设备主要是填料塔、板式塔、鼓泡塔等，存在重力场比较弱，液膜传质系数低，容易

8、液泛，易堵塞等问题‘1。21。通过产生超重力场，可使得微观混合和传质过程得到极大的强化，大大提高气液传质效率‘3I。目前，超重力强化气液传质设备主要有旋转填充床‘43和旋流器等‘5刮。前期研发的水力喷射空气旋流器(WSA)，是～种利用液体射流和空气旋流耦合作用强化气液传质的新型气液传质收稿