新型折叠筛板流体力学性能研究

发布时间：2021-05-06 18:59

　　筛板塔是化学工业中一种常见的塔板形式。传统的错流筛板在操作时压降较大,塔板上液相回流严重。为了提高塔的稳定性和传质效率,本文提出了一种同向阶梯形等间距侧壁开孔折叠形式的新型筛板塔盘结构。该塔板将传统筛板经过折叠形成多个斜面的阶梯结构,筛孔均匀分布在同向的斜面侧壁上。通过侧壁筛孔的气相对液相产生导流作用,消除液相在塔板上的回流现象,改善塔板上的气液流动状况。首先使用3D打印技术制造和加工了折叠筛板塔板（FST）和普通筛板塔板（ST）,以空气-水为工质,在直径为Φ300mm的有机玻璃塔中进行了冷模实验研究,对比考察了折叠筛板与普通筛板的压降、清液层高度和泡沫层高度等流体力学性能。然后通过CFD模拟建立了折叠筛板塔和普通筛板塔的物理模型和数学模型,以清液层高度为验证标准,模拟计算结果用实验数据验证其可靠性。然后对直径Φ600mm的折叠筛板塔和普通筛板的气液两相流动进行了三维模拟,以塔盘回流强度、压降、清液层高度、泡沫层高度等参数为表征手段考察了塔板的流体力学性能。结果表明该结构下气相对塔板上的液相起导流作用,显著减少塔板上超过90%的液相回流,降低50%的清液层高度,减少30%的湿板压降。最... 

【文章来源】：天津大学天津市 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：70 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
abstract
第1章 文献综述
    1.1 筛板塔的研究现状
        1.1.1 筛板上气液两相的流动状态
        1.1.2 筛板塔的分类
    1.2 塔板的流体力学性能
        1.2.1 塔板压降
        1.2.2 清液层高度和泡沫层高度
        1.2.3 塔板上的偏流和横向返混
        1.2.4 塔板间的纵向返混
    1.3 计算流体力学及其在精馏塔板研究中的应用
        1.3.1 计算流体力学求解的一般步骤
        1.3.2 计算流体力学在精馏领域的应用
    1.4 本课题主要研究内容
第2章 折叠筛板的实验研究
    2.1 实验装置
    2.2 塔板的加工以及结构尺寸
        2.2.1 塔板的加工
        2.2.2 塔板的结构尺寸
    2.3 实验测量方法
    2.4 实验流程和实验方案
    2.5 实验结果与讨论
        2.5.1 气液流量对塔板压降的影响
        2.5.2 气液流量对清液层高度的影响
        2.5.3 气液流量对泡沫层高度的影响
    2.6 本章小结
第3章 折叠筛板和普通筛板的数值模拟
    3.1 物理模型的和数学模型的建立
        3.1.1 CFD物理模型的建立
        3.1.2 气液两相流CFD数学模型的建立
        3.1.3 边界条件的设定
    3.2 模型的验证
    3.3 模拟结果与讨论
        3.3.1 折叠筛板与普通筛板气相对比
        3.3.2 折叠筛板和普通筛板上的液相回流
        3.3.3 气液相分率云图
        3.3.4 压降
        3.3.5 清液层高度
        3.3.6 泡沫层高度
    3.4 本章小结
第4章 折叠筛板的优化
    4.1 折叠筛板的物理结构参数
    4.2 模拟结果与讨论
        4.2.1 压降
        4.2.2 清液层高度
        4.2.3 泡沫层高度
    4.3 本章小结
第5章 结论与展望
    5.1 结论
    5.2 展望
符号说明
参考文献
发表论文和参加科研情况说明
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]新型正交波纹板流体力学性能CFD模拟[J]. 王华金,谢宛妮,孙永利,杨娜,李治洁.  化工学报. 2015(12)
[2]基于改进SST模型的分离流动数值模拟[J]. 甘文彪,周洲,许晓平,王睿.  推进技术. 2013(05)
[3]有关精馏塔技术的研究和应用[J]. 张伟.  科技传播. 2012(16)
[4]工业技术中的精馏原理探究[J]. 李港桥.  产业与科技论坛. 2011(19)
[5]小孔筛板上清液层高度的测量与计算[J]. 范利颋,何剑波,袁希钢,曾爱武,余国琮,M.A.Kalbassi,K.E.Porter.  现代化工. 2008(S1)
[6]CFD优化精馏塔板的液流状况[J]. 刘德新,李鑫钢,徐世民.  化工进展. 2006(12)
[7]DJ-5型塔板在丁二烯精馏塔改造中的应用[J]. 张颂红,任立新,周爱文,姚克俭.  石油炼制与化工. 2004(11)
[8]新型立体传质塔板CTST的研究与开发进展[J]. 李春利,孙玉春,王志英,方静.  河北工业大学学报. 2004(02)
[9]板式塔研究进展[J]. 王树楹,高长宝,兰仁水.  化学工程. 2003(03)
[10]新型高效大通量DJ系列塔板的研究与工业应用[J]. 姚克俭,章渊昶,王良华,俞晓梅.  化工进展. 2003(03)



本文编号：3172452