鼓泡破泡一体化高效精馏塔盘流动特性与CFD模拟

发布时间：2018-03-31 16:52

  本文选题：数值模拟　切入点：气泡　出处：《化工学报》2017年12期

【摘要】：就痕量精馏中塔板传质效率低、需强化气液传质的问题,研究者提出了新型鼓泡破泡一体化高效精馏塔盘,通过在筛板上泡沫层高度范围内设置一层破泡装置,打破大气泡,减小气泡体积,强制界面进行更新,从而提高传质效率。采用双欧拉模型分别对鼓泡破泡一体化塔盘和筛板进行了气液流场的数值模拟,并对模型进行了验证。对比两种塔板的计算结果可以看出:在相同操作条件下,破泡装置将大气泡破裂成无数小气泡,使高气含率区域面积较普通筛板进一步增大,且气含率梯度变化更均匀;增加破泡装置后,在相同气速条件下气泡上升速度下降,气体在液层中的滞留时间延长,使鼓泡层高度增加,可显著提高传质效率,且降低了气体雾沫夹带量;破泡装置还明显改善了气相的纵向分布,气含率由塔板底部向上逐渐增大且存在明显分界;破泡装置附近湍动较剧烈,气泡破碎喷出的气体会进一步撕裂液膜,气体破碎作用会抑制气泡聚并,促进界面的快速更新更有利于传质过程的进行。研究结果可对工业塔板设计和优化提供指导。
[Abstract]:In view of the low mass transfer efficiency of trays in trace distillation and the need to enhance gas-liquid mass transfer, the researchers put forward a new type of bubble-breaking integrated high-efficiency distillation tray, which broke large bubbles by setting a layer of bubble breaking device within the height range of foam layer on the sieve plate.Reduce bubble volume and force the interface to update, thus improving mass transfer efficiency.The double Euler model was used to simulate the gas-liquid flow field of the bubbling and bubble breaking tray and the sieve plate, respectively, and the model was verified.Comparing the calculation results of the two trays, it can be seen that under the same operating conditions, the bubble breaking device will break up the large bubbles into numerous small bubbles, making the area of high gas holdup further larger than that of the ordinary sieve plate, and the gradient change of gas holdup is more uniform;With the increase of bubble breaking device, the rising velocity of bubble decreases under the same gas velocity, the residence time of gas in liquid layer is prolonged, the height of bubble layer is increased, the mass transfer efficiency is improved significantly, and the entrainment amount of gas mist is reduced.The gas holdup increased gradually from the bottom of the tray and there was a clear boundary, the turbulence near the bubble breaking device was more intense, and the gas released by the bubble would tear the liquid film further.Gas fragmentation can inhibit bubble aggregation and promote the rapid renewal of the interface, which is more conducive to the mass transfer process.The results can provide guidance for the design and optimization of industrial trays.
【作者单位】： 青岛科技大学化工学院;
【基金】：国家自然科学基金项目(21276123) 青岛市科技成果转化计划—科技惠民专项项目(16-6-2-50-nsh) 山东省高等学校科技计划一般项目A类(J17KA107)~~
【分类号】：TQ053.5

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本文编号：1691601