当前位置:主页 > 科技论文 > 化学工程论文 >

新型导向固定阀塔板流体力学实验研究及数值模拟

发布时间:2019-01-14 06:55
【摘要】:板式塔是最常用的气液传质设备之一,其中,固定阀塔板作为一种整合了筛板塔板和浮阀塔板的优点,并克服了其中的一些缺点的塔板,以其优良的性能而被广泛应用,有很大的研究发展前景。本文以塔板的现有研究为基础,以加强对板上液体的导向性、抑制雾沫夹带为目的,针对当前塔设备对新型塔板开发的需求,开发了一种新型固定阀塔板——低雾沫导向梯形固定阀塔板。因此,本文将从实验和计算流体力学两部分着手,对低雾沫导向梯形固定阀塔板的流体力学性能及塔板上的气液两相流场进行分析研究。实验部分,本文流体力学实验是在1500×400mm的矩形塔中、用空气—水系统在常温常压下完成的。通过调整实验参数(出口堰高、空塔气速与液流强度),测量了本新型塔板的塔板压降、清液层高度、雾沫夹带及漏液这四种流体力学性能参数,探究了这些参数随阀孔动能因子、液流强度及出口堰高的变化规律。同时,通过拟合实验数据,得到了塔板压降、清液层高度、雾沫夹带及漏液的数学关联式,为此塔板进一步的设计与开发提供一定的理论指导。与F1浮阀相比新塔板的干湿板压降分别低30-40%以及10-20%,雾沫夹带低60-70%;与半椭圆固定阀相比新塔板的塔板压降略高,雾沫夹带低40-50%,抑制雾沫夹带的效果明显。模拟部分,本文为了深入分析研究新型导向固定阀塔板上方的气液两相流场分布情况,将建立出塔板模型,借助计算流体力学软件Fluent在气液两相流的条件下进行模拟计算。以双欧拉两相流模型与混合相标准k-ε湍流方程为基础,构造了此导向固定阀塔板的CFD三维模拟模型,模型中采用的动量源项表达式通过实验数据关联得到的平均体积气相含率建立。为了验证所建CFD模型的正确性,本文计算模拟了在与实验参数完全相同的条件下所得到的板上清液层高度,并与实验测量值进行比对。对比结果较吻合,证明所构建的模型能够较好的模拟出新型导向固定阀塔板上的气液两相流场,并根据模拟结果,研究分析了塔板上方的气液两相速度场的分布规律及塔板结构对流场的影响。
[Abstract]:Plate tray is one of the most commonly used gas-liquid mass transfer equipment, in which the fixed valve tray is widely used as a tray which integrates the advantages of sieve tray and floating valve tray, and overcomes some shortcomings. There is a great prospect of research and development. Based on the existing research on tray, this paper aims at strengthening the orientation of liquid on the plate and restraining entrainment of mist and foam, aiming at the demand of the new tray development for the tower equipment at present. A new type of fixed valve tray, low foaming trapezoidal tray, was developed. Therefore, the hydrodynamic properties of trapezoidal fixed valve tray and the gas-liquid two-phase flow field on the trapezoidal valve tray are studied in this paper from the two parts of experimental and computational fluid dynamics. In the experiment part, the hydrodynamic experiment was carried out in 1500 脳 400mm rectangular tower with air-water system at room temperature and atmospheric pressure. By adjusting the experimental parameters (exit Weir height, empty tower gas velocity and liquid flow intensity), the pressure drop of the tray, the height of the liquid layer, the entrainment of mist and the leakage of the liquid were measured. The variation of these parameters with the kinetic energy factor of valve hole, liquid flow intensity and exit Weir height is investigated. At the same time, by fitting the experimental data, the mathematical correlation formulas of tray pressure drop, liquid layer height, entrainment of mist and liquid leakage are obtained, which provides certain theoretical guidance for further design and development of tray. Compared with F1 float valve, the pressure drop of the new tray is 30-40% lower and 10-20% lower than that of the new tray, and the entrainment of mist is 60-70% lower. Compared with the semi-elliptical fixed valve, the pressure drop of the new tray is slightly higher, and the entrainment of foam is 40-50% lower than that of the new tray. In the simulation part, in order to analyze and study the gas-liquid two-phase flow field over the plate of the new type of guide fixed valve, a tray model is established and simulated under the condition of gas-liquid two-phase flow with the help of the computational fluid dynamics software Fluent. Based on the two-Euler two-phase flow model and the standard k- 蔚 turbulent equation of mixed phase, the CFD three-dimensional simulation model of the guide fixed valve tray is constructed. The expression of momentum source term used in the model is established by correlating the experimental data with the average volume vapor holdup. In order to verify the correctness of the established CFD model, the height of the supernatant liquid layer obtained under the same conditions as the experimental parameters is calculated and simulated, and compared with the measured values. The comparison results show that the proposed model can simulate the gas-liquid two-phase flow field on a new type of fixed valve tray, and according to the simulation results, The distribution law of gas-liquid two-phase velocity field over the tray and the influence of the trays structure on the flow field are studied and analyzed.
【学位授予单位】:天津大学
【学位级别】:硕士
【学位授予年份】:2015
【分类号】:TQ053.5

【相似文献】

相关期刊论文 前10条

1 张长银,朱家友;塔板综合性能关联分析与选型[J];石油化工;1994年07期

2 计建炳,,徐崇嗣;复合塔板的工业应用[J];石油化工设备;1994年03期

3 姚克俭,祝铃钰,计建炳,徐崇嗣;复合塔板的开发及其工业应用[J];石油化工;2000年10期

4 王志祥,赵静,骆培成,张志炳;塔板全导流装置的设计及应用[J];化工机械;2001年06期

5 金思毅;于宏;杨小刚;;反应/分离集成系统塔板组成线设计法研究[J];化学工程;2006年08期

6 郑艳平;;减压塔中筛孔塔板的工艺设计[J];中国新技术新产品;2009年19期

7 王畅;;混合冷凝器塔板的工艺计算[J];硫磷设计与粉体工程;2010年03期

8 М.F.伽脱罗克 ,Н.Е.奥康乃尔 ,朱子系;液体路程的长度对板效率的影响[J];化学世界;1956年12期

9 章元琦;陈海椳;;筛孔式抽提分馏塔的塔板效率研究[J];燃料学报;1957年01期

10 ;浮阀—筛孔复合塔板的应用[J];化工炼油机械通讯;1973年03期

相关会议论文 前5条

1 杜佩衡;杜剑婷;;梯矩形立体连续传质塔板工业应用进展[A];第二届全国塔器及塔内件技术研讨会会议论文集[C];2007年

2 张志炳;梁银春;吴有庭;周政;;节能型新结构塔板的研究与开发(Ⅰ) 板式塔非平衡热力学用能分析[A];2005年全国塔器及塔内件技术研讨会会议论文集[C];2005年

3 张杰旭;赵培;李玉安;路秀林;;导向浮阀型塔板的开发研究和工业应用[A];2005年全国塔器及塔内件技术研讨会会议论文集[C];2005年

4 张文林;李春利;李柏春;刘继东;吕建华;;梯形立体喷射塔板在环氧乙烷/乙二醇装置扩改中的应用[A];第三届全国传质与分离工程学术会议论文集[C];2002年

5 商莹;;JCPT塔板在MTBE装置扩量改造中的工业应用[A];石油化工应用技术论文集[C];2004年

相关博士学位论文 前7条

1 张平;板式塔挠度及塔板倾斜后板上液体流动状况的研究[D];天津大学;2014年

2 沈鉴彪;Marangoni效应对精馏塔板上相界面积影响的研究[D];北京科技大学;2016年

3 计建炳;复合塔板流体力学和传质性能的研究[D];浙江大学;2002年

4 王晓玲;精馏塔板上流体三维流场及传质的模拟[D];天津大学;2003年

5 王清立;固阀洗涤塔对煤气化飞灰的洗涤特性及机理研究[D];华东理工大学;2013年

6 孙志民;化工计算传质学的研究[D];天津大学;2005年

7 许良华;精馏系统内部能量集成的实验与模拟分析研究[D];天津大学;2013年

相关硕士学位论文 前10条

1 张武龙;新型导向孔—梯形浮阀复合塔板的流体力学与传质性能研究[D];北京化工大学;2015年

2 王X;多反应段反应精馏塔的综合与设计[D];北京化工大学;2015年

3 王文刚;年处理10.8万吨苯—甲苯体系的浮阀精馏塔设计[D];山东大学;2016年

4 李文业;外部环流反应隔离壁精馏塔的综合与设计[D];北京化工大学;2016年

5 高海刚;基于局部平衡的精馏塔建模方法的研究[D];北京化工大学;2016年

6 金鑫;旋流式气液接触元件设计及模拟分析[D];大连理工大学;2015年

7 王昕;新型导向固定阀塔板流体力学实验研究及数值模拟[D];天津大学;2015年

8 胡聪伟;组合导向固阀塔板的开发研究[D];华东理工大学;2011年

9 丁梦军;新型大通量复合塔板的特性研究[D];浙江大学;2011年

10 黄恒;组合导向固阀塔板(Ⅱ型)的实验研究[D];华东理工大学;2012年



本文编号:2408409

资料下载
论文发表

本文链接:https://www.wllwen.com/kejilunwen/huaxuehuagong/2408409.html


Copyright(c)文论论文网All Rights Reserved | 网站地图 |

版权申明:资料由用户3aad3***提供,本站仅收录摘要或目录,作者需要删除请E-mail邮箱bigeng88@qq.com