高粘物料在组合导向塔板上的计算流体力学模拟

发布时间：2020-05-07 09:08

【摘要】：在石油化工、制药以及食品行业中常见高粘物料的精馏分离过程。物料粘度高会使塔板上流动不畅,降低塔板效率,影响产品的产量和质量。以往对塔板的研究多集中在低粘度物料,适应高粘物料的精馏塔板的研究文献较少。本文针对高粘物料,在塔板设计中选用梯形导向抗堵固阀,并组合导向舌型阀片,利用计算流体动力学(CFD)方法,首次对高粘物料在组合导向塔板上的流体力学特性进行了研究。结合工业实例,对塔径为1.4m的梯形导向固阀塔板,首先建立液相单相流模型,考察了高粘非牛顿流体流过塔板的非稳态流动过程及稳定后的流场分布特性,并与物料为高粘牛顿流体、低粘牛顿流体时的流场分布特性进行了对比,得到了不同粘度下,液相流场的分布规律,并考察了物料粘度和液流强度对液面梯度的影响。建立气相单相流三维模型,对气相单独流过塔板进行三维稳态模拟,研究了气相流场分布情况。并针对导向固阀塔板存在的问题,对塔板结构进行了改进,设置导向舌型阀片,形成组合导向塔板。模拟结果表明,该组合导向塔板结构可以有效改善原有塔板的缺点,提高塔板效率。以欧拉-欧拉两相流模型为基础,采用可以准确地描述高粘气液两相流动的低雷诺数修正SST k-ω模型,并采用用户自定义函数,考虑了相间动量源项,对高粘非牛顿流体在塔板上气液两相的流动行为进行了模拟研究。得到了塔板不同截面上液相体积分率及液相速度场的分布规律,并研究了塔板上充气系数在不同方向的变化规律。结果表明,对于高粘物料使用舌形-梯形导向固阀结构的组合导向塔板能有效改善液面梯度,加强了对高粘物料的推动作用,加强了气液两相之间的传质。
【图文】：

图 1-1 圆形泡罩Fig.1-1 Round bubble cap不易发生漏液现象，有较好的操作弹性，维持几乎恒定的板效率；塔板不易堵塞，结构复杂，金属耗量大，造价高；板上液因雾沫夹带现象较严重，限制了气速的提遇到的阻力大，致使液面落差大，气体分，近年来泡罩塔已很少建造。

第 1 章 文献综述完善的设计方法，其应用才日趋广泛。板塔的突出优点是结构简单，金属耗量小，造价低廉；气体压降小，板差也较小，其生产能力及板效率较泡罩塔的高。主要缺点是操作弹性范小孔筛板容易堵塞。近年来对大孔（直径 10mm 以上）筛板的研究和应，拓宽了筛板塔的应用范围。大孔径筛板塔采用气、液错流方式，，可以以及生产能力，而且不易堵塞。只要设计合理，同样可以获得比较满意率。
【学位授予单位】：天津大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TQ053.5

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本文编号：2652750