静态切向旋流气液接触分离元件性能研究

发布时间：2017-04-15 11:20

  本文关键词：静态切向旋流气液接触分离元件性能研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：随着工业生产规模的不断增大,对塔设备的处理量以及抗液泛能力的要求越来越高,大通量已经成为一个重要指标。塔板是塔设备的最核心部件,所以开发大通量塔板是一种提高经济效益的重要手段。本文在前人工作的基础上,对塔板元件以及进液方式进行设计和改进,设计出静态切向旋流气液接触分离元件。通过实验和数值计算,对塔板的流体力学性能进行研究,主要工作及结论如下：本文利用计算流体力学软件,对叶片高度分别为57、66、79 mm的静态切向旋流气液接触分离元件进行数值模拟,分析了速度场及压强场对塔设备操作的影响,并探究了叶片的高度对旋流元件压降及速度的影响。数值模拟结果显示,旋流气液接触分离元件单管压降值与实验数据比较吻合。在旋流元件中心区域形成低压区,实现了旋流吸液功能。在相同气体流量下,旋流叶片高度越低,旋流气液接触分离元件的出口处切向速度与轴向速度的比值越大,分离及抗雾沫夹带能力越强。加工实验设备并搭建实验平台,在Φ350×1650mm的实验塔内,对塔板的流体力学性能进行研究。结果显示,进气方式的改变能有效地降低空塔压降,改善了气相分布不均的问题；干板压降随气体流量增大而增大,相同气体流量下,旋流叶片的高度越低,干板压降就越大,并分析了压降产生的原因。湿板压降随F因子增大而增大,旋流叶片的高度越低,湿板压降越大。通过F因子分别对叶片高度为57、66、79 mm的塔板的操作工况进行判定,确定F因子小于11为漏液状态；叶片高度为57 mm的塔板能够正常工作的F因子范围为35～44；叶片高度为66mm的塔板能够正常工作的F因子范围为30～53；叶片高度为79mm的塔板能够正常工作的F因子的范围为24-53。将带有静态旋流气液接触分离元件的板式塔与工业规模的筛板塔进行对比讨论,发现叶片高度为79 mm的板式塔液泛气速提高39.2%,操作气速提高31.8%。对比研究了三种叶片高度塔板的负荷性能图,发现旋流叶片的高度越高,塔板的气液操作范围就越大。叶片高度为79 mm的板式塔设备气液比变化范围为88～5900,具有更宽的操作弹性。
【关键词】：数值模拟 流体力学 F因子 压降 气液接触
【学位授予单位】：大连理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TQ053.5
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 引言9-10
• 1 文献综述10-27
• 1.1 板式塔发展研究10-11
• 1.2 大通量塔板的发展与现状11-17
• 1.3 旋流接触元件的发展及塔板应用17-25
• 1.3.1 旋流接触元件的发展及现状17-21
• 1.3.2 旋流接触元件在塔板上的应用21-23
• 1.3.3 旋流理论模型研究23-25
• 1.4 本文研究工作简介25-27
• 2 旋流气液接触元件数值计算与分析27-45
• 2.1 物理计算模型27-28
• 2.2 微分方程的数学模型28-32
• 2.2.1 控制方程28-29
• 2.2.2 湍流数值模拟方法29-32
• 2.3 计算网格的划分32-33
• 2.4 耦合方法和差分格式33-34
• 2.5 物性参数及边界条件34-35
• 2.6 数值计算结果及分析35-43
• 2.6.1 旋流元件内速度分布规律分析35-39
• 2.6.2 旋流元件内压强分布规律分析39-40
• 2.6.3 叶片高度对旋流元件出口处速度影响40-42
• 2.6.4 叶片高度对塔板干板压降的影响42
• 2.6.5 叶片高度对雾沫夹带的影响42-43
• 2.7 本章小结43-45
• 3 实验平台的搭建45-57
• 3.1 工作原理及结构简介45-48
• 3.1.1 塔板结构的研究45-46
• 3.1.2 影响塔板的性能参数46-48
• 3.2 测试平台及实验流程48-54
• 3.2.1 测试平台48-53
• 3.2.2 实验流程53-54
• 3.3 实验内容及步骤54-56
• 3.3.1 实验内容54-55
• 3.3.2 具体实验步骤55-56
• 3.4 本章小结56-57
• 4 塔设备流体力学性能实验研究57-75
• 4.1 塔板压降对比分析57-64
• 4.1.1 进气方式对空塔压降的影响57
• 4.1.2 气体体积流量对干床压降影响57-59
• 4.1.3 F因子和气体体积流量对湿板压降影响研究59-62
• 4.1.4 实验现象62-64
• 4.2 液泛产生机理及实验结果讨论64-67
• 4.2.1 液泛发生的机理64-65
• 4.2.2 液泛点65-66
• 4.2.3 液泛工况气液流量关系分析66-67
• 4.2.4 带有旋流元件的板式塔同工业筛板塔对比讨论67
• 4.3 漏液机理研究及数据分析67-69
• 4.3.1 漏液形成的机理67-68
• 4.3.2 漏液点68-69
• 4.3.3 漏液工况气液流量关系分析69
• 4.4 板机理的研究69-70
• 4.5 塔板负荷性能图的对比研究70-72
• 4.6 F因子对塔板操作工况的判定72
• 4.7 本章小结72-75
• 结论75-77
• 参考文献77-81
• 攻读硕士学位期间发表学术论文情况81-82
• 致谢82-83

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本文编号：308313