逆流旋转填料床中液体的流动特性研究
发布时间：2021-08-18 12:40
作为一种化工强化设备,旋转填料床借助于高速旋转的填料将液体剪切成微小的液滴单元,使得液体比表面积增大,极大地提高气液传质效率,改善微观混合性能。但因旋转填料床内结构复杂严密和液体速度大,导致难以借助现有技术手段对其进行定性和定量分析,使得目前对于旋转填料床的研究大多集中于流体物性和操作参数对流体流动规律影响方面,缺乏对填料结构对内部流体力学的深入探究,而此部分工作的完成对于旋转填料床内部结构的优化及进一步工业化应用具有重要的意义。因此,本论文在前人研究的基础上,通过合理设计和改变填料特性,采用CFD和PIV两种技术手段来探究逆流旋转填料床内液体流动特性的影响规律。本文首先利用PIV技术对筛板填料逆流旋转床的液体运动行为进行了可视化观测,以水-空气作为研究体系,考察了筛板填料特征尺寸（径向厚度:0.0670.118 m）、转速（4001200 rpm）以及液体初始速度（0.52.5 m/s）对流体力学特性的影响。同时,以CFD技术的Fluent 15.0作为计算平台,通过合理简化填料几何结构,采用VOF多相流模型、RSM模...
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
经典的逆流旋转填料床结构示意图
中北大学学位论文8利用Fluent软件进行流体计算求解的基本流程，如图1.2所示：首先利用二维（CAXACAD）或三维（Pro E）软件进行几何建模，将建立的物理模型导入到 ICEM 软件中进行结构化或非结构化网格划分，最后将 Mesh 文件导入到 Fluent 软件中进行模型选择、边界条件设定、计算求解方法选择以及计算控制参数设定等设置，进行数值模拟计算求解。通过残差图判断其计算结果是否收敛，最后将 cas 和 dat 文件导入到 Tecplot 和CFD-Post 软件中进行后处理分析。图 1.2 数值模拟流程示意图经过几十年的发展，CFD 技术在各个领域内的流体力学特性研究均已得到了广泛开展，学者们利用该技术取得了许多成果。但是其模拟结果缺乏验证，因此必须借助实验
11图 1.3 PIV 测速原理示意图PIV 技术作为一种现代化测速技术，其具有以下特点。同时，在实验过程中为了获得高清晰度的图像必须遵循如下的基本准则[27]。（1）基本准则：① 目标反应器制造：激光所照路径上反应器的材质尽量采用有机玻璃等材质，使得模型呈现透明状，当激光照射时不产生反光现象，以便于片光源和相机的摆放和照射；② 示踪粒子的选择：粒子形状必须圆滑且大小统一，具有良好的跟随性和高效率的光散射强度；③ 查询区域的粒子数：粒子浓度、脉冲时间间隔以及查询区域的大小决定粒子数量。为了使得实验数据具有较高准确率，每一次查询区域内粒子数对应当不小于 10 对；
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重力湿法脱除气体中低浓度粉尘[J]. 王探,祁贵生,刘有智,宋彬,武晓利,郑奇. 过程工程学报. 2017(01)
[2]新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟[J]. 刘慧军,袁志国,刘有智. 化学工程. 2017(02)
[3]超重力湿法脱除气体中细颗粒物研究[J]. 付加,祁贵生,刘有智,田建勋,郭强,董梅英. 化学工程. 2015(04)
[4]Effects of Airflow Field on Droplets Diameter inside the Corrugated Packing of a Rotating Packed Bed[J]. Xu Chengcheng,Jiao Weizhou,Liu Youzhi,Guo Liang,Yuan Zhiguo,Zhang Qiaoling. China Petroleum Processing & Petrochemical Technology. 2014(04)
[5]并流旋转填料床中磷酸钠法脱除烟气中SO2[J]. 袁志国,刘有智,宋卫,康小锋,王涛,彭博. 化工进展. 2014(05)
[6]无机陶瓷膜分离技术用于脱硫液中固液分离的研究[J]. 朱自伟,祁贵生,刘有智,王焕,田建勋,付加. 现代化工. 2014(02)
[7]超重力旋转床液体流动的可视化研究[J]. 孙润林,向阳,杨宇成,邹海魁,初广文,邵磊,陈建峰. 高校化学工程学报. 2013(03)
[8]分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究[J]. 杨力,刘有智. 化学工程. 2013(05)
[9]旋转填充床气相流场模拟与验证[J]. 孙润林,向阳,初广文,邹海魁,邵磊,陈建峰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2012(04)
[10]基于离散相模型的旋转填充床内的流场分析[J]. 石鑫,向阳,文利雄,陈建峰. 高校化学工程学报. 2012(03)
博士论文
[1]旋流式无堵塞泵优化设计与内流场PIV试验研究[D]. 高雄发.江苏大学 2017
[2]开放式撞击流反应器流场特性研究[D]. 张珺.中北大学 2016
[3]旋转床内液体流动与传质的实验研究和计算模拟[D]. 张军.北京化工大学 1996
[4]超重机转子填料内液体流动的观测与研究[D]. 郭锴.北京化工大学 1996
硕士论文
[1]机械搅拌槽流场的PIV实验研究及数值模拟[D]. 安自成.哈尔滨工业大学 2013
[2]低雷诺数下双层WH桨搅拌槽内流场的PIV研究[D]. 曲博林.北京化工大学 2011
[3]搅拌槽内流动结构的PIV研究[D]. 吴莹.北京化工大学 2007
本文编号：3349905
【文章来源】：中北大学山西省
【文章页数】：84 页
【学位级别】：硕士
【部分图文】：
经典的逆流旋转填料床结构示意图
中北大学学位论文8利用Fluent软件进行流体计算求解的基本流程，如图1.2所示：首先利用二维（CAXACAD）或三维（Pro E）软件进行几何建模，将建立的物理模型导入到 ICEM 软件中进行结构化或非结构化网格划分，最后将 Mesh 文件导入到 Fluent 软件中进行模型选择、边界条件设定、计算求解方法选择以及计算控制参数设定等设置，进行数值模拟计算求解。通过残差图判断其计算结果是否收敛，最后将 cas 和 dat 文件导入到 Tecplot 和CFD-Post 软件中进行后处理分析。图 1.2 数值模拟流程示意图经过几十年的发展，CFD 技术在各个领域内的流体力学特性研究均已得到了广泛开展，学者们利用该技术取得了许多成果。但是其模拟结果缺乏验证，因此必须借助实验
11图 1.3 PIV 测速原理示意图PIV 技术作为一种现代化测速技术，其具有以下特点。同时，在实验过程中为了获得高清晰度的图像必须遵循如下的基本准则[27]。（1）基本准则：① 目标反应器制造：激光所照路径上反应器的材质尽量采用有机玻璃等材质，使得模型呈现透明状，当激光照射时不产生反光现象，以便于片光源和相机的摆放和照射；② 示踪粒子的选择：粒子形状必须圆滑且大小统一，具有良好的跟随性和高效率的光散射强度；③ 查询区域的粒子数：粒子浓度、脉冲时间间隔以及查询区域的大小决定粒子数量。为了使得实验数据具有较高准确率，每一次查询区域内粒子数对应当不小于 10 对；
【参考文献】：
期刊论文
[1]超重力湿法脱除气体中低浓度粉尘[J]. 王探,祁贵生,刘有智,宋彬,武晓利,郑奇. 过程工程学报. 2017(01)
[2]新型错流旋转填料床气相流场的三维CFD模拟[J]. 刘慧军,袁志国,刘有智. 化学工程. 2017(02)
[3]超重力湿法脱除气体中细颗粒物研究[J]. 付加,祁贵生,刘有智,田建勋,郭强,董梅英. 化学工程. 2015(04)
[4]Effects of Airflow Field on Droplets Diameter inside the Corrugated Packing of a Rotating Packed Bed[J]. Xu Chengcheng,Jiao Weizhou,Liu Youzhi,Guo Liang,Yuan Zhiguo,Zhang Qiaoling. China Petroleum Processing & Petrochemical Technology. 2014(04)
[5]并流旋转填料床中磷酸钠法脱除烟气中SO2[J]. 袁志国,刘有智,宋卫,康小锋,王涛,彭博. 化工进展. 2014(05)
[6]无机陶瓷膜分离技术用于脱硫液中固液分离的研究[J]. 朱自伟,祁贵生,刘有智,王焕,田建勋,付加. 现代化工. 2014(02)
[7]超重力旋转床液体流动的可视化研究[J]. 孙润林,向阳,杨宇成,邹海魁,初广文,邵磊,陈建峰. 高校化学工程学报. 2013(03)
[8]分层填料旋转床气相流场的CFD模拟研究[J]. 杨力,刘有智. 化学工程. 2013(05)
[9]旋转填充床气相流场模拟与验证[J]. 孙润林,向阳,初广文,邹海魁,邵磊,陈建峰. 北京化工大学学报(自然科学版). 2012(04)
[10]基于离散相模型的旋转填充床内的流场分析[J]. 石鑫,向阳,文利雄,陈建峰. 高校化学工程学报. 2012(03)
博士论文
[1]旋流式无堵塞泵优化设计与内流场PIV试验研究[D]. 高雄发.江苏大学 2017
[2]开放式撞击流反应器流场特性研究[D]. 张珺.中北大学 2016
[3]旋转床内液体流动与传质的实验研究和计算模拟[D]. 张军.北京化工大学 1996
[4]超重机转子填料内液体流动的观测与研究[D]. 郭锴.北京化工大学 1996
硕士论文
[1]机械搅拌槽流场的PIV实验研究及数值模拟[D]. 安自成.哈尔滨工业大学 2013
[2]低雷诺数下双层WH桨搅拌槽内流场的PIV研究[D]. 曲博林.北京化工大学 2011
[3]搅拌槽内流动结构的PIV研究[D]. 吴莹.北京化工大学 2007
本文编号：3349905
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