周海龙[1]2004年在《降液管出口流体力学性能研究》文中认为精馏塔在现代化工设备中占有重要的地位,主要形式有板式塔与填料塔两种,近些年来,板式塔的研究进展很快,其中板式塔研究的一个重要方面就是应用计算流体力学对塔板上流体流动状况进行研究,降液管出口流体力学性能的研究是进行塔板研究的一个重要因素。本文采用计算流体力学软件FLUENT,针对两种不同形式的降液管出口进行了流体力学性能研究,一种是传统弓形降液管,另一种是倾斜式降液管。通过对降液管出口流体力学性能的研究,得出降液管出口内侧及外侧流体的流速沿不同坐标方向的变化以及液体在降液管内的混合程度。弓形降液管底部,速度沿X方向的变化分叁个区,中心处速度较大,而沿着Y的方向,速度在中心处较小;倾斜式降液管底部流场的速度分布与弓形降液管不同,速度沿X方向分四个区,速度沿Y方向的分布,当流量较小时,在靠近管中心的区域,速度沿Y方向基本不变,只在靠近边壁处,速度才有所减小。当流量较大时,速度沿Y方向没有恒定段。对于两种不同形式的降液管,液体都是处于部分混合状态,倾斜式降液管内液体混合更充分,在计算塔板效率时,可以近似认为其内浓度是均匀的。通过CFD计算得出两种结构形式下,塔板入口处的速度分布。对于两种降液管结构,塔板入口处速度不是均一的,中心处速度较均匀,两边速度比较混乱。文中把模拟的结果与实验进行了对比,结果表明,模拟的结果是可靠的。
张海龙[2]2015年在《一种新型高效汽液传质元件的研究》文中指出精馏是化工过程中非常重要的一个传统分离过程,其关键技术就是精馏塔设备。传统塔板主要依靠重力分离气液混合物,但由于重力垂直向下,而气相流体流动方向向上,重力会被流体的冲力抵消一部分,容易产生雾沫夹带,从而会降低塔板效率。为了有效降低雾沫夹带提高塔板通量,本文开发出一种新型的高通量塔板。首先,确定传质元件的结构。该传质元件打破了传统塔板依靠重力进行气液分离的局限性,设计出一种新型气液传质元件,通过改变气液接触方式以增大流体流动的湍动状态,增强传质效果。每个传质元件装有单独的降液管,使液体在塔板上分布的更加均匀,并且在降液管上装有旋流除雾装置,有效降低了雾沫夹带。再次,建立小试实验装置对该设备流体力学性能进行研究。在直径为150mm的塔上进行了流体力学和传质实验。最后,应用CFD模拟软件对传质元件内流体分布进行模拟分析,并与传统塔板进行实验对比。实验结果和模拟结果均表明,该型塔板能够有效降低雾沫夹带提高了塔板通量,单个传质元件的传质性能优于传统塔板。由于新型塔板的降液的特殊性,与传统筛板相比,塔板上不存在浓度梯度,传质推动力比传统塔板低,传质效率会降低,但是新型塔板的通量相比传统塔板能够提高30%左右,节能效果明显。
裘俊红[3]2001年在《筛板流体力学性能研究新进展》文中认为介绍了近 2 0年来普通筛板流体力学性能的研究进展 ,包括气液流态、气液分布、阻力损失、漏液、雾沫夹带、泡沫层、液面落差、堰上液层及降液管性能等 ,强调了加强筛板流体力学性能基础研究的必要性
陈迓宾[4]2016年在《新型离心分离式塔板的开发与流体力学性能研究》文中研究说明板式塔是工业上应用最为广泛的气液或液液传质设备,当前研究的重要趋势是,在保持高效率的前提下,提升塔板的生产能力。本文主要针对一种高通量新型离心分离式塔板的结构和流体力学性能进行了研究。项目初始阶段开发了一种新型采用离心分离技术的高效大通量塔板,并完成了单个Φ110 mm气液传质元件的性能测定。在此基础上,进行了单个元件内气液两相流场的CFD模拟以及Φ1000 mm大塔的流体力学性能实验。结果显示,初始设计的塔板存在湿板压降较大和元件内积液等现象。对此,提出了在罩筒侧壁增设液相出口和优化起旋器叶片的排布型式等改进方案。对过渡尺寸Φ150 mm传质元件内部气体单相流动进行了CFD模拟研究。以元件内的压降、速度以及湍动强度等参数作为考察目标,对盲板的直径、罩筒的高度以及起旋器的叶片排布型式等结构参数进行优化,由此得到Φ150 mm传质元件的合理结构。在上述基础上,设计并制造了Φ300 mm气液传质元件,并在Φ500 mm有机玻璃塔内对单个元件的流体力学性能进行了初步研究。实验结果表明,优化后的塔板克服了初始结构的不足,湿板压降明显降低,降幅在50%左右。与筛板的对比实验结果发现,改进后的塔板的流体力学性能较为出色,尤其是抗雾沫夹带能力;在大通量情况下,如在同尺寸普通板式塔处理量的1.5~2倍左右时,仍能维持低压降和较低的漏液率。由此表明,该塔板是一种很有潜力的大通量离心分离式塔板。
唐正强[5]2008年在《两种新型塔板与多降液管的实验研究》文中研究表明在直径1200 mm的圆形不锈钢塔内,采用空气—水系统,对多降液管塔板的鼓泡元件进行了实验研究,并与F1浮阀、N-VST塔板进行对比实验。多降液管塔板所采用的鼓泡元件有小号固阀、中号固阀、大号固阀和高效喷射塔板。实验结果表明:固阀塔板和高效喷射塔板(EJT)流体力学性能优异,压降低,操作弹性大。对实验数据进行关联,得出固阀塔板和高效喷射塔板的塔板压降、漏液率、5 %,10 %漏液点孔速、雾沫夹带的关联式。分别在通道板和弓形板上设计副降液管,同样采用空气—水系统,对不同形式的副降液管塔板进行实验研究。实验研究表明:在高液体流量的情况下,副降液管起到附加溢流作用,并且在弓形板上的副降液管对液体的附加溢流作用要好于通道板。在同样的实验条件下,分别对斜孔抗漏液装置、鼓泡促进器抗漏液装置、隔层筛板抗漏液装置进行了实验研究。研究结果表明:隔层筛板抗漏液装置的抗漏液效果要好于其它两种抗漏液装置。并且隔层筛板抗漏液装置加工制造方便,是一种优异的抗漏液装置。在实验研究的基础上对多降液管塔板进行了设计。通过对多降液管塔板的设计,为下一步多降液管塔板进一步工业化提供了参考,为工业应用打下基础。
潘忠滨[6]2006年在《弓形降液管内流场研究和数值模拟》文中研究说明降液管作为板式塔的重要组成部分，其流体力学性能对塔板性能有着不可忽略的影响，而弓形降液管在工业上有着最广泛的应用，因此对弓形降液管的流场进行研究有着重要意义。 本文在直径为1200mm、板间距为600mm的有机玻璃塔内，以空气一水为实验物系，对堰长为800mm的弓形降液管内的流体力学性能进行研究。用计算流体力学(CFD)软件，对降液管内的流场及气含率分布等进行了数值模拟，并将模拟结果与实验结果进行对比。 实验过程中控制气液工况，使降液管底部产生明显的清液。采用热膜风速仪对不同工况下的降液管内流体的时均速度进行测量，得到了降液管内流场分布情况。实验结果表明，与堰长平行的截面上，中间位置的速度比两侧位置的速度小18.9％～35.7％，而且截面中间位置的速度方向垂直向下，两侧位置的速度方向斜向下指向两侧；与堰长垂直的截面上，沿从上往下的高度方向，靠近塔壁处的液流速度逐渐减小，而靠近堰壁处液流速度逐渐增大。近塔壁处到近堰壁处的液流速度逐渐增大，速度矢量方向与垂直方向的夹角也逐渐增大；降液管底部拐角处存在缓流区，且在液速较大的情况下，缓流区面积变小。 采用计算流体力学软件Fluent6.1及其前处理器Gambit2.0，选用标准k-ε湍流模型及SIMPLEC算法，模拟了液体流过降液管底部的流场
张云[7]2006年在《液相粘度对筛板塔流体力学性能的影响》文中研究说明板式塔是一种广泛应用于化工、炼油、食品、轻工业等领域的传质分离设备。塔板上的流体力学状况直接关系到板式塔的通量和分离效率。至今，还未见液相粘度对塔板各项流体力学性能影响的系统研究报道。本论文在美国精馏研究公司(F．R．I)的国际合作项目资助下，就液相粘度对塔板流体力学性能的影响，从小尺度到宏观尺度地作了较为系统和全面的实验研究。研究结果为高粘度物系的工程设计和工业应用提供了有价值的实验依据。 本论文的实验分别在φ200和φ1200的有机玻璃塔内进行。采用空气—水和空气—甘油水溶液为实验物系。通过改变液相粘度(1cp，5cp和20cp)、溢流强度、气速和降液管底隙，分别测量了粘度对塔板上气泡大小、气含率分布和宏观流体力学性能的影响。测量项目包括塔板上气泡平均直径、气含率、板上清液层高度、塔板上泡沫层高度、板压降、雾沫夹带、降液管持液量以及降液管泡沫层高度等。实验结果表明：在不同泡沫层高度处，随粘度的增大，气泡平均直径都增大，气含率都有所降低。在分析气泡平均直径的实验数据基础上，回归得到了气泡平均直径与粘度的关联式。实验结果还表明，在相同的操作条件下，随着液相粘度的增大，塔的过量雾沫夹带液泛线提高，表明塔的操作能力提高；随粘度的增大，筛板上的清液层高度增大，泡沫层高度降低，板压降增大，雾沫夹带降低；随粘度的增大，降液管的泡
李鹏, 吴有庭, 张志炳[8]2000年在《95型塔板的流体力学性能》文中进行了进一步梳理在Φ10 0 0的冷模实验装置上 ,用空气 水体系测试了 95型大通量塔板的流体力学性能 ,得到不同情况下的流型、压降、漏液量、降液管液层高度等重要参数 .关联出压降、降液管清液层高度的计算公式 ,并进行了分析和讨论 .
张潇月[9]2017年在《浮阀塔的计算及设计方案优化》文中进行了进一步梳理本文简单介绍板式塔设备和填料塔设备的基本要求。以浮阀塔计算为例,结合书本,运用EXCEL进行浮阀塔的初步结构设计,校核塔的流体力学性能,绘制塔的负荷性能图,进而得出塔的操作弹性。结合它的基本要求,分析并评估不同方案的塔的结构设计。
孙金[10]2017年在《高速塔切向旋流接触分离元件的优化与水力学特性分析》文中研究指明化工设备随着社会的需求在不断地更新换代,塔设备是石化装置中的主要设备,传统的塔板已经渐渐满足不了现代化工高效率、低能耗的需求了,新型塔板的研究势在必行。本文的主要目的就是研究新型旋流气液接触分离塔板的性能及改进方向,为后续的塔板研究提供参考。在旋流塔器内,气体自下而上流动,液体自上而下流动,气体切向进入旋流元件,在叶片的导向及渐缩流道的作用下形成高速旋转流场;塔板上的液体通过进液管进入旋转流场的中心低压区而被卷吸、破碎形成液滴,与气体进行传质传热后在旋转气流产生的离心力带动下至旋流元件管壁,最后从侧缝甩出,从而实现气液先接触再分离的过程。本文改变塔板双层隔离降液结构为单层液封溢流结构,并且缩短了旋流元件的旋流高度。本文对一种新叶片形式的旋流元件进行模拟分析,得到了旋流元件内部流场的一些特性。速度场和压力场具有对称性,且切向速度、轴向速度和压降分布曲线呈驼峰状,这与实际情况相符合。在旋流元件的中心区域存在低压区,低压区可以为进液提供动力。在相同的操作条件下对比分析不同旋流高度的旋流元件的性能,发现旋流高度越高叶片出口切向速度越大,流场越不稳定,压降也越大。依据模拟结果,对实验装置进行简化设计,然后通过加工厂加工出零件。完成实验设备的搭建后,本文对旋流高度L=318、288、258mm的高速塔板的压降、漏液工况、液泛工况和干板工况进行实验分析。干板压降与模拟结果相近,随着气相流量的增加,干板压降增加。在对湿板压降进行分析的时候发现了该塔板特有的临界现象,即到达过雾沫夹带气量后继续增加气量,在超过某一气量后过雾沫夹带现象消失,并且压降曲线也出现暂时性的下降,临界现象发生时的气液两相接触状态与分离情况都是优于过雾沫夹带之前的正常操作工况。通过对叁种塔板相同操作条件下的湿板压降曲线进行比较发现,临界现象发生时所需的气相流量随着旋流高度的增加而增加。通过F因子分别对旋流高度L=318、288、258mm的塔板的操作工况进行判定,旋流高度L=318mm的塔板正常工作的F因子的范围为常规工况下的8.7~19.9和临界现象下的49.7~56.6;旋流高度L=288mm的塔板正常工作的F因子的范围为常规工况下的8.7~19.9和临界现象下的39.7~57.6;旋流高度L=258mm的塔板正常工作的F因子的范围为常规工况下的9.1~19.9和临界现象下的34.8~60.6。L=258mm塔板在常规工况的操作范围比L=318、288mm的塔板小一些,但是在临界现象下的操作范围更广一些。
参考文献：
[1]. 降液管出口流体力学性能研究[D]. 周海龙. 天津大学. 2004
[2]. 一种新型高效汽液传质元件的研究[D]. 张海龙. 天津大学. 2015
[3]. 筛板流体力学性能研究新进展[J]. 裘俊红. 石油化工设备. 2001
[4]. 新型离心分离式塔板的开发与流体力学性能研究[D]. 陈迓宾. 天津大学. 2016
[5]. 两种新型塔板与多降液管的实验研究[D]. 唐正强. 中国石油大学. 2008
[6]. 弓形降液管内流场研究和数值模拟[D]. 潘忠滨. 浙江工业大学. 2006
[7]. 液相粘度对筛板塔流体力学性能的影响[D]. 张云. 浙江工业大学. 2006
[8]. 95型塔板的流体力学性能[J]. 李鹏, 吴有庭, 张志炳. 南京大学学报(自然科学版). 2000
[9]. 浮阀塔的计算及设计方案优化[J]. 张潇月. 山东化工. 2017
[10]. 高速塔切向旋流接触分离元件的优化与水力学特性分析[D]. 孙金. 大连理工大学. 2017