规整填料内气相载荷对液膜流动特性的影响

为研究逆向气相载荷对规整填料表面液膜流动特性的影响,采用流体力学计算软件FLUENT建立基于Navier-Stokes方程和VOF方法相结合的CFD分析模型,湍流结构模拟采用RNG k-ε模型。针对Mellapak 250Y型金属板波纹填料表面不同气相载荷(F因子)对液膜流体动力学特性的影响进行模拟分析。研究各工况下液膜动态运动分布、气液两相流场结构、界面速度场分布特征,及相应持液量、有效界面传质面积变化分布规律。研究结果表明:气相速度对上述参数均有不同程度影响。     

波纹板除雾器两相流动的数值模拟与分析

用计算流体力学(CFD)方法对波纹板除雾器内的气液两相流动进行了数值模拟,计算得到了不同液滴直径、进气速度与叶片间距下除雾器的除雾效率和压降,并分析总结了各参数对除雾效率和压降的影响规律.数值模拟还显示了液滴的运动轨迹以及液滴浓度、压力、速度和旋涡的分布情况,这对除雾器的优化设计具有指导意义.研究表明CFD方法可以成为除雾器设计的有效辅助手段.     

垂直管不同黏度下油气水三相流压降规律研究

为研究垂直管不同粘度油气水三相流压降变化规律以及建立新的三相流压降预测计算方法,依托于中石油气举试验基地多相流试验室,对垂直上升管道中不同粘度油相下的油气水三相流动进行模拟。在固定油水比条件下,通过调整不同油相粘度、气液比、气液流量等参数进行油气水三相流试验,研究油相粘度对油气水三相管流压降变化影响规律。利用CFD软件参考试验工况模拟油气水三相流动,确定在不同粘度条件下气液两相分布情况,通过CFD软件模拟确定油水两相在充分混合后可视为单一非牛顿流体混合相。基于CFD模型结果,将三相流看作油水混合相与气相的两相流动,考虑粘度对摩阻系数的影响,根据非牛顿流体剪切特性建立了新的摩阻系数计算方法,基于M-B模型重新建立了新的压力计算方法。对比试验数据与计算结果,发现压降计算模型误差范围在15%内,满足工程实际需求,说明压降模型具有实用性。     

折流式气液分离器内流场的数值模拟与实验研究

设计了一种新型折流式柱形气液分离器,应用计算流体力学(CFD)方法模拟了折流式柱形分离器和普通柱形分离器的内部流场,对比了两种分离器流场的速度矢量分布、液相体积分数分布和湍流耗散速率分布,并通过冷模实验对两种分离器的分离性能及影响因素进行了考察,实验结果与CFD模拟结果吻合很好,验证了利用数值模拟方法考察气液分离器分离性能的可行性与准确性.分析结果表明,设计的折流式柱形分离器的压降略大于普通柱形分离器,具有分离效率高、操作弹性范围大的优点.     

滴流床加氢裂化反应器内流体流动的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)方法,利用Fluent软件中多孔介质模型对某实验室规模滴流床反应器进行数值模拟;对比考察3种多孔区域三相动量相互作用模型对计算结果的影响;通过模拟计算得到具了反应器内速度场、压力场及持液量的详细信息,并对压降和持液量进行分析对比.结果表明,模拟计算结果与文献中实验报道结果相符,在3种动量相互作用模型中双流体界面力模型能描述床层的微观流动特征(壁流).     

圆盘式膜组件中浓差极化现象研究

采用圆盘式膜组件,使用DK纳滤膜对KCl溶液进行纳滤截留实验,并通过计算流体动力学(CFD)模拟、VVM数学方法以及道南-筛分-介电孔(DSPM-DE)模型对实验结果进行拟合与分析。结果表明:通过CFD模拟,KCl真实截留率要明显高于表观截留率,且跨膜压差对膜面切向流速的影响可忽略不计,因此VVM直接适用于圆盘式膜组件中浓差极化现象的模拟;主体溶液浓度、通量及膜面切向流速的变化会对浓差极化产生影响,通过DSPM-DE模型拟合发现,膜内荷电密度(Xd)随主体溶液浓度的变化有较大变化;在通量及膜面流速不变的条件下,浓差极化层厚度不变,体系中溶质浓度的升高会增强浓差极化现象。     

竖直管降膜蒸发器溢流孔式布膜器CFD模拟研究

针对某公司在役竖直管降膜蒸发器换热效果不佳的问题,利用计算流体动力学（CFD）方法模拟研究了径向进液、切向进液以及溢流孔上方液位高度对成膜效果的影响,并进行了实验验证。模拟、实验研究发现：流体径向进入布膜器,仅部分流体沿壁面成膜,造成换热面积的有效利用率不足,进而导致蒸发器换热面积有效利用率低;采用切向孔进入布膜器,流体可在换热管壁面均匀成膜;溢流孔上方液位高度300mm时可保证布膜均匀。     

一种改进上的卷式膜隔网通道压降预测模型

为获得一种既具有一定物理意义又使用方便的卷式膜隔网通道压降评价方法,通过计算流体力学(CFD)模拟,在考察不同隔网结构参数对通道阻力影响规律的基础上,建立一种改进的卷式膜隔网通道压降预测模型.研究结果表明,该改进模型能够反映网丝间距、直径、夹角和孔隙率等结构参数对通道阻力特性的影响,合理预测多种隔网结构下的通道压降,与...     

气 -液两相在多孔介质内同向向上流动的CFD研究

基于计算流体力学中欧拉模型,研究了气-液两相在球形多孔介质填充床内同向向上流动情况.分别采用Tung&Siefken模型、Schulenberg模型以及Attou模型通过用户自定义功能的形式添加气固、液固、气液间曳力程序对填充床流动情况进行CFD三维数值模拟.对其模拟结果与实测数据进行对比发现:Tung&Siefken的模型更适合模拟在常温常压下直径在2～8mm的球形多孔介质内气-液两相流流动,此模型CFD数值模拟的压降差、持液量结果均与实测数据吻合很好.     

圆盘反应器内流动和成膜性能的数值模拟

采用流体体积函数法(VOF)对卧式旋转圆盘反应器的流动和成膜特性进行了数值模拟,并考察了圆盘转速和反应器内液位高度对液膜厚度及分布的影响规律。研究结果表明,VOF方法能够较好的模拟圆盘反应器内液膜的流动和成膜特性,反应器内液相流场、成膜过程、液膜厚度及分布的模拟数据与实验结果吻合良好;液膜厚度随圆盘转速增加而增大,液位高度的变化对其影响不大;圆盘成膜具有最低转速和最低液位;同时模拟得到了圆盘表面液膜的分布规律。     

水平管外降膜流动液膜厚度数值模拟

建立了水平管外液体降膜流动过程的物理数学模型并对其进行了数值模拟研究,将模拟结果与文献中的理论值和实验值做了比较,变化趋势吻合较好.通过计算不同雷诺数下沿管壁周向的液膜厚度及液膜分布情况,分析了结构和流动参数对液膜厚度与分布的影响规律.结果表明:液膜厚度随雷诺数的增大而增大;当雷诺数一定时,管壁周向液膜厚度呈先减小后增大趋势并随管间距的增大而减小,并且随着雷诺数的增大,管壁周向液膜波动增大且易出现"干区".     

多尺寸填料塔中CO_2吸收过程的实验和模拟

随着二氧化碳吸收法捕集技术的不断发展,需要研究吸收过程的规模放大和模拟。在200mm和600mm的2种不同尺寸填料塔中进行了CO_2吸收实验,采用新的规整填料有效传质面积关联式,进行了基于速率模型的过程模拟,对比了不同传质模型。结果表明:最适用的传质模型是液膜阻力模型,2个吸收塔的气体出口CO_2摩尔分数计算结果与实验值的平均相对误差分别为1%和3%。说明在过程模拟中使用合适的传质模型和规整填料传质面积关联式可以有效预测不同尺寸吸收塔中CO_2捕集效果。     

HX型高效规整填料的流体力学和传质性能研究

在内径为500mm、填料高度为1m的有机玻璃塔内,对4种不同比表面积的HX型及X700型规整填料进行了冷膜实验,得到了表征两种填料流体力学性能和传质性能的实验数据。实验结果表明几种填料的压降、液泛气速和每m填料的理论级数符合一般规整填料的变化规律;与X700型填料相比,HX700型填料具有较小的压降和较高的传质效率,干塔压降平均降低了25%,湿塔压降平均降低了40%,液泛气速平均提高了12%,每m填料的理论级数平均提高了30%。     

开窗导流催化规整填料的压降机理及优化

针对新型模块化催化规整填料(MCSP)Winpak-C,结合Fluent模拟结果,分析了Winpak-C中各单元产生的压降贡献大小.由于Winpak-C的骨架是开窗导流填料Winpak,因此Winpak-C的压降来源于Winpak.提出了6种压降贡献机理,分别是气体进入填料层的阻力损失、填料片内部阻力损失、气体流出下层填料盘的阻力损失、气体流入上层填料盘的阻力损失、气体在壁面流道变化的阻力损失以及气体离开填料层的阻力损失,分析了压降的主要贡献因素并对其进行优化与比较.同时,计算了总阻力系数与雷诺数、催化剂包的降低高度的关系.结果显示所提出的优化方法能较好地降低Winpak-C的压降,提高催化精馏塔的通量.     

降膜微通道内液相成膜特性及气-液传热过程数值模拟

采用流体体积函数(VOF)模型对浓硫酸(w=98%)在降膜微通道内的降膜流动及气-液两相传热行为进行了二维数值模拟。重点分析了液相入口流速对液膜厚度、液膜内速度分布的影响,结果表明液膜厚度与入口流速成正比,液膜内速度呈抛物线型分布。模拟研究了气-液两相入口流速、温度等因素对相间传热系数的作用规律,结果表明传热系数随气、液入口流速的增加而增加,随气相入口温度的增加而降低。与传统设备相比,降膜微通道内模拟所得的液膜努塞尔(Nu)数提高约8.77倍。     

DN50塑料异型矩鞍填料的流体力学及传质性能

开发出了一种塑料散装填料——异型矩鞍填料．在内径中300mm塔中，以空气-氨-水为物系，对DN50塑料异型矩鞍填料的流体力学及传质性能进行了研究．获得了该填料的几何特性、流体力学性能及传质性能数据、通过对实验数据的回归分析，得出了填料层压降、泛点填料因子和压降填料因子、填料层持液量、气相总传质单元高度和总体积传质系数的关联式．研究结果表明，塑料异型矩鞍填料具有通量大、压降低、气液分布均匀及传质性能优良等优点．该研究结果对工程设计有参考价值、     

箭型排布的矩形微槽平板上液膜流动特性

光滑平板降膜受表面张力和接触角的影响易收缩成溪流,导致传热表面出现干斑,为解决这一问题,提出箭型排布的矩形微槽平板。通过可靠的computational fluid dynamics（CFD）计算模拟两相流理论,建立三维非稳态平板降膜数学模型,研究了箭型排布的矩形微槽平板上的液膜流动特性,并探究了微槽宽度、深度及箭型夹角对液膜在平板上铺展效果的影响。结果表明：箭型排布的矩形微槽可有效增大液膜在平板横向的铺展面积,使液膜润湿面积增大,减少平板表面干斑;在120°箭型结构下,矩形微槽最优参数为宽0.5 mm,深0.3 mm,此时可将比湿面积由光板表面的62%~89%提高到84%~94%;低雷诺数时,120°箭型结构对液膜横向铺展引导效果显著,雷诺数增大时,90°箭型结构引导效果更好。     

板式蒸发式冷凝器两相降膜流动CFD模拟及传热研究

建立了气-液两相流二维计算流体力学(CFD)模型,运用Fluent软件对板式蒸发式冷凝器板束中气-液两相的逆流、并流两种操作进行了模拟,直观地表征了板束中喷淋水流量、风速及风向对水膜流动的影响,并用水蒸气对两种操作进行了传热实验研究.模拟分析得出的结论与实验结果吻合甚好,表明空气与水并流比逆流更有利于利用液体薄膜强化传热的特性.     

毛细管单相分离法流中溶质Taylor分散的数值模拟

采用计算流体力学(CFD)和轴向扩散模型方法研究圆形毛细管内单相分离流中溶质的Taylor分散问题。模拟计算绕Taylor气泡状障碍物所形成分离流中溶质的轴向扩散系数,分别考察了液体速度、单元胞长度、液膜厚度、液膜长度、毛细管管径以及单元胞数对轴向扩散系数的影响。结果表明,雷诺数介于750～1950的情况下,轴向扩散系数随入口液速、液栓长度以及单元胞数的增大而增大;管径介于2～5mm之间时,轴向扩散系数随着管径的增大而增大;管径大于5mm时,轴向扩散系数的增速缓慢;液膜厚度及液膜长度的改变对轴向扩散系数影响不大。     

网波填料的结构尺寸对其流体动力学特性的影响

本文研究金属网波填料的结构尺寸对其流体力学特性的影响、提出湿填料层压降关联式,网波填料层压降关联图和计算武,用以确定液泛速度和允许速度。测量了动持液量,发现它和气相雷诺数无关,只是填料特性和润湿率的函数。