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液体降膜流动的基础研究及开窗导流式规整填料的开发

作　者: 高峰
导　师: 刘春江
学　校: 天津大学
专　业: 化学工程
关键词: 规整填料气液两相流计算传递学降膜流动 CFD模拟
分类号: TQ050
类　型: 硕士论文
年　份: 2009年
下　载: 58次
引　用: 1次
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内容摘要

规整填料在工业生产中应用广泛,深入研究液膜在填料表面的降膜流动结构,开发传质效率更高的新型填料,对工业生产有重要的意义。在深入研究降膜流动过程的基础上,提出一种多板折流降膜流动结构并对其流动及传质性能进行了理论及实验研究,在此基础上开发了一种开窗导流式规整填料并初步考察了该填料的流体力学性能。本文首先对填料的发展及现状进行了综述,同时介绍了计算流体力学和计算传质学的相关知识、发展历程及其在传质过程模拟方面的应用。本文第二部分对一种多板折流降膜流动结构进行了理论和实验研究,实验方面,设计了三种不同结构的降膜流动装置,分别为不锈钢单板,丝网单板以及丝网多板,利用异丙醇稀溶液在空气中的降膜解吸过程测量了不同结构下的传质性能,结果表明以多板折流降膜流动结构为基础设计的丝网多板的传质效果最好。理论方面,与异丙醇稀溶液在空气中的降膜解吸过程相对应,采用VOF法建立相关过程的计算传递学模型,模拟结果与实验测量值基本一致。利用所建立的数学模型考察了液相进口浓度、气液相流速以及气相温度条件等因素对传质效果的影响。在降膜流动与传质研究的基础上,提出了一种新型开窗导流式规整填料并对其流体力学性能进行了测试。实验装置冷模塔塔径为384mm,测试物系为空气和水,液体喷淋密度变化范围0～80m3/m2·h,气相F因子变化范围0～2.6m/s(kg/m3)1/2。实验结果表明新型规整填料的压降明显高于传统波纹板填料,但持液量也高于传统填料,液体在填料表面分布较传统波纹板填料分布更为均匀,说明在相同的填料比表面积下,该填料的传质效率有可能更高,有进一步研究的必要。

全文目录

摘要  3-4
ABSTRACT  4-6
目录  6-8
前言  8-9
第一章文献综述  9-25
  1.1 塔设备发展概况  9-10
    1.1.1 塔设备在化工生产中的地位和作用  9
    1.1.2 塔设备的类型和发展现状  9-10
  1.2 填料的研究进展  10-17
    1.2.1 填料的发展  10-15
    1.2.2 填料的特性  15-16
    1.2.3 填料的选择与评价  16-17
  1.3 填料塔的流体力学与传质研究现状  17-21
    1.3.1 填料塔的流体力学性能研究  17-20
    1.3.2 填料塔内传质性能研究状况  20-21
  1.4 降膜流动的研究进展  21-25
    1.4.1 降膜流动的实验测试方法  21-22
    1.4.2 液膜流动的数值模拟方法  22-25
第二章多板折流降膜流动结构理论及实验研究  25-45
  2.1 降膜解吸实验  25-28
    2.1.1 实验装置及实验流程  25-27
    2.1.2 实验方法及分析方法  27-28
  2.2 实验结果及讨论  28-33
    2.2.1 气液两相温度相同时液相进口浓度对传质的影响  28-29
    2.3.2 气液两相温度相同时液相进口流量对传质的影响  29-30
    2.3.3 气液两相温度相同时气相进口流量对传质的影响  30-31
    2.3.4 气相温度变化对传质的影响  31-32
    2.3.5 进口液相流量和进口液相浓度对成膜效果的影响  32-33
  2.4 降膜传质模型  33-39
    2.4.1 物理模型  33-34
    2.4.2 数学模型  34-35
    2.4.3 相间源项的确定  35-37
    2.4.4 初始条件  37
    2.4.5 边界条件  37-38
    2.4.6 网格划分及数值求算方法  38-39
  2.5 结果与讨论  39-44
    2.5.1 气液两相温度相同时液相进口浓度对传质的影响  39-41
    2.5.2 气液两相温度相同时气相进口流量对传质的影响  41-42
    2.5.3 降膜流动中的传质与流动的细节分析  42-44
  2.6 小结  44-45
第三章新型开窗导流式规整填料流体力学性能测试  45-59
  3.1 前言  45
  3.2 实验装置及其流程  45-47
    3.2.1 实验装置  45-46
    3.2.2 实验方案  46-47
  3.3 实验操作步骤  47
  3.4 结果与讨论  47-57
    3.4.1 新型开窗导流式规整填料压降随气相负荷的变化  47-48
    3.4.2 新型开窗导流式规整填料持液量随气相负荷的变化  48-49
    3.4.3 新型开窗导流式规整填料与350Y 填料流体力学性能比较  49-56
    3.4.4 流动现象观察  56-57
  3.5 小结  57-59
第四章结论与展望  59-61
  4.1 结论  59-60
  4.2 展望  60-61
参考文献  61-65
符号说明  65-68
参加科研情况说明  68-69
致谢  69

液体降膜流动的基础研究及开窗导流式规整填料的开发

内容摘要

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