SY型丝网波纹填料的流体力学及传质性能研究

研究开发了一种新型SY丝网波纹填料。常温常压下,以空气-水-氧气为介质,在塔径500mm的有机玻璃塔内,对4种不同比表面积的SY型填料进行冷模实验,研究其流体力学和传质性能,并在相同实验条件下与丝网波纹填料CY700进行对比。实验结果表明,SY型填料的塔压降低于CY型填料,液泛气速和传质效率均优于CY型填料。当L=2249m3/(m2·h)时,SY700填料的湿塔压降比CY700降低了32%;L=1687m3/(m2·h)时,等板高度平均降低了12%;实验范围内,液泛气速平均增大了22%。上述结果表明SY型填料优化的波纹几何结构,改善了气液相通道,强化了气液两相接触传质,并增大了填料通量,具有较宽的操作范围和较好的分离效率。     

SCA型高效规整填料的开发及其性能研究

研究开发了一种新型金属丝网波纹填料—直线与弧线交替（SCA）型规整填料,该填料为独特的弧线与直线交替式结构,兼具了直线、弧线型等多种典型填料的优点。在透明的树脂玻璃塔内进行冷态模型实验,通过将700、800、1 000 m²/m³的3种大比表面积的SCA型填料与传统填料进行比较,研究其流体力学性能与传质性能。实验对比结果显示：在相同操作条件下,SCA700型填料的干塔压降仅为传统CY型填料的67.8%,平均降低了32.2%;湿塔压降仅为传统CY型填料的65%,平均降低了35%;液泛气速平均高出20%,等板高度值平均减小了近24%。上述结果表明,SCA型填料兼顾了填料的传质性能与流体力学性能,在减小压降、增大操作弹性与传质效率方面均有显著进步。     

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%。     

250K 变向孔板波纹填料的流体力学和传质性能

测定了250K变向孔板波纹填料的流体力学和传质性能,并将其和250Y型孔板波纹填料进行了对比.实验结果表明:变向孔板波纹填料可以明显消除"壁效应",使汽液分布均匀.与250Y型孔板波纹填料相比,压降可减小20%,泛点气速提高20%,传质效率提高10%～20%.对250K变向孔板波纹填料的流体力学实验数据进行了关联,获得了压降和气速的关联式.     

规整填料塔内气相流动的计算流体力学模拟

通过引入表征体元的概念，采用体积平均的方法，使规整填料塔内的非连续介质连续化，建立了规整填料塔内气相单相流的体积平均连续性方程、运动方程和质量传递方程；用PHOENICS3．3对规整填料塔内气相单相流的速度分布和质量分数分布进行了模拟，给出了xz剖面的压力分布图、xz和xy剖面的速度分布图和不同时刻xz剖面的示踪剂浓度分布图；模拟结果能反映规整填料内气体的流动情况．结果表明：在压力小于2．0MP。时，气相轴向返混系数基本不受压力的影响，且随着有效气速的增加，其明显增加；轴向返混系数的模拟值与实验值的相对偏差小于40％．     

双曲型高效规整填料的流体力学和传质性能

用两种双曲(SQ)型金属丝网波纹填料在内径为500 mm,填料高度为1 m的有机玻璃塔内进行冷膜实验。通过研究SQ型填料的流体力学和传质性能可知,此填料特殊的弧形波纹结构改善了气液分布。实验结果显示SQ型填料的传质性能要优于传统填料CY-700,当L=25.48 m3/(m2.h)时,SQ-700的HETP值比CY-700相对降低44.5%。对于同种SQ型填料,其压降,泛点和等板高度符合一般填料的变化规律,而SQ-800的比表面积大于SQ-700,故而传质效率高,能耗高,可操作范围小。     

HSX型规整填料的流体力学和传质性能研究

在直径为476 mm的有机玻璃塔内对新开发的HSX型填料进行冷膜实验,测试不同比表面积的HSX型填料的流体力学性能和传质性能,并将HSX125型填料与Mellapak125X型填料的实验数据进行对比。实验结果表明:HSX125型填料无论在湿塔压降、液泛气速及传质效率上均优于Mellapak125X型填料;当喷淋密度L=28.11m3/(m2·h)时,HSX125型湿塔压降比Mellapak125X平均降低30.8%,等板高度平均降低16.2%;在实验操作条件下,HSX125型填料的液泛气速平均升高5.6%。上述结果表明,HSX型填料经波纹结构优化后,在保证填料塔大通量的前提下也保持了其较高的传质效率。     

矩形斜板湿法除尘塔气液两相流数值模拟

以自主研制的矩形斜板湿法除尘塔为物理模型,采用CFD(计算流体力学)软件Fluent对塔内三维气液两相的流场进行了数值模拟.计算中气相采用标准k-ε湍流模型,液相采用拉格朗日离散相模型,液滴的壁面行为采用壁面液膜模型.结果表明:矩形斜板除尘塔能有效地增大气液接触面积,增强气液扰动,延长气体在塔内的停留时间;在塔体的进口区域会出现烟气冲壁和液滴冲壁的现象;在进气管一侧的塔体顶部会出现流动死区;喷淋液体对气场有一定的整流作用,在喷嘴处可以观察到气体卷吸的现象;增大进口烟速,可增大液滴在塔内的充满度,但同时会出现液滴夹带的现象.最后,在不同气速,不同的液气比下对塔内的压力损失进行了实验验证,实验值与模拟值吻合较好.     

垂直管内气液两相逆向流动中界面波特性及液泛现象研究

以空气、水为工质，对内径５０ｍｍ的垂直管内气液两相逆向流动中的液泛现象和界面波特性进行了实验研究．通过实验观察和分析，认为本实验条件下的液泛是由于气液界面产生大的振幅波而后失稳造成的．研究了液泛产生前、后界面波特征及其速度、频率和波长随气液两相流量的变化规律．     

浆料鼓泡塔内吸附剂微粒增强气液传质的研究

为了考察吸附剂微粒对气液传质的增强,研究了浆料鼓泡塔内异丙醇-水/4A分子筛和叔丁醇-水/分子筛浆料系统内吸附剂微粒对气液传质的过程.考虑液相返混及气液两相间传质,建立了浆料鼓泡塔内气液传质模型,数值求解该模型,数值模拟计算结果与实验结果吻合较好.考察了系统中加入吸附剂微粒后,不同固含率对不同平均粒径下增强因子的影响及粒径对液相传质系数的影响.结果表明,吸附剂微粒的加入使气液传质得到增强.固含率增加,气液传质增强,当固含率超过4%后,气液传质的增强变得缓慢.微粒的粒径越小,对气液传质增强越大.     

能源塔波纹填料间气液两相热质交换模拟

为了提高能源塔吸热过程塔内波纹填料间液相降膜与逆流气相的热质交换性能,该文分析了波纹填料间气液两相热质交换过程,建立了波纹填料间气液两相逆流接触热质交换模型,模拟了不同气液相入口参数时填料间气液两相热质交换过程,发现相较于改变其它气液相入口参数,增大气相入口流量能在显著提高气液两相间传热传质量的同时减小潜热比,从提高换热量并减缓溶液稀释的角度出发,是改善能源塔换热性能的好方法。     

新型丝网波纹填料的流体力学特性研究

对北京化工大学设计的BHS-Ⅳ新型丝网波纹填料进行了流体力学性能研究。应用空气-水系统，在500mm的有机玻璃塔中进行实验。测定了此填料在不同气液负荷下的填料压降和不同喷淋密度下的液泛点，并回归出了干塔压降、湿塔压降和液泛点的关联式。获得了此新型填料的基础数据，为更合理的设计填料提供依据。     

填料塔液泛速度关联式的改进

本文作者采用泛点能力因数,提出了一个准确、简便的适用于计算机乱堆填料液泛速度的关联式。经五大类17种填料数据的核算结果得知,计算值与实测值符合较好,并且用该关联式计算泛点速度不需试差,完全可用于工程设计。     

用虚拟多管模型研究填料塔气液逆流停留时间分布

对填料塔中的气液逆流过程,用虚拟气液固圆柱体建立了多管流动模型,得到了充分发展段和进口过渡段的速度分布和一定管长下的液相停留时间分布,进而求得液相平均停留时间和持液量的表达式及模型参数,并用实验进行了验证。该模型反映了气液逆流过程本质,简化了过程,适用于液相层流的情况。     

基于遗传算法的BP神经网络气液两相流持液率预测模型优化

基于遗传算法(Genetic Algorithm,GA)对BP(Back Propagation)神经网络模型的初始阈值及权值进行优化,弥补了单一BP网络模型预测气液两相流持液率时收敛速度慢随机性大等问题。为了对优化后的BP网络模型进行可行性验证,以倾斜管道为研究对象,对倾斜管道内气液两相流的持液率进行预测,并与前人获得的预测结果进行对比。结果显示:基于GA优化后的BP神经网络模型预测倾斜管道内气液两相流的持液率精度较高,且收敛速度较快。通过与倾斜管道气液两相流持液率的实际值对比得出,与传统的持液率预测公式相比,优化后的BP神经网络模型预测结果与实际值偏差较小,验证了本文优化模型的准确性及可行性。     

板波纹规整填料液相分布模型

为研究板波纹规整填料内的液体流动状况，建立了相应的液相分布数学模型，并对4种板波纹规整填料的持液量和有效润湿面积进行了模拟计算及实验验证．结果表明，在无气相影响下，无论是均匀进料还是点源进料，液体在填料内的分布最终将达到稳定的自然流状态，而有效润湿面积的模拟结果显示，无气相影响时，即使在很大液相负荷下填料片的有效润湿面积比也不会超过1．另外，降低液体表面张力有利于在填料片上形成较大的润湿面积，而液体黏度对润湿面积的影响不大。     

气液混输管线系统严重段塞流理论模型

针对管线与垂直立管系统内严重段塞流的流动特性,建立了一种高效的不完全依赖于实验参数的一维瞬态理论预测模型.该模型不仅能够预测不同类型严重段塞流的发生范围,还能得到压力、周期、流量、气液速度、含气率和折算速度等严重段塞流特性参数,并可对管道系统内气液流态的变化进行实时判别.理论模型预测结果与实验吻合较好.     

低液量水平管气液两相分层流压力梯度和持液率研究

低液量气液两相分层流是长距离凝析天然气管线中一种常见流型,文章在大型多相流实验环道上进行了气液两相分层流实验,以动量平衡方程为流动机理分析基础,根据低液量气液两相流动特征,选取双圆环作为界面几何模型;优选气液相间摩擦系数,使低液量气液两相分层流压力梯度计算关系式闭合,计算了低液量分层流的压力梯度和持液率,并将模型预测值与实验实测数据进行了比较分析。在整个实验数据范围内,双圆环界面模型能够很好地预测低液量条件下气液两相分层流的压力梯度和持液率,因此建议在低液量的气液两相分层流中推荐采用双圆环界面模型预测压力梯度和持液率。     

新型大通量规整填料的流体力学和传质性能研究

设计开发了A、B、C 3种比表面积为125 m2/m3的新型大通量规整填料。以空气-水为介质对填料进行冷模实验,研究其流体力学和传质性能,并在相同实验条件下与传统大通量填料Mellapak125X进行对比。实验结果表明,3种新型填料的塔压降均低于Mellapak125X,A、B两种填料的传质效率高于Mellapak125X;在喷淋密度L=33.72 m3/(m2·h)时,A、B、C 3种大通量填料的湿塔压降平均比Mellapak125X分别下降了26.7%、34.2%、40.3%,液泛气速平均分别比Mellapak125X大7.5%、11.3%、15.1%,A型填料等板高度平均比Mellapak125X低20%,B型填料的等板高度与Mellapak125X相似,C型填料的等板高度高于Mellapak125X。上述结果表明新型填料在增大通量的同时还保持了较高的分离效率。     

深液层菌帽塔盘性能研究

在直径600mm有机玻璃模拟塔内以空气-水为实验介质,对比研究3种结构型式底盘菌帽塔板在深液层鼓泡塔内的流体力学性能、传质效率及塔内液相返混状况。并给出估算总板压降及气含率的关联式。