焦?fàn)t煤氣脫硫吸收塔內(nèi)兩相流場(chǎng)計(jì)算流體力學(xué)數(shù)值模擬.pdf

1、在水利、熱能等工業(yè)工程學(xué)科中，多相流是一種非常重要的流動(dòng)現(xiàn)象，在反應(yīng)、吸收等化工單元操作中也常常出現(xiàn)，占有重要的地位。對(duì)于一些簡(jiǎn)單的流動(dòng)情況，可通過(guò)目前的經(jīng)驗(yàn)或半經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式進(jìn)行預(yù)測(cè)。但對(duì)于大多數(shù)化工過(guò)程，這些關(guān)系式并不能呈現(xiàn)出整體流動(dòng)效果。 本文以商業(yè)化軟件FLUENT作為計(jì)算平臺(tái)，將計(jì)算流體力學(xué)(CFD)與兩相流流動(dòng)結(jié)合起來(lái)預(yù)測(cè)復(fù)雜吸收塔內(nèi)的兩相流動(dòng)情況。 首先，利用CFD技術(shù)對(duì)全塔內(nèi)的單相流體流動(dòng)及兩相流動(dòng)情況進(jìn)行模

2、擬。計(jì)算是在三維體系中展開，在滿足收斂以及質(zhì)量守恒條件后，得到了穩(wěn)態(tài)條件下的全塔單相流場(chǎng)，并引入歐拉多相模型和多孔介質(zhì)模型，對(duì)單相流含填料流場(chǎng)和兩相流場(chǎng)進(jìn)行了計(jì)算，根據(jù)計(jì)算結(jié)果對(duì)吸收塔的上升管、進(jìn)氣管等結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)。 根據(jù)前面提出的改進(jìn)建議對(duì)吸收塔模型進(jìn)行優(yōu)化，并將全塔割分為上下兩段，分別重新建立計(jì)算模型。并在全塔結(jié)果的基礎(chǔ)上，對(duì)半塔中的單相流無(wú)填料狀態(tài)進(jìn)行了四種網(wǎng)格尺寸下的計(jì)算。為平衡計(jì)算效率和計(jì)算精度，根據(jù)湍流強(qiáng)度、湍流

3、耗散率等流場(chǎng)參數(shù)，確定了全塔的網(wǎng)格尺寸，進(jìn)一步在該網(wǎng)格下計(jì)算得到單相流場(chǎng)(無(wú)填料狀態(tài)和含填料狀態(tài))及兩相流流場(chǎng)。計(jì)算結(jié)果表明，對(duì)全塔的割分可以消除兩段塔在迭代未收斂時(shí)的互相干擾，并且在工作站計(jì)算能力有限的條件下有效提高計(jì)算效率。在此基礎(chǔ)上，考察了上段塔中氣速對(duì)塔內(nèi)流動(dòng)情況的影響，結(jié)果表明，當(dāng)塔內(nèi)氣速高于液泛點(diǎn)時(shí)，氣液兩相速度差加劇，湍流過(guò)于強(qiáng)烈，不利于兩相間混合和傳質(zhì)。 由于本文中計(jì)算對(duì)象尚無(wú)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)可供對(duì)照，因此，本文在最后部