三角形螺旋填料的流体力学性能研究

采用空气和水为介质，在内径为Φ２５ｍｍ的吸收塔中，对三角形螺旋填料的流体力学性能进行了研究．得到了三角形螺旋填料的床层压降和泛点特性，确定了该填料塔的操作通量。

三角形螺旋填料传质性能研究

在内径为Ф100 mm,装填高度为0.75 m的解吸塔,采用空气—氧气—水物系,在常温常压下,通过富氧水在空气中的解吸,对Ф10×10 mm三角形螺旋填料的传质性能进行了测定,获得了H_(ol)与L,K_(Xa)与L的关联式.实验测定的关联式可供实验和设计参考使用.

三角形螺旋填料流体力学性能研究

在内径Φ=100 mm的填料塔内,以空气-水为物系,对三角形螺旋填料的流体力学性能进行了测定.通过对实验数据的回归,获得了其压降Δp/Z、泛点因子φ_F的关联式.实验结果表明三角形螺旋填料通量大、压降低,实验结果对设计有参考意义.

三角形螺旋填料旋转床全回流精馏性能研究

为了寻找强化气液传质过程的有效途径,自制了1套小型旋转填料床,床内填充了Φ2 mm×2 mm三角形螺旋填料,以乙醇-水为实验物系,进行全回流精馏实验研究。实验结果表明:三角形螺旋填料旋转床存在一最佳转速nopt=1 050 r/min,当转速nnopt时,理论板数随液体流量和气体流量的增大而减小,且减小的很快。在nopt=1 050 r/min、液体流量L=14.7 L/h、气体流量V=7.4 m3/h时传质效果最好,每米填料相当于88块理论板,在适宜的转速范围内每米填料相当于62~88块理论板。三角形螺旋填料旋转床使传质过程得到极大强化,其传质效果比重力场三角形螺旋填料塔提高1倍左右。

三角形螺旋填料旋转床气相压降特性

为深入了解三角形螺旋填料旋转床气相压降的影响因素及规律,以空气-水为实验物系进行了实验和模型研究。改变气、液流量及转速测定气相压降的实验结果表明,气体流量和转速的增大均使干、湿床气相压降增大;液体流量增大时湿床气相压降先减小,而后基本保持不变;该旋转填料床具有气相压降小、操作弹性大的优点。按照气相压降产生的机理,将其分为局部压降、离心压降、转子外内腔压降和填料主体压降4部分进行模型研究,其中用旋涡理论描述转子外内腔压降、用简化的模型描述填料主体压降是新提出的方法,且所建模型能较好地描述气相压降的规律。

三角形螺旋填料旋转床气相压降的数值模拟

为研究三角形螺旋填料旋转床内部流场的复杂流动,建立了正三角形结构的填料物理模型来描述实际的三角形螺旋填料,并基于Gambit-Fluent的计算平台,采用realizable k-ε湍流模型对逆流旋转填料床进行气相干床压降的计算流体力学(CFD)模拟。结果表明:正三角形填料模型比较符合大比表面积,高空隙率的三角形螺旋填料的实际情况;气相在填料表面剧烈湍动,对强化传质极为有利;不同气体流量和转速下的正三角形填料旋转床气相干床压降的CFD模拟值与三角形螺旋填料床气相干床压降的实验值较吻合,两者的平均相对误差为15.8%。