双切向环流气体分布器结构优化的研究

双切向环流气体分布器性能的优劣与导流板和套筒结构的密切相关。优化导流板和套筒结构可强化双切向环流气体分布器的稳流性能,改善塔内流场分布。文中利用CFD软件采用k-ε湍流模型,对分布器内不同环形通道宽度下的流场分布进行了数值模拟。考察了套筒与塔壁的间距L变化对分布器性能的影响,并得出了在既定塔径下分布器性能达到最优时L的尺寸。通过模拟不同导流板数目和结构下塔内的流场分布,考察了分布器性能随导流板数目、轴向及径向倾角的变化趋势。分析得出使分布器压降最小,流场分布最优时挡板的结构参数。为工程设计时预测分布器的速度场及能量耗散提供参考。

CFD优化双切向环流式气体分布器设计

双切向环流式气体分布器是一种应用较为广泛的气体分布器,现阶段多靠经验进行设计,缺少必要的理论支持.本文应用计算流体力学(computational fluid dynamics,简称CFD)所建立的双切向环流式气体分布器内三维瞬态气液两相流模型,考察了折流板数量、导流板径向夹角等因素对大直径(7.4m)分布器综合性能的影响,优化了双切向环流式气体分布器设计.

双切环流气体分布器性能的实验研究

湿空气透平(HAT)循环被誉为21世纪最有竞争力的先进动力循环,HAT循环的核心部件饱和器采用了填料塔的结构形式,为了提高整塔的性能,改进并设计了双切环流气体分布器。目前,双切环流气体分布器设计依然主要依靠经验进行设计,而实验的方法依然是分布器性能最可靠的研究方法。文中利用直径800 mm的饱和器实验台,对改进后的双切环流分布器的性能进行了实验研究,并对分布器上方加填料后的分布性能进行了分析。从分析结果来看,在导流叶片弧形段前端增加直叶片段,可以改善气流在进气方向流量分配不均的问题。另外填料段对气流有一定的均化作用,在分布器结构设计时可以综合考虑。

双切向环流式气体分布器结构优化设计及分析

气体分布器性能直接影响填料塔对介质的处理效率。双切向环流式气体分布器(DTCGD)综合性能优良而被广泛应用于填料塔内。现有DTCGD存在局部气流速度小、回流明显的问题。基于现有DTCGD,提出了摘除分布器环形顶板和增设多孔板这2种结构改进方案。运用计算流体力学方法对比了改进模型与原模型之间的性能差异,对比分析结果表明,多孔板的增设对分布器综合性能的提升作用最为显著。利用响应曲面法分析了多孔板上孔间距、板上圆孔分布圈数以及入口流速交互作用对分布器性能的影响规律,提出了最优设计参数。对分布器性能的提升具有现实意义。

基于响应曲面法的双切向环流式气体分布器优化设计

气体分布器性能直接影响填料塔对介质的处理效果,其中双切向环流式气体分布器综合性能优良而被广泛应用于填料塔内。运用计算流体动力学方法建立了双切向环流式气体分布器数值模型,基于响应曲面方法分析了导流叶片数量、导流叶片高度及入口流速对分布器性能的影响规律,对影响气体分布器压降与不均度的参数敏感性进行了对比及排序。确定了不同入口流速下分布器的最优结构参数,发现当流速逐渐增加时,最优导流叶片数量和导流叶片高度首先保持稳定,而后逐渐下降。

气体分布器结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响

使用欧拉两流体模型研究气体分布器结构对气升式环流反应器内气液两相流动的影响,预测了环己烷氧化反应器内单环结构、三环结构、五环结构的气体分布器时反应器内液相速度分布、气含率分布、液相循环速度以及液相微观混合特性。模拟结果表明,在等量的进气流量下,气体分布器环数增加,液相速度分布和气含率分布更趋均匀;气体分布器环数增加,液相推动力增加,从而使得液相循环速度增加,液相的宏观混合效果增强;气体分布器环数增加,导流筒内外的平均气含率增加。随机游走模型模拟结果表明,气升式环流反应器与普通鼓泡床反应器对气体分布器结构要求不同。

气体分布器对浆态床环流反应器内流体流动特性影响的研究

基于一种浆态床环流反应器冷模试验装置,采用3种不同的气体分布器,考察了分布器结构对环流反应器流体力学特性的影响,为费托合成浆态床反应器及其内构件的设计和放大提供依据。试验结果表明:金属烧结板气体分布器的分布均匀性最好,但容易堵塞,不能满足长期稳定运行的要求。通过对不同开孔方向的两种双环管分布器进行比较,发现开孔向下时,总平均气含率高、气/液(浆)相界比表面积大,更适合应用于浆态床环流反应器。

气升式环流生物反应器微孔气体分布器结构优化与性能

目前,气升式环流生物反应器普遍使用管式气体分布器,管式气体分布器易堵塞,动力效率低。气泡粒径小,动力效率高的微孔气体分布器应用于气升式环流生物反应器的研究少有报道。本文为研究微孔气体分布器应用于气升式环流生物反应器的实际效果,对微孔气体分布器进行结构优化研究,考察分布器形式、直径和安装位置等因素对氧传质系数的影响,进而考察优化后的微孔气体分布器的充氧能力、氧利用率、动力效率等性能参数及其变化规律。指导微孔气体分布器的工业化应用。实验结果表明:盘式微孔气体分布器传质效果优于管式,且盘式微孔气体分布器直径为0.4R时,传质效果最佳;膜盘到导流筒底部距离为1R时,分布器的氧传质系数最大,R为导流筒半径;微孔气体分布器适宜的气体流量为1.5m3/h,充氧能力0.14kg/h,氧利用率为34.63%,动力效率为3.35kg/(kW·h)。

分布器结构对环流反应器气含率分布的影响

采用κ ε二方程模型和欧拉多相流模型 ,对一种单筒单级气升式气液环流反应器内的湍流气液两相流进行了全尺寸的数值模拟研究 ,考察了采用 3种不同气体分布器时反应器内气含率和流速分布的细节 .模拟结果表明不同结构的分布器对总体气含率和内筒中的两相速度分布有很大影响 ,因而对气含率分布和气液两相接触效果有较大影响 ,从而对反应过程产生影响 .单环分布器产生的气液两相接触效果较差 ,对于反应过程很不利 .对于大直径的环流反应器推荐使用多环分布器 .计算所得的整体气含率与实测的整体气含率进行了对比 ,吻合较好 .

分布孔大小对环流反应器内流动影响数值模拟

采用k-ε二方程模型和欧拉多相流模型,对一种气升式环流反应器内的湍流气液二相流进行了全尺寸的数值模拟研究,考察了采用具有不同大小分布孔气体分布器时反应器内气含率和流速分布的细节。模拟结果表明采用小分布孔的反应器内的平均气含率较高,气液二相接触效果较好,对于反应过程有利。计算所得的整体气含率与实测的整体气含率进行了对比,吻合较好。

外环流反应器的气含率及循环液速

研究了气体分布器的形式、体系的聚并特性及静液面高度对外环流反应器的气含率和环流液速的影响。实验结果显示，对于空气－１％乙醇体系（非聚并体系），气体分布器的形式对外环流反应器的气含率及环流液速有显著的影响；在相同的操作条件下，空气－１％乙醇体系（非聚并体系）的气含率及环流液速明显高于空气－水体系（聚并体系）。

带分段导流筒的气升式环流反应器的研究

带分段导流筒的气升式环流反应器是具有独特的两相流动和传质特性的一种多相反应器。本文用水－空气和亚硫酸钠（１０％）－空气体系研究了分段导流筒环流反应器的气含率ε、氧消耗速率ｒｏ２、传质比表面积α、以及体积传质系数ｋ＿Ｌα随表现气速变化规律，并与一段导流筒的环流反应器进行了比较。实验采用的表现气速下（０～６ｃｍ／ｓ），导流筒分段的环流反应器的ε、ｒｏ２、α和ｋ＿Ｌα有显著提高，平均比一段环流反应器高出１０％以上。由于使用了特殊的膜气体分布器，本文还获得了很高的ε、ｒｏ２、α和ｋ＿Ｌα值，并在中等操作气速下（３ｃｍ／ｓ左右）出现最大值。

气提式外环流反应器的液相流动模型

在接近中试规模的气提式外环流冷模反应装置上 ,就气 -液两相及气 -液 -固三相两种情形 ,运用脉冲示踪 -响应技术 ,以电导法测定反应器不同轴向位置示踪粒子年龄分布。随后 ,建立合理的数学模型 ,给出具体的定解条件 ,并进行参数估值 ,找出 Pe与 u L、Qg之间的内在规律。进而获得结论 :改变试验条件 ,Pe准数在 2 7.0～ 46 .

双切向环流式气体分布器结构优化数值模拟

双切向环流式气体分布器因压力损失小、气体分布效果好、液沫夹带量小、综合性能优良而被广泛应用于填料塔内,但双切向环流式气体分布器存在局部气体流速小、回流现象明显的问题。因此,应该通过结构改进提高气体分布器的综合性能。利用FLUENT软件模拟双切向环流式分布器内的流场分布,分析产生不均性的原因。模型中塔段内壁直径为6000mm,入口直径为1220mm,内筒高1500mm,环形顶板宽度为500mm,距离分流板最近的导流叶片高450mm,其余导流叶片高度按照150mm等差递增;分布器内筒、环形顶板和导流叶片厚度均为10mm;导流叶片和分流板宽度与环形通道宽度一致,分流板高度与内筒高度一致。以分布器上端面为基准,分布器上下两段塔段均高2500mm。将此模型称为基准模型。在基准模型基础上,分别在分布器顶板上增加出气孔,调整分布器顶板宽度,调整分布器顶板位置,模拟调整后的内部流场分布,为分布器的结构优化设计提供方向。调整分布器顶板宽度能够有效降低分布器压力损失,提高气体均布性。当分布器环形顶板完全摘除时,分布器压力损失以及气体分布不均匀度相对于未做调整时分别下降29.24%与15.90%,分布器综合性能得到明显提升,因此可将摘除分布器顶板作为分布器结构改进的重要方向。在分布器环形顶板开孔能够在一定程度上降低分布器压力损失,提高气体均布性。顶板开孔后相比未开孔时压力损失最大降低18.04%,气体分布不均匀度最大降低9.10%。故环形顶板开孔可作为分布器结构改进的一个参考方向。调整分布器顶板位置对于降低分布器压力损失有一定积极作用,但对气体分布效果的提升作用有限,分布器压力损失以及气体分布不均匀度相对于未做调整时分别下降13.27%与4.62%,此种结构改进方法效果并不理想。

气提式外环流反应器多相体系流体力学行为研究

在接近中试规模的外环流反应装置上进行冷模试验,研究气-液-固三相情形蝶阀开度ξ、空气流量Qg、下降管液速uL、气含率εg等反应器特性参数间的关系.运用脉冲示踪-响应技术,电导法测定反应器不同轴向位置示踪粒子年龄分布,建立数学模型,依据定解条件对彼列克数Pe进行参数估值,并探讨Pc与uL、Qg之间的内在规律.同时,分析气体分布器开孔方向、开孔数不同对εg和Pe造成的影响.

CFD模拟气升式环流床反应器结构的优化研究

为优化气升式环流床反应器的内部结构、提高气液传质效率,采用计算流体动力学CFD的欧拉双流体模型和标准的k-ε双方程模型对两相流动过程进行了模拟。在反应器升流管不同轴向高度处对循环液速进行了模拟,并将试验值和模拟结果进行了对比,验证了物理模拟的正确性。根据所选模型,在反应器升流管不同轴向位置设置气体分布器,并在升流管顶部设置不同结构的帽罩。对不同结构下液速和气含率分布状态进行比较,得出了反应器的优化结构:气体分布器设置在升流管底部即Inner-4处,升流管顶部帽罩结构形式为Cap-2。此时气升式环流床反应器的循环流化处于最优状态,气液传质最佳。

FLNG填料塔内气体分布器适应性试验

填料塔作为现代化工工艺生产中不可或缺的处理设备,其性能在一定程度上受到气体分布器的影响,均布效果优良的气体分布器可一定程度提高填料塔的吸收效果。双切向环流式气体分布器因其压降低、液沫夹带量小、气体分布效果较好等特性而被广泛应用于填料塔内。以双切向环流式气体分布器为研究对象,分别选取静止状态和16 s周期下横摇、纵摇、艏摇8°及横荡、纵荡、垂荡150 mm的工况进行实验研究,对海上晃动条件下FLNG填料塔内气体分布器适应性开展研究。结果表明:在6个自由度晃动中,除横荡工况下气体分布不均匀,其系数较静止时增加3.03%,其余晃动工况对气体均布有一定的促进效果,故气体分布器在FLNG填料塔内的设计可与陆上保持一致。

微孔塔式曝气用于石化废水处理的研究

利用微孔气体分布器对石化工业废水进行活性污泥曝气 ,并和传统曝气池进行了对比。考察了温度、气速、初始CODCr浓度和反应器结构 (鼓泡塔和环流塔 )对这种废水生物降解过程的影响。结果表明 ,微孔塔式曝气与传统的曝气池相比 ,具有降解时间短 ,占地面积小 。

金矿氰化浸出过程氧气溶解行为研究

应用双膜理论经合理简化建立了氧气鼓泡溶解过程的数学模型,此模型可用于充气设备的设计和金矿氰化浸出过程的优化。模型计算结果表明,减小气体分布器的孔径d0和适度增大气体的体积流量VG,选用氧气饱和溶解度大、表面张力σ小且粘度μL大的溶剂,可使气泡直径db和浮升速度Ut减小,气含率εG、氧气的停留时间τs和气液接触比表面积aL增大,从而提高O2的溶解速率和溶解效率。模型计算结果与文献中的实验数据基本吻合。

GEM电场和电子轨迹的三维模拟研究

利用有限元法模拟了三维双碗型GEM电场和电子轨迹,计算了不同几何尺寸(包括小孔外径D、内径d、厚度T)和电参数(GEM上下电极电压差Vgem、漂移电场场强Ed、收集电场场强Ei)下的静电场和电子轨迹,研究不同几何结构和电参数对电场分布和电子透过率的影响。分析表明,D、T、Vgem对场强分布的影响比较大,d、Ed、Ei对GEM微孔内的电场影响不大。只有D、d、Ed、Vgem会对电子透过率产生影响,其余参数改变下的电子透过率与文中基准模型的一样,为35.26%,结果表明几何光学的透过率和微孔附近的电场共同决定了GEM中的电子透过率。