改进立体传质型液体分布器CTST-TP的研究

来源 :河北工业大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:hxhbj2009
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液体分布器是填料塔的重要部件,其分布性能对塔设备的分离效率以及操作范围有着显著影响。立体传质型液体分布器(CTST-TP)是一种兼具传质功能的新型液体分布器,由于其结构的特殊性,在操作状态下气液混合剧烈,流场较为复杂,因此对CTST-TP型液体分布器结构参数与其流体力学性能关系的研究是优化其性能的基础。本文为优化CTST-TP型液体分布器的操作性能,在直径570mm,材料为有机玻璃的冷模实验塔系统内,通过实验研究了该液体分布器的关键结构参数喷射板倾角(α)、矩形孔宽度(d)和挡液板高度(h)对其流体力学性能的影响,结果显示:不同结构的分布器布液点流量的相对偏差绝大多数控制在4%以内,个别点在6%左右,分布质量优良。α=4°、d=26mm、h=30mm时,分布器的操作弹性最大为1:4.25,优于其他结构,且对液体的提升作用更加强大,使其特有的传质功能发挥的范围更加宽泛,因此确定为适宜的结构参数。本文在CTST-TP型液体分布器基础上,研发出了虹吸式高操作弹性CTST-TP液体分布器,该新型分布器可适应操作弹性要求更大的分批精馏等生产过程。通过实验研究了新型分布器的流体力学性能,结果显示:新型分布器布液较为均匀,操作弹性最大为1:7.5,扩大近一倍。虹吸导流管的高度(H)是新型分布器的重要结构参数,空塔动能因子F0=1.5 m/s·(kg/m30.5时,由于收集盘上液层高度(H2)已达到上限,而虹吸导流管内的液层高度(H1)小于H,虹吸作用未触发,操作弹性没有变化。因此,在新型分布器的设计阶段,需将虹吸导流管设置到合适的高度,保证H2到达上限前满足H1>H,才能达到提高分布器操作弹性的目的。通过CFD数值模拟分析了虹吸式高操作弹性CTST-TP液体分布器内的流场状态,选用RNG k~ε湍流模型,欧拉多相流模型,并用VOF追踪分布器内的流场分布情况。结果显示:CFD模拟结果与实验结果拟合较好,可以指导分布器的设计与改进。新型分布器收集盘上的大部分布液孔受液体流动以及分布器结构的影响状况相似,布液均匀;个别点受到升气孔和虹吸导流管的阻碍作用偏差较大;部分布液区域无漏液现象,同样影响分布质量。通过分析对以上问题提出了进一步优化的方向。
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