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全開F1浮閥塔板兩相流場(chǎng)的CFD模擬 報(bào)告人 劉德新 天津大學(xué)精餾中心 F1浮閥塔板兩相流場(chǎng)的CFD模擬 F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量F1浮閥塔板兩相流CFD模型的建立模型驗(yàn)證CFD模擬結(jié)果 F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量 Figure1實(shí)驗(yàn)裝置簡(jiǎn)圖 F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量 Figure2F1浮閥塔板具體形式 mm 開孔面積0 0156m2 開孔率86 F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量 Figure3F1浮閥塔板清液層高度隨液體流量變化圖 F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量 Figure4F1浮閥塔板清液層高度隨空塔氣速變化圖 F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量 Figure5F1浮閥塔板清液層高度隨堰高變化圖 F1浮閥塔板清液層高度的關(guān)聯(lián) 其中 a1 0 012 a2 0 034 a3 110 a4 1 44和a5 0 74 采用Benettetal提出的方法對(duì)F1浮閥塔板清液層高度進(jìn)行了關(guān)聯(lián) F1浮閥塔板清液層高度的測(cè)量 Figure6計(jì)算得到的清液層高度和實(shí)驗(yàn)結(jié)果對(duì)比圖 平均誤差1 4 絕對(duì)誤差4 7 歐拉兩相流模型方程 模型中采用標(biāo)準(zhǔn)湍流模型來描述塔板上氣液兩相的湍流流動(dòng) 動(dòng)量源相的確定 閥內(nèi)閥外 動(dòng)量源相的確定 Krishnaetal提出的適合于計(jì)算氣泡群的所受曳力計(jì)算方法 上式中表示塔板上平均的氣相體積相含率 采用先前的關(guān)聯(lián)式計(jì)算 計(jì)算域 Figure7計(jì)算域示意圖 邊界條件 進(jìn)口 出口 完全發(fā)展的湍流 網(wǎng)格劃分 Figure7網(wǎng)格劃分圖 模型驗(yàn)證 Fig8計(jì)算所得瞬時(shí)清液層高度隨時(shí)間變化圖 模型驗(yàn)證 為了驗(yàn)證模型的準(zhǔn)確性 我們選取了清液層高度這一塔板操作的重要參數(shù)來衡量所建的模型 對(duì)比了不同情況下的試驗(yàn)測(cè)定值 CFD模型計(jì)算值和Dhulesia經(jīng)驗(yàn)關(guān)聯(lián)式 模型驗(yàn)證 Figure9模擬得到的清液層高度和實(shí)驗(yàn)值隨空塔氣速變化對(duì)比圖 模型驗(yàn)證 Figure10模擬得到的清液層高度和實(shí)驗(yàn)值隨液體流量變化對(duì)比圖 模型驗(yàn)證 Figure11模擬得到的清液層高度和實(shí)驗(yàn)值隨堰高變化對(duì)比圖 CFD模擬結(jié)果 1s2s3s 4s5s6s Figure12塔板對(duì)稱面氣液相含率分布圖 UG 1 24m s QL W 0 0032m3 s m CFD模擬結(jié)果 1s2s3s 4s5s6s Figure13閥蓋處氣液相含率分布圖 UG 1 24m s QL W 0 0032m3 s m CFD模擬結(jié)果 Figure14不同截面氣體速度矢量分布圖 UG 1 24m s QL W 0 0032m3 s m Z 0mmZ 8mm Z 30mmZ 60mm CFD模擬結(jié)果 Figure15不同高度截面液體速度矢量分布圖 UG 1 24m s QL W 0 0032m3 s m Z 0mmZ 8mm Z 30mmZ 60mm CFD模擬結(jié)果 Figure16塔板中心對(duì)稱截面上氣體豎直方向速度變化圖 y 0m x CFD模擬結(jié)果 Figure17塔板x 0m截面上液體水平方向速度變化圖 y 結(jié)論 本文采用非穩(wěn)態(tài)的Euler兩相流模型模擬計(jì)算了F1浮閥塔板氣液兩相流流場(chǎng) 模型考慮了氣體在液體中所受的曳力 并且選用Krishnaetal 計(jì)算方法來計(jì)算氣液兩相之間曳力 模擬的結(jié)果和實(shí)驗(yàn)測(cè)得的數(shù)據(jù)吻合較好 證明了CFD模型能夠較好的描述浮閥全開時(shí)塔板上氣液兩相流動(dòng)情況 謝謝