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全開F1浮閥塔板兩相流場的CFD模擬 報告人 劉德新 天津大學精餾中心 F1浮閥塔板兩相流場的CFD模擬 F1浮閥塔板清液層高度的測量F1浮閥塔板兩相流CFD模型的建立模型驗證CFD模擬結果 F1浮閥塔板清液層高度的測量 Figure1實驗裝置簡圖 F1浮閥塔板清液層高度的測量 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F1浮閥塔板清液層高度進行了關聯(lián) F1浮閥塔板清液層高度的測量 Figure6計算得到的清液層高度和實驗結果對比圖 平均誤差1 4 絕對誤差4 7 歐拉兩相流模型方程 模型中采用標準湍流模型來描述塔板上氣液兩相的湍流流動 動量源相的確定 閥內閥外 動量源相的確定 Krishnaetal提出的適合于計算氣泡群的所受曳力計算方法 上式中表示塔板上平均的氣相體積相含率 采用先前的關聯(lián)式計算 計算域 Figure7計算域示意圖 邊界條件 進口 出口 完全發(fā)展的湍流 網(wǎng)格劃分 Figure7網(wǎng)格劃分圖 模型驗證 Fig8計算所得瞬時清液層高度隨時間變化圖 模型驗證 為了驗證模型的準確性 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 對比了不同情況下的試驗測定值 CFD模型計算值和Dhulesia經驗關聯(lián)式 模型驗證 Figure9模擬得到的清液層高度和實驗值隨空塔氣速變化對比圖 模型驗證 Figure10模擬得到的清液層高度和實驗值隨液體流量變化對比圖 模型驗證 Figure11模擬得到的清液層高度和實驗值隨堰高變化對比圖 CFD模擬結果 1s2s3s 4s5s6s Figure12塔板對稱面氣液相含率分布圖 UG 1 24m s QL W 0 0032m3 s m CFD模擬結果 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模擬結果 Figure16塔板中心對稱截面上氣體豎直方向速度變化圖 y 0m x CFD模擬結果 Figure17塔板x 0m截面上液體水平方向速度變化圖 y 結論 本文采用非穩(wěn)態(tài)的Euler兩相流模型模擬計算了F1浮閥塔板氣液兩相流流場 模型考慮了氣體在液體中所受的曳力 并且選用Krishnaetal 計算方法來計算氣液兩相之間曳力 模擬的結果和實驗測得的數(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塔板上氣液兩相流動情況 謝謝